Номер 1, страница 173 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

1. Резистор с сопротивлением $R = 2$ Ом подключён к источнику тока с ЭДС $\mathcal{E} = 5$ В и внутренним сопротивлением $r = 0,5$ Ом. Определите силу тока в цепи и падение напряжения на внешнем и внутреннем участках электрической цепи.

Дано:

Сопротивление резистора: $R = 2$ Ом

ЭДС источника тока: $\mathcal{E} = 5$ В

Внутреннее сопротивление источника: $r = 0,5$ Ом

Все величины представлены в системе СИ.

Найти:

Силу тока в цепи: $I - ?$

Падение напряжения на внешнем участке: $U_{внеш} - ?$

Падение напряжения на внутреннем участке: $U_{внутр} - ?$

Решение:

1. Определим силу тока в цепи

Для нахождения силы тока в полной цепи воспользуемся законом Ома для полной цепи, который гласит, что сила тока прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи (сумме внешнего и внутреннего сопротивлений).

Формула закона Ома для полной цепи:

$I = \frac{\mathcal{E}}{R + r}$

Подставим известные значения в формулу:

$I = \frac{5 \text{ В}}{2 \text{ Ом} + 0,5 \text{ Ом}} = \frac{5 \text{ В}}{2,5 \text{ Ом}} = 2 \text{ А}$

Ответ: Сила тока в цепи составляет $2$ А.

2. Определим падение напряжения на внешнем участке цепи

Падение напряжения на внешнем участке цепи (на резисторе $R$) можно найти по закону Ома для участка цепи. Оно равно произведению силы тока на сопротивление этого участка.

$U_{внеш} = I \cdot R$

Подставим найденное значение силы тока и известное сопротивление:

$U_{внеш} = 2 \text{ А} \cdot 2 \text{ Ом} = 4 \text{ В}$

Ответ: Падение напряжения на внешнем участке цепи равно $4$ В.

3. Определим падение напряжения на внутреннем участке цепи

Падение напряжения на внутреннем участке цепи (внутри источника тока) также находится по закону Ома. Оно равно произведению силы тока на внутреннее сопротивление источника.

$U_{внутр} = I \cdot r$

Подставим найденное значение силы тока и известное внутреннее сопротивление:

$U_{внутр} = 2 \text{ А} \cdot 0,5 \text{ Ом} = 1 \text{ В}$

Для проверки можно использовать следствие из закона Ома для полной цепи: ЭДС равна сумме падений напряжений на внешнем и внутреннем участках: $\mathcal{E} = U_{внеш} + U_{внутр}$.

$5 \text{ В} = 4 \text{ В} + 1 \text{ В}$

Равенство выполняется, что подтверждает правильность расчетов.

Ответ: Падение напряжения на внутреннем участке цепи равно $1$ В.