Номер 6, страница 172 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

6. Как определить полезную мощность электрического тока? полную мощность источника тока?

Как определить полезную мощность электрического тока?

Полезная мощность электрического тока – это мощность, которая выделяется на внешней части цепи (нагрузке) и используется для совершения полезной работы (например, для освещения, нагрева, механического движения). Она определяется по закону Джоуля-Ленца для участка цепи.

Для определения полезной мощности ($P_{полезн}$) можно использовать одну из следующих формул, в зависимости от известных величин:
1. Если известны напряжение на внешней цепи ($U$) и сила тока ($I$):
$P_{полезн} = U \cdot I$
2. Если известны сила тока ($I$) и сопротивление внешней цепи ($R$), используя закон Ома для участка цепи ($U = I \cdot R$):
$P_{полезн} = I^2 \cdot R$
3. Если известны напряжение на внешней цепи ($U$) и сопротивление внешней цепи ($R$), используя закон Ома ($I = U/R$):
$P_{полезн} = \frac{U^2}{R}$

Здесь:
$P_{полезн}$ – полезная мощность, измеряется в ваттах (Вт).
$U$ – напряжение на нагрузке (внешней цепи), измеряется в вольтах (В).
$I$ – сила тока в цепи, измеряется в амперах (А).
$R$ – сопротивление нагрузки (внешней цепи), измеряется в омах (Ом).

Ответ: Полезную мощность электрического тока можно определить как произведение напряжения на внешней цепи на силу тока ($P_{полезн} = U \cdot I$), как произведение квадрата силы тока на сопротивление внешней цепи ($P_{полезн} = I^2 \cdot R$), или как отношение квадрата напряжения на внешней цепи к её сопротивлению ($P_{полезн} = \frac{U^2}{R}$).

Как определить полную мощность источника тока?

Полная мощность источника тока – это вся работа, совершаемая сторонними силами внутри источника тока за единицу времени. Эта мощность расходуется как на полезную работу во внешней цепи, так и на нагрев самого источника из-за его внутреннего сопротивления.

Полная мощность ($P_{полн}$) равна произведению электродвижущей силы (ЭДС) источника ($\mathcal{E}$) на силу тока ($I$) в цепи:
$P_{полн} = \mathcal{E} \cdot I$

Согласно закону Ома для полной цепи, сила тока $I = \frac{\mathcal{E}}{R + r}$, где $R$ – сопротивление внешней цепи, а $r$ – внутреннее сопротивление источника. Тогда полную мощность можно выразить и через другие параметры:
$P_{полн} = \mathcal{E} \cdot \frac{\mathcal{E}}{R + r} = \frac{\mathcal{E}^2}{R + r}$
Также можно показать, что полная мощность является суммой полезной мощности и мощности, теряемой внутри источника ($P_{внутр}$):
$P_{полн} = P_{полезн} + P_{внутр} = I^2 R + I^2 r = I^2(R+r)$

Здесь:
$P_{полн}$ – полная мощность, измеряется в ваттах (Вт).
$\mathcal{E}$ – ЭДС источника тока, измеряется в вольтах (В).
$I$ – сила тока в цепи, измеряется в амперах (А).
$R+r$ - полное сопротивление цепи, измеряется в омах (Ом).

Ответ: Полную мощность источника тока можно определить как произведение его ЭДС на силу тока в цепи ($P_{полн} = \mathcal{E} \cdot I$).