Постоянный ток: закон Ома, ЭДС, соединения, мощность

I = q/t; закон Ома для участка: I = U/R; сопротивление проводника: R = ρl/S; закон Ома для полной цепи: I = ε/(R + r), где r — внутреннее сопротивление источника; напряжение на клеммах: U = ε − Ir; работа тока: A = UIt = I²Rt = U²t/R; мощность: P = UI = I²R = U²/R; закон Джоуля-Ленца: Q = I²Rt; КПД источника: η = R/(R + r) = U/ε

Идеальный амперметр имеет нулевое сопротивление и включается последовательно; идеальный вольтметр имеет бесконечное сопротивление и включается параллельно. Ветвь с идеальным вольтметром ток не проводит — её можно мысленно разорвать. Участок, замкнутый накоротко проводом без сопротивления, ток не потребляет — его можно убрать.

Источник с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 1 Ом замкнут на два параллельных резистора по 4 Ом. Найдите силу тока через источник, напряжение на клеммах и мощность, выделяемую во внешней цепи. Внешнее сопротивление: 4·4/(4+4) = 2 Ом. Ток: I = 12/(2 + 1) = 4 А. Напряжение на клеммах: U = 12 − 4·1 = 8 В. Проверка: U = IR = 4·2 = 8 В. Мощность во внешней цепи: P = UI = 8·4 = 32 Вт. Мощность на внутреннем сопротивлении: I²r = 16 Вт. Полная мощность источника: εI = 48 Вт = 32 + 16. КПД: 32/48 ≈ 67%. Второй разбор: при коротком замыкании R = 0, ток максимален: Iкз = ε/r = 12 А, а напряжение на клеммах равно нулю.

1) Внутреннее сопротивление источника не учтено: закон Ома для участка применяют вместо закона для полной цепи. 2) При параллельном соединении складывают сопротивления, а не обратные величины. 3) Обратную величину нашли, но забыли перевернуть: 1/R = 0,5 значит R = 2, а не 0,5. 4) Мощность на резисторе считают через общее напряжение цепи, а не через напряжение на этом резисторе. 5) Сопротивление проводника при увеличении длины вдвое и уменьшении площади вдвое возрастает вчетверо — часто считают только один фактор. 6) Реальный вольтметр в задаче на измерение искажает результат — читайте, идеальный он или нет.