В этом случае закон Ома запишется в виде

9. Законы постоянного тока
Закон Ома для полной цепи
Любая электрическая цепь состоит из двух участков: внутреннего и внешнего участка цепи.
Внутренний участок цепи - это источник тока. Его сопротивление называется внутренним сопротивлением
источника тока и обозначается буквой r.
Все, что подключено к источнику тока, называется внешним участком электрической цепи, сопротивление
которого обозначается R.
Таким образом, сопротивление всей цепи равно R+r.
ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА
Для того чтобы в проводнике существовал электрический ток длительное время, необходимо поддерживать
неизменными условия, при которых возникает электрический ток.
Во внешней цепи электрические заряды движутся под действием сил электрического поля. Но, чтобы
поддерживать разность потенциалов на концах внешней цепи, необходимо перемещать электрические заряды внутри
источника тока против сил электрического поля. Такое перемещение может осуществляться только под действием сил
неэлектрической природы.
Силы, вызывающие перемещение электрических зарядов внутри источника постоянного тока против
направления действия сил электростатического поля, называются сторонними силами. Причины возникновения
сторонних сил в различных источниках тока различны. Например, в аккумуляторах и гальванических элементах
сторонние силы возникают благодаря протеканию химических реакций, в генераторах электростанций они возникают
при движении проводника в магнитном поле, в фотоэлементах - при действии света на электроны в металлах и
полупроводниках.
Полная работа сил электростатического поля при движении зарядов по замкнутой цепи постоянного тока равна
нулю. Следовательно, вся работа электрического тока в замкнутой электрической цепи оказывается совершенной за счет
действия сторонних сил, вызывающих разделение зарядов внутри источника и поддерживающих постоянное
напряжение на выходе источника тока.
Работа сторонних сил по перемещению единичного заряда вдоль замкнутой цепи называется электродвижущей
силой источника тока (ЭДС):
Aст
q
Электродвижущая сила выражается в тех же единицах, что и напряжение, т. е. в вольтах. ЭДС — энергетическая
характеристика источника.
ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ
Если в результате прохождения постоянного тока по замкнутой электрической цепи происходит только
нагревание проводников, то по закону сохранения энергии полная работа электрического тока в замкнутой цепи, равная
работе сторонних сил источника тока, равна количеству теплоты, выделившейся на внешнем и внутреннем участках
цепи:
A A ст. Qполн. (1)
По закону Джоуля – Ленца количество теплоты, выделяющееся на проводнике сопротивлением R при силе тока I
за время t, равна:
Q I 2 Rt
Полное количество теплоты, выделяющееся при протекании постоянного тока в замкнутой цепи, внешний и
внешний и внутренний участки которого имеют сопротивления R и r, равно:
Q полн. I 2 Rt I 2 rt I 2 (R r ) t (2)
Из выражений (1) и (2) получаем:
A ст . I 2 (R r ) t , но А ст. q , следовательно,
q I 2 (R r ) t
q It
I( R r )
Или
I
- закон Ома для полной цепи.
R r
Сила тока в полной электрической цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно
пропорциональна полному сопротивлению цепи.
СЛЕДСТВИЯ ЗАКОНА ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ
1. Если R >> r (внешнее сопротивление гораздо больше внутреннего), то ≈ U.
Это позволяет измерять
высокоомным вольтметром (т.е вольтметром, имеющим большое собственное
сопротивление) при разомкнутой внешней цепи.
2. Если
R << r, то ток
замыкание опасно, т.к. Q
Iкз
- максимальный ток для данной цепи (ток короткого замыкания). Короткое
r
I rt из-за роста силы тока резко возрастает.
2
3. Если R растет, то I уменьшается. Тогда, учитывая, что IR U
напряжение на внешнем участке цепи увеличивается!
Ir - при уменьшении силы тока в цепи
СОЕДИНЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ ТОКА
Последовательное соединение источников:
полная ЭДС цепи равна алгебраической сумме ЭДС отдельных источников
... n .
1
2
полное внутреннее сопротивление равно сумме внутренних сопротивлений всех последовательно
соединенных источников тока r r r
... rn .
1
2
Если все источники одинаковы и включены в одном направлении, то
n1
r nr1
Тогда закон Ома запишется в виде:
I
n 1
R nr1
Параллельное соединение источников:
Один из источников (с наибольшей ЭДС) работает как источник, остальные - как потребители (на этом
принципе основана зарядка аккумулятора). Расчет в этом случае выполняется по правилам Кирхгофа. Наиболее проста
ситуация, когда все источники одинаковы. Тогда
1
r
2
r1
n
...
n
В этом случае закон Ома запишется в виде:
1
I
R
r1
n