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Ãëàâà 2. Ïîñòîÿííûé ýëåêòðè÷åñêèé òîê § 2.14. Çàêîí Îìà äëÿ ïîëíîé öåïè
Ðàññìîòðèì ïðîñòåéøóþ ïîëíóþ (çàìêíóòóþ) ýëåêòðè÷åñêóþ öåïü (ðèñ. 2.55), ñîñòîÿùóþ èç èñòî÷íèêà òîêà (íàïðèìåð, ãàëüâàíè÷åñêîãî ýëåìåíòà èëè àêêóìóëÿòîðà) è ðåçèñòîðà ñîïðîòèâëåíèåì R. Èñòî÷íèê òîêà, èìåþùèé ÝÄÑ Ïóñòü çà âðåìÿ Δt ÷åðåç ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå ïðîâîäíèêà ïðîéäåò çàðÿä q. Òîãäà, ñîãëàñíî ôîðìóëå (2.11.1), ðàáîòà ñòîðîííèõ ñèë ïðè ïåðåìåùåíèè çàðÿäà q ðàâíà Àñò = Àñò = Áëàãîäàðÿ ðàáîòå ñòîðîííèõ ñèë ïðè ïðîõîæäåíèè òîêà â öåïè íà åå âíåøíåì è âíóòðåííåì ó÷àñòêàõ âûäåëÿåòñÿ êîëè÷åñòâî òåïëîòû, ïî çàêîíó Äæîóëÿ—Ëåíöà ðàâíîå: Q = I2RΔt + I2rΔt. (2.14.2) Ñîãëàñíî çàêîíó ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè Àñò = Q ïîýòîìó
Îòñþäà
Ïðîèçâåäåíèå ñèëû òîêà íà ñîïðîòèâëåíèå ó÷àñòêà öåïè íàçûâàþò ïàäåíèåì íàïðÿæåíèÿ íà ýòîì ó÷àñòêå. Òàêèì îáðàçîì, ÝÄÑ èñòî÷íèêà òîêà ðàâíà ñóììå ïàäåíèé íàïðÿæåíèé íà âíåøíåì è âíóòðåííåì ó÷àñòêàõ çàìêíóòîé öåïè:
ãäå U = IR — ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âíåøíåì ó÷àñòêå öåïè, a U0 = Ir — ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âíóòðåííåì ó÷àñòêå. Èç ðàâåíñòâà (2.14.3) ïîëó÷àåì:
Ýòî è åñòü çàêîí Îìà äëÿ ïîëíîé öåïè. Ñèëà òîêà â ïîëíîé öåïè ðàâíà îòíîøåíèþ ÝÄÑ èñòî÷íèêà ê ïîëíîìó ñîïðîòèâëåíèþ öåïè. Âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå èñòî÷íèêà òîêà, åñëè îíî ìàëî ïî ñðàâíåíèþ ñ âíåøíèì ñîïðîòèâëåíèåì (r << R), îêàçûâàåò ìàëîå âëèÿíèå íà ñèëó òîêà. Íî ïðè êîðîòêîì çàìûêàíèè, êîãäà R ≈ 0, ñèëà òîêà
î÷åíü âåëèêà, òàê êàê r ìàëî. Íàïðèìåð, ïðè Åñëè öåïü ñîäåðæèò íåñêîëüêî ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ ýëåìåíòîâ (ðèñ. 2.56) ñ ÝÄÑ
Äëÿ îïðåäåëåíèÿ çíàêà ÝÄÑ îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ ñëåäóåò ðóêîâîäñòâîâàòüñÿ ïðàâèëîì, èçëîæåííûì â §2.11. Ïðè âûáðàííîì (ïðîèçâîëüíî) íàïðàâëåíèè îáõîäà ïðîòèâ ÷àñîâîé ñòðåëêè äëÿ öåïè, èçîáðàæåííîé íà ðèñóíêå 2.56,
Âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå áàòàðåè, ñîñòîÿùåé èç ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ ýëåìåíòîâ, ðàâíî ñóììå âíóòðåííèõ ñîïðîòèâëåíèé ýëåìåíòîâ: r = r1 + r2 + r3 + ... + rN. (2.14.8) Åñëè áàòàðåÿ ñîñòîèò èç N îäèíàêîâûõ ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ ýëåìåíòîâ ñ îäèíàêîâûìè çíàêàìè ÝÄÑ, òî èç ôîðìóë (2.14.7) è (2.14.8) ñëåäóåò, ÷òî
ãäå
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