Закон Ома для полной цепи, ЭДС, внутреннее сопротивление источника тока: ЕГЭ по физике

Закон Ома для полной цепи связывает силу тока в замкнутой цепи с ЭДС источника, его внутренним сопротивлением и внешним сопротивлением нагрузки. Тема важна для понимания реальных электрических цепей и решения задач ЕГЭ на расчёт тока, напряжения, мощности и КПД источника.

Что нужно знать

ЭДС (электродвижущая сила) — скалярная величина, равная отношению работы сторонних сил по перемещению заряда к величине этого заряда: ε = A_ст / q. Единица измерения — вольт (В).
Закон Ома для полной цепи: сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна сумме внешнего и внутреннего сопротивлений: I = ε / (R + r).
Внутреннее сопротивление r — сопротивление самого источника тока (например, химического элемента, генератора), единица измерения — ом (Ом).
Напряжение на внешнем участке цепи (клеммное напряжение) U = I·R = ε – I·r. При увеличении тока напряжение на клеммах источника уменьшается.
Режим короткого замыкания: R → 0, ток максимален I_кз = ε / r. Режим холостого хода: I = 0, напряжение на клеммах равно ЭДС (U = ε).
Полная мощность источника P_полн = ε·I, полезная мощность (выделяемая во внешней цепи) P_полезн = I²·R = U·I. КПД источника η = P_полезн / P_полн = R / (R + r) = U / ε.

Термины и понятия

ЭДС (электродвижущая сила): скалярная физическая величина, равная отношению работы сторонних сил по перемещению электрического заряда к…
Сторонние силы: силы неэлектростатического происхождения, действующие внутри источника тока и совершающие работу по разделению зарядов и…
Внутреннее сопротивление: сопротивление, которым обладает сам источник тока (его внутренняя часть), обозначается r, измеряется в омах.
Внешнее сопротивление: сопротивление всех потребителей и соединительных проводов, подключённых к источнику, обозначается R.
Закон Ома для полной цепи: сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению…
Напряжение на клеммах источника (клеммное напряжение): разность потенциалов между положительным и отрицательным полюсами источника при…
Короткое замыкание: режим работы цепи, при котором внешнее сопротивление практически равно нулю, а сила тока достигает максимального…
Полезная мощность: мощность, выделяющаяся во внешней цепи (на нагрузке); P_полезн = I²·R.

Частые ошибки

Путают ЭДС и напряжение на клеммах источника: считают, что напряжение на клеммах всегда равно ЭДС, забывая о падении напряжения внутри источника (U = ε – I·r).
При расчёте силы тока по закону Ома для участка цепи используют только внешнее сопротивление, забывая прибавить внутреннее сопротивление источника.
Неправильно определяют внутреннее сопротивление по графику U(I): берут угловой коэффициент с неверным знаком или путают оси.
Ошибаются в условии максимальной полезной мощности: считают, что она достигается при коротком замыкании, тогда как максимум полезной мощности выделяется при R = r.

Как пройти тему

В курсе «Физика» тема «Закон Ома для полной цепи, ЭДС, внутреннее сопротивление источника тока» занимает 2 занятия по 40 минут: репетитор объясняет материал, задаёт вопросы как на экзамене, разбирает ваши ответы и в конце ставит оценку. Это обзор темы, полный разбор — в занятии. ИИ может ошибаться: проверяйте важное по учебнику. Занятия не заменяют живого репетитора и не гарантируют результат на экзамене.

Начать бесплатно Открыть курс

Другие темы раздела

← Предыдущая тема: Последовательное и параллельное соединение проводников, работа и мощность тока, закон Джоуля — Ленца
Следующая тема: Электрический ток в различных средах: металлы, электролиты, полупроводники, газы, вакуум

Все темы: ЕГЭ по физике