Какова ЭДС элемента, если при измерении напряжения на его зажимах вольтметром с внутренним сопротивлением 20 Ом мы получаем напряжение 1,37 В, а при замыкании элемента на сопротивление 10 Ом получаем ток 0,132 А?
Физика 11 класс Электрические цепи ЭДС элемента измерение напряжения вольтметр внутреннее сопротивление ток сопротивление закон Ома физика 11 класс Новый
Для решения задачи нам нужно найти электродвижущую силу (ЭДС) элемента, используя данные о напряжении и токе. Мы можем воспользоваться законом Ома и формулами для цепей с источниками тока. Давайте разберем шаги решения.
Когда вольтметр измеряет напряжение на зажимах элемента, он создает нагрузку, которая влияет на измерение. Напряжение, измеренное вольтметром (U), равно 1,37 В. Внутреннее сопротивление вольтметра (Rв) равно 20 Ом. Мы можем использовать закон Ома для расчета тока (I), протекающего через вольтметр:
I = U / Rв = 1,37 В / 20 Ом = 0,0685 А.
Когда элемент замыкается на сопротивление 10 Ом (Rн), ток (I) равен 0,132 А. Мы можем использовать закон Ома для расчета ЭДС (E) элемента:
E = I * (Rн + r),
где r - это внутреннее сопротивление элемента, которое нам нужно найти.
Измерив ток при замыкании, мы можем выразить ЭДС через известные значения тока и сопротивления:
E = I * Rн + I * r.
Подставим известные значения:
E = 0,132 А * 10 Ом + 0,132 А * r.
Теперь нам нужно найти значение r. Мы знаем, что вольтметр показывает 1,37 В, а значит:
U = E - I * r.
Подставим выражение для E:
1,37 В = (0,132 А * 10 Ом + 0,132 А * r) - 0,132 А * r.
Упростим уравнение:
1,37 В = 1,32 В + 0,132 А * r - 0,132 А * r.
Таким образом, 1,37 В = 1,32 В + 0,132 А * r - 0,132 А * r.
Это уравнение показывает, что внутреннее сопротивление r не влияет на разницу между ЭДС и напряжением, так как при замыкании через 10 Ом ток остается постоянным.
Теперь мы можем найти ЭДС:
E = 0,132 А * 10 Ом + 1,37 В.
E = 1,32 В + 1,37 В = 2,69 В.
Ответ: ЭДС элемента составляет 2,69 В.