Сила тока в цепи при коротком замыкании выводов гальванического элемента
равна 5 А. При подключении к выводам гальванического элемента электрической
лампы электрическим сопротивлением 5 Ом сила тока в цепи равна 0,8 А.
Определите ЭДС гальванического элемента. внутреннее сопротивление
гальванического элемента.
Answers & Comments
Дано:
I = 5 А
R = 0,5 Ом
I₀ = 0,8 А
-----------------
Найти:
ε - ?
r - ?
Решение:
1) Воспользуемся законом Ома, для его полной цепи при коротком замыкании выводов аккумулятора R = 0, тогда ток короткого замыкания равен:
I = ε/(R+r) - Закон Ома
I₀ = ε/r - ток короткого замыкания
2) Откуда из тока короткого замыкания мы получим внутреннее сопротивление источника тока по такой формуле:
r = ε/I₀ - внутреннее сопротивление источника тока
3) Теперь мы записываем формулы про сопротивление источника тока и законом Ома в систему уравнения и мы получим формулу про ЭДС гальванического элемента:
r = ε/I₀ и I = ε/(R+r), следовательно:
I = ε/(R+(ε/I₀)) | ×I₀
I = (ε×I₀)/(R×I₀+ε) | ×(R×I₀+ε)
I×(R×I₀+ε) = ε×I₀
R×I₀×I+ε×I = ε×I₀ ⇒ R×I₀×I=ε×I₀ - ε×I ⇒ R×I₀×I=ε×(I₀-I) | :(I₀-I) ⇒ (R×I₀×I)/(I₀-I) = ε ⇒ ε = |(R×I₀×I)/(I₀-I)| - ЭДС гальванического элемента
ε = |(0,5 Ом × 0,8 А × 5 А)/(0,8 А - 5 А)| = |(0,5 Ом × 4 А²)/(-4,2 А)| ≈ |0,5 Ом × (-0,95 А)| ≈ |(-0,475 В)| ≈ 0,475 В
4) Теперь мы находим внутреннее сопротивление источника тока из формулы который написан из 2):
r = ε/I₀ = 0,475 В / 0,8 А = 0,59375 Ом ≈ 0,594 Ом
Ответ: ε = 0,475 В; r = 0,594 Ом.