Меню

Какова эдс источника тока если сторонние силы

Тест. Эдс

Avatar

Список вопросов теста

Вопрос 1

Сторонние силы — это.

Варианты ответов
  • Кулоновские силы.
  • Силы, действующие на электрические заряды.
  • Силы, неэлектрического происхождения.
  • Силы, уравновешивающие друг друга и действующие в противоположных направлениях.
Вопрос 2

Выберете верные утверждения.

Варианты ответов
  • Электродвижущая сила измеряется в вольтах.
  • Электродвижущая сила — это пример сторонней силы
  • Электродвижущая сила — это отношение работы сторонних сил при перемещении заряда по замкнутому контуру к величине этого заряда.
  • Электродвижущая сила — это разность между работой сторонних сил и работой кулоновских сил.
Вопрос 3

Если в цепь последовательно включены несколько источников тока, то полная ЭДС равна.

Варианты ответов
  • Алгебраической сумме ЭДС каждого источника.
  • Геометрической сумме ЭДС каждого источника.
  • Сумме модулей ЭДС каждого источника
  • Алгебраической или геометрической сумме ЭДС каждого источника, в зависимости от направления обхода тока.
Вопрос 4

При коротком замыкании верно следующее:

Варианты ответов
  • Внешнее сопротивление цепи близко к нулю
  • Внутреннее сопротивление источника тока близко к нулю.
  • Сила тока в цепи многократно превышает силу тока при нормальной работе этой цепи.
  • Напряжение на источнике тока многократно превышает напряжение при нормальной работе.
Вопрос 5

ЭДС источника тока равна 36 В. Когда к нему подключили резистор, равный 50 Ом, сила тока в цепи составила 0,7 А. Чем равно внутреннее сопротивление источника (в Ом)? Ответ дайте с точностью до десятых.

Варианты ответов
  • 1,4
  • 1,5
  • 1,3
Вопрос 6

Когда к источнику тока с внутренним сопротивлением 1 Ом подключили резистор с сопротивлением 4 Ом, сила тока в цепи приняла некоторое значение I. Резистор с каким сопротивлением (в Ом) надо подключить к этому источнику, чтобы сила тока в цепи стала равна I/2?

Варианты ответов
Вопрос 7

При разомкнутой цепи ЭДС источника тока равна

Варианты ответов
  • разности потенциалов на клеммах источника.
  • работе, совершаемой сторонними силами при перемещении заряда.
  • сопротивлению внешнего участка цепи.
Вопрос 8

Укажите верную формулировку закона Ома для полной цепи.

Варианты ответов
  • Cила тока в полной электрической цепи прямо пропорциональна полному сопротивлению цепи и обратно пропорциональна ЭДС источника тока.
  • I = E/(R + r)
  • Cила тока в полной электрической цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.
  • I = (R + r)/E
Вопрос 9

В цепи ЭДС источника 5В, а его внутреннее сопротивление 2 Ом. Источник нагружен на сопротивление 3 Ом. Какова сила тока в цепи?

Источник



Источник тока. Сторонние силы. Эдс источника тока

Остановимся на отдельных закономерностях тока проводи­мости. Пусть на концах проводника длиной l имеется разность по­тенциалов Δφ=φ1–φ2=U, которая создает внутри него электри­ческое поле напряженностью Е, направленное в сторону падения потенциала (рис. 92), . При этом в проводнике возникнет ток от большего потен­циала φ1 к меньшему φ2.

Движение зарядов от φ1 к φ2 приводит к снижению большего (φ1) и повышению меньшего (φ2) потенциала, т.е. к выравниванию потенциалов. Как только потенциалы выравниваются, электрическое поле в проводнике исчезнет и ток прекратится. Таким образом, для поддержания электрического тока необходимо иметь специальные устройства, которые бы поддерживали на его концах разность по­тенциалов. Такое устройство называется источником тока. Источ­никами тока являются электрические генераторы, гальванические и термоэлементы, аккумуляторы. Направление тока в устройстве про­тивоположно направлению тока в проводнике. Источник тока вы­полняет и другую роль – он замыкает цепь, по которой осуществля­ется непрерывное движение зарядов. Ток течет по внешней части цепи – проводнику и по внутренней – источнику тока. Источник тока имеет два полюса: положительный с более высоким потенциа­лом и отрицательный – с более низким. При разомкнутой цепи на отрицательном полюсе (выводе) источника тока образуется избыток электронов, а на положительном – недостаток. Разделение зарядов в источнике тока производится с помощью внешних сил, так назы­ваемых сторонних, направленных против кулоновских сил, дейст­вующих на разноименные заряды в проводниках самого источника тока. Природа этих сторонних сил может быть самой различной (химической, механической, электромагнитной).

Читайте также:  Если напряжение постоянное ток тоже постоянный

Если цепь, со­стоящая из проводника и источника тока, замкнута, то по ней про­ходит ток и при этом совершается работа сторонних сил Аст. (рис. 93). Эта работа складывается из работы, совершаемой против сил электрического поля внутри источника тока ( Аист.) и работы, совершаемой против механических сил сопротивления среды ис­точника ( А’ ), т.е. Аст. = Аист + А’.

Величина, равная отношению работы, которую совершают сторон­ние силы при перемещении точечного положительного заряда Q вдоль всей цепи, (включая и источник тока), к величине заряда Q называют ЭДС источника тока ؏

؏ = .

Работа против сил электрического поля (по определению) равна

Если полюсы источника разомкнуты, то А’ = 0, и тогда из формулы для ؏

следует ؏ = φ1 – φ2, т.е. ЭДС источника тока при разомкнутой внешней цепи равна раз­ности потенциалов, которая создается на его полюсах.

Сопротивление проводников

Электроны проводимости в отсутствие электрического поля внутри металла хаотически движутся и сталкиваются с ионами кри­сталлической решетки металла. При этом в силу хаотичности про­исходит эквивалентный обмен энергией между ними.

При наложении поля электрон приобретает скорость направ­ленного движения и на длине свободного пробега некоторую кине­тическую энергию. При соударении с ионом электрон теряет часть этой энергии, которая преобразуется во внутреннюю энергию про­водника (он нагревается). Другими словами, электрон испытывает сопротивление своему движению под действием поля. Мерой этого сопротивления у каждого вещества является величина удельного сопротивления ρ [Ом·м].

Сопротивление проводника постоянного сечения определя­ется выражением

R = ,

где l — длина проводника, S — площадь поперечного сечения.

Единица измерения – Ом.

Предположим, что два проводника соединены последовательно (рис. 94). Через оба проходит одинаковый заряд за одно и то же время, т.е.

Для n последовательно соединенных проводников их суммарное сопротивление R будет равно

.

При параллельном соединении проводников (рис. 95) напряжение на участке АВ для обоих проводников будет оди­наковым U = U1 = U2. На входе в группу параллельных про­водников (в точке А) происхо­дит разветвление тока. Из закона сохранения заряда следует, что ток I равен сумме токов I1 и I2

I = I1 + I2 = .

В свою очередь, на всем участке

,

где R — общее сопротивление проводников. Откуда

.

Для n проводников при их параллельном соединении суммарное со­противление R определяется из выражения

Источник

Какова эдс источника тока если сторонние силы

Вы будете перенаправлены на Автор24

Сущность сторонних сил

Для того чтобы в проводнике ток существовал длительное время, необходимо, чтобы движение заряженных частиц, например, электронов, поддерживалось какой-либо внешней силой. Следовательно, нужно, чтобы от конца проводника с меньшим потенциалом (считаем, что носители электрического тока положительные) непрерывно отводились приносимые туда заряды, а к концу с большим потенциалом заряды постоянно подводились. То есть необходим круговорот зарядов по замкнутому пути, именно тогда ток будет течь. Данный факт согласуется с замкнутостью линий тока. То есть ЭДС — это работа, прилагаемая по перемещению положительного заряда в замкнутом контуре.

Сторонняя электродвижущая сила (далее сторонняя сила) не может быть электростатической, потому что электростатическое поле потенциально.

Готовые работы на аналогичную тему

Работа потенциальной силы, для контура с током, равна нулю. При таком условии ток существовать не может, так как ток должен совершать работу по преодолению сопротивления проводников. Сторонняя сила может быть механической или электрической (не электростатической), иметь химическое происхождение и т.д.. Также для замкнутого контура причиной возникновения ЭДС может стать изменение потока магнитного поля, это связано с явлением электромагнитной индукции.

Читайте также:  Пульсации тока в конденсаторе

С учетом сторонних сил закон Ома в локальной форме записывается в виде:

$\overrightarrow=\sigma \left(\overrightarrow+\overrightarrow>\right)\left(1\right)$, где:

  • $\overrightarrow$ — вектор плотности электрического тока,
  • $\sigma $ — удельная проводимость,
  • $\overrightarrow$ — напряжённость поля кулоновских сил, $\overrightarrow>$ — напряженность поля сторонних сил.

Пример сторонних сил

Простейшая схема источника сторонней силы (источника тока), которая имеет механическое происхождение, представлена на рис.1.

Схема источника сторонней силы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 1. Схема источника сторонней силы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Пусть между электродами А и В (рис.1) находится электрически нейтральная среда с равным зарядов противоположного знака. Сторонняя сила неэлектрического происхождения перемещает положительные заряды к электроду В (данный электрод заряжается положительно), а отрицательная к электроду А (отрицательно заряженный электрод). Во внешней цепи течет электрический ток. Ток производит работу. Энергия, которая необходима для производства такой работы, сообщается внешними силами, которые тратят ее на разделение зарядов между электродами. Ток внутри источника сторонней силы замыкает ток внешней цепи. Направление электрического тока во внешней цепи — от положительного электрода к отрицательному, внутри источника тока, наоборот. Практической реализацией такой схемы является электростатическая машина.

Электродвижущая сила

Сторонние силы характеризуются работой, совершающей ими при перемещении заряда по цепи. Так электродвижущей силой (ЭДС) ($\mathcal E$) называют:

  • $q$ — заряд,
  • $A$ — работа сторонних сил.

Основная размерность ЭДС в системе СИ: $\left[\mathcal E \right]=В$.

ЭДС, действующую на участке 1-2 можно выразить как:

  • $\overrightarrow>$ — напряженность поля сторонних сил,
  • $d\overrightarrow$— вектор перемещения.

Интеграл (3) для замкнутой цепи даст выражение для ЭДС в этой цепи, как циркуляции вектора напряженности сторонних сил:

ЭДС связана с падением напряжения или просто напряжением ($U$) на участке цепи 1-2 соотношением:

Задание № 1: Опишите механизмы, которые позволяют использовать гальванические элементы в качестве источников постоянного тока.

Решение:

Часто встречаются источники постоянного тока, которые называют гальваническими элементами. При контакте твердого тела и жидкости появляется разность потенциалов. В некоторых случаях при таком контакте проходит химическая реакция. Допустим, если цинковую пластинку опустить в раствор серной кислоты, то цинк растворяется. В раствор перемещаются положительные ионы цинка, то есть раствор имеет положительный заряд, а сама цинковая пластина отрицательный, возникает электрический ток. При некоторой разности потенциалов переход ионов цинка в раствор заканчивается. Эта разность потенциалов называется электрохимическим потенциалом. (Он зависит от свойств металла, жидкости и концентрации ионов металла в растворе). Для растворов в серной кислоте этот потенциал цинка равен – 0,5В, для меди электрохимический потенциал равен +0,6В.

При погружении двух металлов в раствор возникает разность потенциалов между ними, которая равна разности из электрохимических потенциалов. Система из двух электродов из разных металлов, погруженная в раствор называется гальваническим элементом, разность потенциалов между металлами — ЭДС элемента.

Так, например, элемент Вольта состоит из медной и цинковой пластин, которые находятся в растворе серной кислоты. Зная электрохимические потенциалы цинка и меди, получим ЭДС элемента Вольта:

В гальваническом источнике Вольта имеются 2 сторонние $\mathcal E$, которые сосредоточены в поверхностных слоях, где соприкасаются цинковая и медная пластины с раствором. Толщина этих слоев — молекула. В остальном объеме раствора сторонних $\mathcal E$ нет. Когда пластины соединяют проводником, по нему течет ток от медной (положительной) пластины к цинковой (отрицательной) пластине. В растворе между электродами направление тока — обратное: от цинковой пластины к медной.

Сторонняя ЭДС элемента определена его свойствами, и не зависит от силы тока, который течет по цепи. Изменение напряжения на внешней цепи всегда меньше, чем ЭДС элемента. Чем меньше внутренне сопротивление гальванического элемента, тем выше качество источника тока.

При прохождении тока в цепи элемента Вольта положительные ионы цинка переходят в раствор, там они соединяются с отрицательными ионами, на который, наряду с положительным ионом водорода, диссоциирует серная кислота. То есть в растворе проходит химическая реакция. Продукты реакции частично выпадают в виде осадка. При этом положительные ионы водорода движутся к медной пластине, там они нейтрализуются электронами тока проводимости в пластине. На поверхности медной пластины образуется водородная пленка. Эта пленка увеличивает внутреннее сопротивление элемента и одновременно, образует дополнительный электрохимический потенциал, который направлен против потенциала, который был на пластине до образования пленки. Так, ЭДС элемента уменьшается. Подобные процессы, называют поляризацией элемента.

Для того чтобы уменьшить падение ЭДС гальванического элемента применяют различные методы деполяризации, например, используют сильные окислители, которые связывают водород и кислород с образованием воды.

Задание № 2: Источник ЭДС $\mathcal E=1$ В имеет внутреннее сопротивление $r=1$ Ом включен в цепь, которая содержит сопротивление $R=9$ Ом. Найдите силу тока в цепи ($I$), падение напряжения во внешней цепи ($U$), падение потенциала внутри элемента ($U_r$).

Решение:

Для замкнутой цепи, которая содержит источник ЭДС запишем закон Ома в виде:

  • $\mathcal E$ — ЭДС источника тока,
  • $R$ — внешнее сопротивление цепи,
  • $r$ — сопротивление источника ЭДС.

Закон Ома для однородного участка запишем как:

И для источника тока:

Так как все данные задачи записаны в системе СИ, проведем вычисления:

$U=0,1\cdot 9=0,9\ \left(В\right).$

$U_r=0,1\cdot 1=0,1\ \left(В\right).$

Ответ: $I=0,1В; U=0,9В; U_r=0,1В$.

Источник

Какова эдс источника тока если сторонние силы

Для того, чтобы поддерживать ток достаточно длительное время, необходимо от конца проводника с меньшим потенциалом непрерывно отводить, а к другому концу – с большим потенциалом – подводить электрические заряды. Т.е. необходим круговорот зарядов. Поэтому в замкнутой цепи, наряду с нормальным движением зарядов, должны быть участки, на которых движение (положительных) зарядов происходит в направлении возрастания потенциала, т.е. против сил электрического поля (рис. 7.3).

Перемещение заряда на этих участках возможно лишь с помощью сил неэлектрического происхождения (сторонних сил): химические процессы, диффузия носителей заряда, вихревые электрические поля. Аналогия: насос, качающий воду в водонапорную башню, действует за счет негравитационных сил (электромотор).

Сторонние силы можно характеризовать работой, которую они совершают над перемещающимися по замкнутой цепи или ее участку зарядами.

Величина, равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда в цепи, называется электродвижущей силой (ЭДС), действующей в цепи:

Как видно из (7.4.1), размерность ЭДС совпадает с размерностью потенциала, т.е. измеряется в вольтах.

Стороннюю силу, действующую на заряд, можно представить в виде:

– напряженность поля сторонних сил.

Работа сторонних сил на участке 1 – 2:

Для замкнутой цепи:

Циркуляция вектора напряженности сторонних сил равна ЭДС, действующей в замкнутой цепи (алгебраической сумме ЭДС).

При этом необходимо помнить, что поле сторонних сил не является потенциальным, и к нему нельзя применять термин разность потенциалов или напряжение.

Источник