Мал. 5.19. Внутрішня і зовнішня частини електричного кола
Розглянемо замкнуту електричний ланцюг, що складається з двох частин: власне джерела з електрорушійної силою Ɛ і внутрішнім опором r і зовнішньої частини ланцюга - провідника з опором R (рис. 5.19).
Закон Ома для повного кола встановлює залежність сили струму в замкнутому ланцюзі I від електрорушійної сили джерела Ɛ і повного опору кола R + r. Цю залежність можна встановити на підставі закону збереження енергії і закону Джоуля-Ленца. Якщо через поперечний переріз провідника за час δt зарядженими частинками переноситься заряд δq. то робота сторонніх сил
Якщо в ланцюзі електрична енергія перетворюється лише в теплову, то згідно із законом збереження енергііАст. = Q і загальна кількість теплоти, що виділяється в замкнутому ланцюзі, дорівнює сумі кількостей теплоти, що виділяються в зовнішній і внутрішній частинах ланцюга
ƐIδt = I 2 Rδt + I 2 rδt.
що і виражає закон Ома для повного кола.
Закон Ома для повного кола. Сила струму в замкнутому ланцюзі вимірюється ставленням електрорушійної сили джерела струму, наявного в цьому ланцюзі, до повного її опору.
Зі сказаного вище можна зробити висновок, що
закон Ома для повної цепіявляется одним з виразів закону збереження енергії.
У багатьох випадках для характеристики джерел струму недостатньо використовувати лише ЕРС. Нехай, наприклад, необхідно встановити, ток якої максимальної сили може дати певний джерело струму. Якщо виходити із закону Ома для повного кола
то очевидно, що максимальної сила струму в ланцюзі буде тоді, коли зовнішній опір ланцюга R прагне до нуля - це коротке замикання в ланцюзі. При цьому струм короткого замикання має силу Imax = Ɛ / r. оскільки Ɛ і r змінити для даного джерела ми не можемо, вони є характеристиками джерела.
Якщо уявити, що опір зовнішньої частини ланцюга прагне до нескінченності (ланцюг стає розімкнутої), то напруга на полюсах джерела струму IR прагне до електрорушійної силі, тобто:
електрорушійна сила джерела струму дорівнює напрузі на полюсах розімкнутого джерела.
На цій сторінці матеріал за темами: