Лаб. 5. Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока.

1. Почему отличаются показания вольтметра, подключенного к источнику тока, при разомкнутом и при замкнутом ключе?

Вольтметр, подключенный к источнику тока, при разомкнутой цепи измеряет ЭДС источника тока UV=EU_{\mathrm{V}} = \mathscr{E}, а при замкнутой цепи измеряет падение напряжения на внешнем участке цепи.

2. От чего зависит мощность тока на внешнем участке цепи для данного источника тока?

Мощность тока во внешнем участке цепи P=I2RP=I_2R, где I=ER+rI = \dfrac{\mathscr{E}}{R+r} - сила тока в цепи. Тогда P=E2R(R+r)2P= \dfrac{\mathscr{E}^2R}{{(R+r)}^2}. Для данного источника тока E=const\mathscr{E} = \mathrm{const} и r=constr = \mathrm{const}, следовательно, мощность тока зависит от сопротивления во внешней цепи.

3. Как изменяется коэффициент полезного действия источника тока при увеличении длины активной части реостата?

Коэффициент полезного действия источника тока определяется по формуле η=RR+r100%\mathrm{η} = \dfrac{R}{R+r} \mathrm{100\%}. При увеличении активной части реостата R2>R1R_2 > R_1 получим η1η2=R1R2R2+rR1+r=R1R2+R1rR1R2+R2r<1\dfrac{η_1}{η_2} = \dfrac{R_1}{R_2} \cdot \dfrac{R_2+r}{R_1+r} = \dfrac{R_1R_2 + R_1r}{R_1R_2 + R_2r} < 1, следовательно, КПД источника тока возрастет.

4. Суперзадание. Используя результаты, полученные при выполнении данной работы, определите максимальную мощность тока на внешнем участке полной цепи.

Сида тока в полной цепи I=ER+rI = \dfrac{\mathscr{E}}{R+r}, а мощность на ее внешнем участке P=I2R=E2R(R+r)2P = I^2R = \dfrac{\mathscr{E}^2R}{{(R+r)}^2}. Следовательно, максимальная мощность тока соответствует минимальному значению сопротивления внешнего участка полной цепи.