Лаб. 5

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 $U_{\mathrm{V}} = \mathscr{E}$, 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 $P=I_2R$, где $I = \dfrac{\mathscr{E}}{R+r}$ - сила тока в цепи. Тогда $P= \dfrac{\mathscr{E}^2R}{{(R+r)}^2}$. Для данного источника тока $\mathscr{E} = \mathrm{const}$ и $r = \mathrm{const}$, 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 $\mathrm{η} = \dfrac{R}{R+r} \mathrm{100\%}$. При увеличении активной части реостата $R_2 > R_1$ получим $\dfrac{η_1}{η_2} = \dfrac{R_1}{R_2} \cdot \dfrac{R_2+r}{R_1+r} = \dfrac{R_1R_2 + R_1r}{R_1R_2 + R_2r} < 1$, 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 $I = \dfrac{\mathscr{E}}{R+r}$, а мощность на ее внешнем участке $P = I^2R = \dfrac{\mathscr{E}^2R}{{(R+r)}^2}$. Следовательно, максимальная мощность тока соответствует минимальному значению сопротивления внешнего участка полной цепи.