Методические указания для практических занятий по общей и экспериментальной физике. Часть третья. Электричество. Филимонова Л.В. - 75 стр.

найти величину напряженности электрического поля в проводе, которое дей-
ствует на отдельные носители тока в нем – свободные электроны – с силой
                                 F = e⋅E.
      Самостоятельно получите общее решение задачи, сделайте проверку
размерности и проведите вычисления.


Задача №5.5. Даны N=12 элементов с ЭДС E =1,5 В и внутренним сопротивле-
нием r=0,4 Ом. Как нужно соединить эти элементы, чтобы получить от соб-
ранной из них батареи наибольшую силу тока во внешней цепи, имеющей со-
противление R=0,3 Ом; 1 Ом; 3 Ом? Определите максимальную силу тока.
Указания по решению. Обозначим n – число элементов, которые соединяются
параллельно, тогда (N – n) элементов будут подсоединены к ним последова-
тельно. Запишем, чему будут равны ЭДС и внутреннее сопротивление полу-
ченного соединения элементов:
                       Eбатареи=E+(N – n)E=(N – n + 1)E,
т.к. параллельное соединение одинаковых ЭДС (одноименными полюсами!)
не меняет ее значения, а при последовательном соединении (разноименными
полюсами) ЭДС частей суммируются, и
                              r                         1
                    rбатареи = + ( N − n ) r = ( N − n + ) ⋅ r ,
                              n                         n
т.к. параллельное соединение n одинаковых сопротивлений уменьшает их об-
щее сопротивление в n раз, а сопротивления последовательных участков скла-
дываются.
       Собранная таким образом батарея включается в цепь с сопротивлением
R (рис. 23), записываем закон Ома для этой
                                                                  рис. 23
цепи:




Произведем расчеты значений силы тока в
системе Mathcad для разных значений n от 1 до
12 и для различных значений внешней нагрузки и результаты занесем в табли-
цу:


                                    75