Вопрос школьника
Какую работу должна совершить сторонняя сила при разделении зарядов + 10 и -10 Кл, чтобы ЭДС источника тока была 3,3 В?
Ответ от учителя
Для ответа на данный вопрос необходимо использовать закон Ома и закон сохранения энергии.
Закон Ома гласит, что ток в цепи пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению цепи. Таким образом, можно записать уравнение:
I = U/R,
где I — ток в цепи, U — напряжение источника тока, R — сопротивление цепи.
Закон сохранения энергии гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена, а может только переходить из одной формы в другую. Таким образом, можно записать уравнение:
W = Q*U,
где W — работа, Q — заряд, U — напряжение.
Для того чтобы ЭДС источника тока была 3,3 В, необходимо, чтобы напряжение на источнике было больше этого значения. Пусть напряжение на источнике равно 4 В. Тогда сопротивление цепи можно найти из уравнения:
R = U/I = 4/0,2 = 20 Ом.
Для разделения зарядов +10 и -10 Кл необходимо совершить работу, равную изменению потенциальной энергии зарядов. Потенциальная энергия заряда в электрическом поле равна:
E = Q*V,
где E — потенциальная энергия, Q — заряд, V — напряжение.
Для зарядов +10 и -10 Кл потенциальная энергия равна:
E = 10*4 + (-10)*4 = 0 Дж.
Таким образом, сторонняя сила должна совершить работу, равную 0 Дж, чтобы разделить заряды и создать напряжение на источнике тока.
