Вопрос школьника
Вольтметр подключён к клеммам источника тока с ЭДС ε = 3 В и внутренним сопротивлением r = 3 Ом. Через источник течёт ток силой I = 2 А. Вольтметр показывает U = 5 В. Какое количество теплоты ΔQ выделяется внутри источника тока за промежуток времени τ = 1 с?
Ответ от учителя
Для решения задачи воспользуемся законом Ома и законом сохранения энергии.
Согласно закону Ома, напряжение на источнике тока можно выразить как:
U = ε — Ir
где ε — ЭДС источника тока, I — ток, протекающий через источник, r — внутреннее сопротивление источника.
Подставляя известные значения, получаем:
5 В = 3 В — 2 А * 3 Ом
5 В = -3 В (ошибка!)
Значение напряжения на источнике тока получилось отрицательным, что говорит о том, что в задаче допущена ошибка. Вероятно, вместо «источника тока» имелось в виду «источника напряжения».
Если предположить, что имелось в виду источник напряжения, то можно продолжить решение.
Согласно закону сохранения энергии, количество теплоты, выделяемое внутри источника тока за промежуток времени τ, равно разности энергии, потребляемой источником, и энергии, отдаваемой источником на внешнюю нагрузку:
ΔQ = εIτ — UIt
где ε — ЭДС источника напряжения, I — ток, протекающий через источник, U — напряжение на внешней нагрузке, τ — промежуток времени.
Подставляя известные значения, получаем:
ΔQ = 3 В * 2 А * 1 с — 5 В * 2 А * 1 с
ΔQ = 6 Дж — 10 Дж
ΔQ = -4 Дж
Значение количества теплоты получилось отрицательным, что говорит о том, что в задаче допущена ошибка. Вероятно, в задаче указаны неверные значения напряжения и тока.
Таким образом, ответ на вопрос не может быть дан в связи с допущенными ошибками в условии задачи.
