Здравствуйте, друзья! Многие считают, что в физике самое сложное - это формулы, которые трудно запомнить, а вредные учителя почему-то заставляют учить их наизусть. По моему опыту, формулы сложно не столько запомнить, сколько применить, понять условие их применимости. Для этого надо конкретно разбираться, в идеале (недостижимом) - выводить, и бесполезно просто зазубривать. Ведь даже простые формулы, состоящие всего из трех буковок, и знаков умножить-разделить, бывают коварными.
Возьмем обычные школьные формулы электрической мощности, рассеиваемой на сопротивлении нагрузки, то есть на электроприборе.
На этом вопросе я часто ловлю школьников и студентов. Что же получается, физика нам врёт? Где правда, как действительно зависит мощность от сопротивления?
Не буду вас томить, уважаемые читатели. Никакого противоречия нет. Просто в формулах, приведенных выше, и сила тока, и напряжение, не являются постоянными, они тоже зависят от сопротивления.
Зависимость силы тока и напряжения от сопротивления - это уже другая формула, а именно закон Ома для полной цепи. Вот он:
В формулы закона Ома входят постоянные параметры - ЭДС и внутреннее сопротивление. Теперь берем любую из формул - тока или напряжения, и подставляем в любое из выражений для мощности, данное на первом рисунке. Результат получится одинаковым! Вот таким:
Как видите, это уже более хитрая формулка. Есть на чём поймать школьника! Такие задачки есть в школьном учебнике, но в стандартной программе они идут как усложненные.
Вот график этой зависимости.
Если внешнее сопротивление равно внутреннему сопротивлению источника, то мощность будет максимальной. Это так называемое условие согласования, оно часто применяется в электротехнике. Интерес также вызывают предельные случаи.
- Внешнее сопротивление мало по сравнению с внутренним. Сила тока, даваемая источником, не будет зависеть от внешнего сопротивления. Такой источник называют источником тока. Зависимость мощности от внешнего сопротивления будет близка к линейной.
- Внешнее сопротивление велико по сравнению с внутренним. Тогда напряжение, даваемое источником, не будет зависеть от внешнего сопротивления. Это источник напряжения. Зависимость мощности от сопротивления будет обратно пропорциональной. Кстати, стандартная электрическая розетка является источником напряжения.
Предельные случаи графика мне напоминают известную притчу о слепых мудрецах, которые ощупывали слона с разных сторон (вот она на Дзене). Объединив знания вместе, получаем отличного слона.
Вот бы все в жизни противоречия разрешались так же просто! Спасибо всем, кто дочитал до конца!