Treść:

Uczniowie chcieli sprawdzić doświadczalnie, że przy ustalonym polu przekroju opór przewodnika jest proporcjonalny do jego długości. Przygotowali 4 kawałki cienkiego miedzianego drutu o różnych długościach i jednakowej grubości oraz zestawili układ elektryczny przedstawiony obok. Jako źródła napięcia użyli
pojedynczego ogniwa. Pomiędzy punkty A i B obwodu włączali po kolei przygotowane kawałki drutu i mierzyli natężenie prądu w obwodzie.

Rozumowali następująco: skoro opór przewodnika jest proporcjonalny do jego długości, to zwiększenie długości przewodnika np. 2 razy pociągnie za sobą taki sam wzrost oporu. Na podstawie prawa Ohma wzrost oporu powinien skutkować odpowiednim zmniejszaniem się natężenia prądu. 

Po wykonaniu doświadczenia z użyciem woltomierza wyniki przedstawiały się następująco:

długość drutu l, m	0,50	1,00	1,50	2,00
natężenie prądu I, A	3,67	3,60	3,53	3,46
napięcie U, V	0,031	0,061	0,090	0,118
opór drutu R,  $\Omega$

Ogniwo z oporem wewnętrznym przekazuje obwodowi zewnętrznemu tylko część energii chemicznej przetwarzanej w elektryczną. Sprawność ogniwa jest definiowana jako stosunek mocy użytecznej (przekazywanej obwodowi zewnętrznemu) do całkowitej mocy przetwarzanej w całym obwodzie.

Do ogniwa o oporze wewnętrznym 0,4 Ω i sile elektromotorycznej równej 1,5 V dołączono opornik 0,4 Ω. Oblicz:

a) wartość ciepła wydzielanego w jednostce czasu w całym obwodzie,
b) sprawność ogniwa.

---

 Dane:

$r_w=0,4\Omega$  

$\mathcal{E}=1,5\text{V}$

$R=0,4\Omega$   

 

$\mathbf{a})$  

Szukane:

$P_c=?$

Rozwiązanie:

Naszym zadaniem jest obliczenie wartości ciepła wydzielanego w jednostce czasu w całym obwodzie.

MOC PRĄDU ELEKTRYCZNEGO Moc prądu elektrycznego (urządzenia elektrycznego) obliczamy, korzystając ze wzoru: $P=UI$ gdzie: $P$ - moc prądu elektrycznego, $U$ - napięcie elektryczne, $I$ - natężenie prądu elektrycznego.

Szukamy wartości ciepła wydzielonego w całym obwodzie w jednostce czasu, czyli