Напряжение на клеммах гальванического элемента с ЭДС EE в за(ра)зомкнутом состоянии

Давайте разберёмся с задачей по гальваническим элементам, используя основные понятия электричества.

1. Напряжение на клеммах гальванического элемента с ЭДС EE в разомкнутом состоянии

Когда цепь разомкнута, через неё не протекает ток. В этом случае напряжение на клеммах гальванического элемента равно его электродвижущей силе (ЭДС), то есть:

Это связано с тем, что в разомкнутой цепи отсутствует внутреннее падение напряжения, так как ток не протекает.

2. Напряжение на клеммах гальванического элемента с ЭДС EE в замкнутом состоянии

Когда цепь замкнута, и через неё начинает течь ток, необходимо учитывать внутреннее сопротивление элемента. Обозначим:

• RR — сопротивление внешней цепи.
• rr — внутреннее сопротивление гальванического элемента.

Когда цепь замкнута, ток II в цепи можно выразить следующим образом:

где EE — ЭДС элемента.

Теперь, чтобы найти напряжение на клеммах элемента UU , учтём, что это напряжение будет равно ЭДС за вычетом падения напряжения на внутреннем сопротивлении:

Подставим значение тока II :

Приведем это выражение к общему виду:

В итоге выражение для напряжения на клеммах гальванического элемента в замкнутом состоянии будет:

Подведение итогов

Итак, в зависимости от состояния цепи, напряжение на клеммах гальванического элемента определяется следующим образом:

• В разомкнутой цепи: U=EU=E
• В замкнутой цепи: U=E⋅RR+rU=R+rE⋅R

Это формулы, которые помогают понять, как сопротивление и внутренние характеристики элемента влияют на напряжение в цепи.