Как можно определить ЭДС аккумулятора и его внутреннее сопротивление, если известно, что аккумулятор заряжают током I = 8 А от источника напряжением U = 20 В, и при этом 40% энергии расходуется на нагревание электролита?

Физика 10 класс Электрические цепи определение ЭДС аккумулятора внутреннее сопротивление зарядка аккумулятора ток I = 8 А напряжение U = 20 В энергия нагревания электролита физика аккумуляторов Новый

Чтобы определить ЭДС (электродвижущую силу) аккумулятора и его внутреннее сопротивление, нам нужно проанализировать данную ситуацию, используя известные данные.

Шаг 1: Определение мощности, подводимой к аккумулятору.

Мы знаем, что источник напряжения U = 20 В и ток I = 8 А. Мощность, подводимая к аккумулятору, можно рассчитать по формуле:

P = U * I

Подставим известные значения:

P = 20 В * 8 А = 160 Вт

Шаг 2: Определение мощности, расходуемой на нагревание электролита.

Согласно условию, 40% энергии расходуется на нагревание электролита. Таким образом, мощность, расходуемая на нагрев, составит:

P_нагрев = 0.4 * P

Подставим значение мощности P:

P_нагрев = 0.4 * 160 Вт = 64 Вт

Шаг 3: Определение мощности, поступающей в аккумулятор.

Остальная часть мощности идет на заряд аккумулятора:

P_заряд = P - P_нагрев

Подставим значения:

P_заряд = 160 Вт - 64 Вт = 96 Вт

Шаг 4: Определение ЭДС аккумулятора.

Теперь мы можем использовать мощность, поступающую в аккумулятор, для определения его ЭДС. Мы знаем, что:

P_заряд = E * I - I^2 * r

где E - ЭДС аккумулятора, I - ток, r - внутреннее сопротивление аккумулятора. Мы можем выразить ЭДС через известные величины:

96 Вт = E * 8 А - 8^2 * r

Это уравнение можно записать как:

E * 8 - 64 * r = 96

Шаг 5: Определение внутреннего сопротивления.

Для решения этого уравнения нам нужно еще одно уравнение. Мы знаем, что:

U = E + I * r

Подставим известные значения:

20 В = E + 8 * r

Теперь у нас есть система из двух уравнений:

1. 96 = E * 8 - 64 * r
2. 20 = E + 8 * r

Шаг 6: Решение системы уравнений.

Из второго уравнения выразим E:

E = 20 - 8 * r

Подставим это значение в первое уравнение:

96 = (20 - 8 * r) * 8 - 64 * r

Раскроем скобки:

96 = 160 - 64 * r - 64 * r

Соберем подобные слагаемые:

96 = 160 - 128 * r

Переносим 160 влево:

-64 = -128 * r

Отсюда находим r:

r = 64 / 128 = 0.5 Ом

Теперь подставим значение r обратно в уравнение для E:

E = 20 - 8 * 0.5 = 20 - 4 = 16 В

Ответ:

• Электродвижущая сила (ЭДС) аккумулятора E = 16 В
• Внутреннее сопротивление аккумулятора r = 0.5 Ом