Р-25
При этом всей внешней цепи теперь уже достается напряжение несколько меньшее, чем э.д.с., меньшее как раз на величину внутреннего падения напряжения. Если увеличится потребляемый от генератора ток, то в полном согласии с законом Ома увеличится и внутреннее падение напряжения в генераторе, а значит, уменьшится напряжение Uг на выходе генератора (Р-25;3,4). Чтобы изменение нагрузки как можно меньше влияло на выходное напряжение генератора, его внутреннее сопротивление стараются свести к минимуму.
Кстати, напряжение на выходе батарейки уменьшается и при ее старении, так как со временем увеличивается Rвнутр (Р-25;4).
Т-40. Последовательная цепь — делитель напряжения, параллельная — делитель тока. Можно так подобрать элементы последовательной цепи, чтобы на каком-нибудь из них получить напряжение, по сравнению с исходным уменьшенное во сколько угодно раз (Р-26;1,2). Чем меньшую часть исходного напряжения мы хотим получить и подать на нагрузку, тем меньше должно быть сопротивление участка, с которого оно снимается. Кроме того, сопротивление участка делителя, с которого снимается напряжение, должно быть значительно меньше, чем сопротивление нагрузки, которая к этому участку будет подключена (Р-26;3). Иначе подключение нагрузки изменит сопротивление всего участка и напряжение на нем снизится. В одной из разновидностей делителя частью его является сама нагрузка (Р-26;4).
Р-26
В этом случае второе сопротивление делителя, то, на котором гасится избыток напряжения, называют гасящим сопротивлением. Еще одна разновидность делителя — с резисторами переменного сопротивления (Р-26;5), с помощью которых можно плавно менять напряжение.
Подключив резистор параллельно нагрузке, можно уменьшить идущий в нее ток (Р-26; 6). Резистор, который мы включили для ответвления лишнего тока, называется шунтом («шунт» в переводе на русский — обходной путь), а сам процесс уменьшения тока с помощью шунта называют шунтированием. Чем меньше сопротивление шунта, тем большая часть тока пойдет в него и меньшая — в нагрузку.
Т-41. Электрическая мощность — произведение напряжения на ток; единица измерения мощности — ватт. С одной стороны, мы знаем, что мощность — это работа, выполненная за единицу времени, и что единица измерения мощности — ватт соответствует работе в 1 джоуль за 1 секунду (Т-29). С другой стороны, напряжение — это есть работа, которую выполняет в электрической цепи каждый кулон движущихся зарядов, а ток — число кулонов, которое проходит по цепи каждую секунду (Т-30). Отсюда следует, что мощность, потребляемая участком цепи, — это произведение тока на напряжение, произведение числа кулонов в секунду на число джоулей, которое нарабатывает каждый кулон (Р-27). Мощность возрастает и с увеличением напряжения, и с увеличением тока.
Р-27
Если неизвестен один из сомножителей в формуле мощности (ток или напряжение), можно определить его по одной из формул закона Ома (Р-22;2,3). И тогда получатся две новые формулы для подсчета мощности (Р-27;2,3). Они поясняют, что при неизменном сопротивлении участка R выделяемая в нем мощность Р связана с током I или напряжением U квадратичной зависимостью (Р-27;4,5): при увеличении тока в два раза мощность возрастет в четыре раза; повышение напряжения в пять раз увеличит мощность в двадцать пять раз.
Здесь нет никакого противоречия с тем, что говорит первая формула для подсчета мощности (Р = U∙I). Потому что с увеличением тока в цепи всегда возрастает напряжение на участке и, значит, увеличение тока сразу по двум каналам, двумя «рычагами», влияет на мощность: само по себе (растет число кулонов в секунду) и повышая напряжение (растет работоспособность каждого кулона). Напряжение также двумя «рычагами» влияет на мощность: если увеличить напряжение на участке цепи, не меняя его сопротивления, то при этом сразу же мощность поднимется за счет увеличения работоспособности каждого заряда, и еще она увеличится потому, что с ростом напряжения возрастет и ток, увеличится число работающих кулонов.
Сама эта характеристика — «мощность» — может относиться и к генератору, и к нагрузке, и к любому другому элементу цепи. Мощность генератора говорит о том, какое количество работы он может выполнить в электрической цепи каждую секунду. Мощность, которая указана на пассивных элементах электрической цепи, на потребителях энергии, — это то, что в нормальном режиме может переварить этот элемент. Например, если на лампочке написано «100 Вт», это значит, что каждую секунду она может превращать в свет (и, к сожалению, в тепло) 100 джоулей электрической энергии. А если подвести к такой лампочке большую мощность, увеличив, например, напряжение на ней, то лампочка просто выйдет из строя: количество тепла, выделяемого в ней, возрастет и температура нити превысит расчетную величину.