Из приведенных уравнений нетрудно получить формулу для определения тока и соотношение между напряжением и ЭДС источника:
где r М = r 0 + r – эквивалентное сопротивление цепи.
При неизменных значениях ЭДС Е и внутреннего сопротивления r 0 ток в цепи зависит от сопротивления r приемника. Напряжение источника U (равное в данной цепи напряжению приемника) меньше его ЭДС на падение напряжения Ir 0 во внутреннем сопротивлении источника.
Если умножить (1) и (4) на ток, получим соотношения между мощностями:
EI = I 2 r 0 + I 2 r ; (5)
UI = EI – I 2 r 0. (6)
Правая часть (5) содержит потери мощности во внутреннем сопротивлении I 2 r 0 и мощность, потребляемую приемником I 2 r . Произведение EI представляет собой мощность, вырабатываемую источником, т. е. электрическую мощность, преобразуемую им из другого вида мощности; например, если это генератор, – из механической мощности.
Если из вырабатываемой мощности вычесть потери мощности во внутреннем сопротивлении источника I 2 r 0, получим мощность UI , отдаваемую источником во внешнюю цепь. Мощность, отдаваемая источником в данной цепи, равна мощности, потребляемой приемником, UI = I 2 r . В связи с выражениями (5) и (6), а также схемой на рисунке 3 можно сделать вывод: вырабатываемая источником мощность определяется произведением тока на ЭДС, совпадающую по направлению с током, отдаваемая им мощность – произведением тока на напряжение, направленное внутри источника против тока; мощность, потребляемая приемником, определяется произведением тока на напряжение, совпадающее по направлению с током. Такие взаимные направления тока и ЭДС, а также тока и напряжения характерны для источников и приемников и в других электрических цепях. Учитывая это, выражения мощностей, вырабатываемых и отдаваемых источниками, а также потребляемых приемниками, могут быть записаны следующим образом:
Отношение мощности, отдаваемой источником, к вырабатываемой им мощности представляет собой КПД источника:
4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ РЕЗИСТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Последовательным называется такое соединение элементов, когда условный конец первого элемента соединяется с началом второго, конец второго – с началом третьего и т. д. Характерным для последовательного соединения является один и тот же ток во всех элементах.
Рис. 4. Схема электрических цепей с последовательным соединением резистивных элементов
Пример: последовательно с приемником r часто включается резистор r р для регулирования напряжения, тока и мощности приемника (рис. 4а). Для расширения пределов измерения вольтметров последовательно с ними включают добавочные резисторы