Федя подключил к батарейке лампочку, которая имеет сопротивление 15 Ом. Когда он включил ее, лампочка загорелась

Чтобы объяснить Феде, почему его измерения не соответствуют закону Ома, давайте рассмотрим ситуацию подробнее.

Закон Ома гласит, что сила тока (\(I\)) в электрической цепи прямо пропорциональна напряжению (\(U\)), а сопротивление (\(R\)) является постоянной величиной. Формула для закона Ома выглядит следующим образом:

\[I = \frac{U}{R}\]

В данном случае, Федя измерил силу тока (\(I = 0.36 \, \text{А}\)) и напряжение (\(U = 9 \, \text{В}\)) на контактах батарейки, и он также знает сопротивление лампочки (\(R = 15 \, \text{Ом}\)). Однако, измеренные им значения не согласуются с законом Ома.

Причина этого несоответствия заключается в присутствии внутреннего сопротивления (\(r\)) у батарейки. Когда Федя подключил лампочку к батарейке, ток проходит не только через сопротивление лампочки, но и через внутреннее сопротивление батарейки. Поэтому сила тока, проходящая через лампочку, будет меньше, чем ожидалось.

Мы можем учесть влияние внутреннего сопротивления батарейки, применив модифицированный закон Ома. Формула для этого случая выглядит следующим образом:

\[I = \frac{U}{R+r}\]

Где \(R\) - это сопротивление внешней нагрузки (в данном случае, сопротивление лампочки), а \(r\) - это внутреннее сопротивление батарейки.

Чтобы найти внутреннее сопротивление батарейки (\(r\)), мы можем воспользоваться измеренными значениями. Зная силу тока (\(I\)) и напряжение (\(U\)), мы можем переписать формулу в следующем виде:

\[r = \frac{U}{I} - R\]

Подставляя известные значения, получим:

\[r = \frac{9 \, \text{В}}{0.36 \, \text{А}} - 15 \, \text{Ом}\]

Выполняя вычисления, мы получаем:

\[r = 10 \, \text{Ом}\]

Таким образом, внутреннее сопротивление батарейки составляет 10 Ом. Это дополнительное сопротивление в цепи приводит к тому, что измеренная Федей сила тока и напряжение не соответствуют идеальному случаю, предсказываемому законом Ома.

В заключение, Федя понял, что для корректного измерения силы тока и напряжения в цепи необходимо учитывать влияние внутреннего сопротивления и проводить соответствующие расчеты с использованием модифицированного закона Ома.