Определите силу тока в батарее и лампочке

[Антон Огурцевич]

Динамо-машина имеет ЭДС, равную 12 В. Её внутреннее сопротивление 0,2 Ом. Она заряжает батарею аккумуляторов с ЭДС, равной 10 В, и внутренним сопротивлением 0,6 Ом. Параллельно батарее включена лампочка сопротивлением 3 Ом. Определите силу тока в батарее и лампочке. Сделать рисунок.

[Сергей]

Решение.
Для цепи применим правила Кирхгофа:
Первое правило – сумма токов, подходящих к узлу, равна сумме токов, выходящих из узла.
Второе правило – в любом замкнутом контуре сложной цепи сумма действующих ЭДС равна сумме падений напряжения на сопротивлениях этого контура, причем электродвижущие силы берем со знаком плюс если они повышают потенциал по направлению обхода (переходим от минуса к плюсу), и со знаком минус, если понижают.
Составим уравнения (рис).

I₂ + I = I₁   (1),
E₁ = I∙R + I₁∙r₁    (2),
E₂ = I∙R - I₂∙r₂   (3).

Из (3) выразим I₂, из (2) выразим I₁, подставим I₁ и I₂ в (1) выразим силу тока I:

\[ \begin{align}
  & {{I}_{1}}=\frac{{{E}_{1}}-R\cdot I}{{{r}_{1}}}\ \ \ (4),\ {{I}_{2}}=\frac{-{{E}_{2}}+R\cdot I}{{{r}_{2}}}\ \ \ (5), \\
 & \ \frac{-{{E}_{2}}+R\cdot I}{{{r}_{2}}}+I=\frac{{{E}_{1}}-R\cdot I}{{{r}_{1}}},I=\frac{{{E}_{1}}}{{{r}_{1}}}-\frac{R\cdot I}{{{r}_{1}}}+\frac{{{E}_{2}}}{{{r}_{2}}}-\frac{R\cdot I}{{{r}_{2}}}, \\
 & I+\frac{R\cdot I}{{{r}_{1}}}+\frac{R\cdot I}{{{r}_{2}}}=\frac{{{E}_{1}}}{{{r}_{1}}}+\frac{{{E}_{2}}}{{{r}_{2}}},I\cdot (1+\frac{R}{{{r}_{1}}}+\frac{R}{{{r}_{2}}})=\frac{{{E}_{1}}}{{{r}_{1}}}+\frac{{{E}_{2}}}{{{r}_{2}}}, \\
 & I=\frac{\frac{{{E}_{1}}}{{{r}_{1}}}+\frac{{{E}_{2}}}{{{r}_{2}}}}{1+\frac{R}{{{r}_{1}}}+\frac{R}{{{r}_{2}}}}.I=\frac{\frac{12}{0,2}+\frac{10}{0,6}}{1+\frac{3}{0,2}+\frac{3}{0,6}}=3,65.{{I}_{2}}=\frac{-10+3,65\cdot 3}{0,6}=1,58. \\
\end{align}
 \]

I = 3,65 А, I₂ = 1,58 А.