Со всем, написанным до формулы для Δφ, согласен. А с этой формулой - нет, ведь между клеммами аккумулятора заключено не только внутреннее сопротивление, но и идеальный 12-вольтовый источник напряжения.
Ответ же, по моим представлениям, неприлично прост: 15 В

spaar:
Ваш ответ входит в мои представления о решении задачи. Остается только выяснить, для чего дано r... И как быть с обобщенным законом Ома?

А E для чего?

Bogosja:
Давайте определеннее, если можно. Я ведь поделился своим мнением...

spaar:
Либо Е, либо r являются лишними. Но зачем же такие формулировки задач? Это я для пробы взял методичку по разделу "Электричество и магнетизм" дисциплины "Физика" для специальностей, по которым моя кафедра является профилирующей. Мало того, что обобщенный закон Ома оказывается каким-то надуманным и в вузовских учебниках для его иллюстрации нет примеров, так и по работе источников тока в режиме потребителя ничего толком не говорится.

А мой зав. кафедрой требует от меня аргументации по согласованию сетки часов по общенаучным дисциплинам. Это он учитывает мое хобби. Похоже, пора в отпуск...

Гордиенко Андрей Владимирович:
Не знаю, зачем такие формулировки. Но если сеть в задаче - идеальный источник напряжения, то напряжение на полюсах сети - всегда 15 В. Всё остальное уже не имеет значения. И никакие законы Ома тому не помеха
По-Вашему, где-то есть нестыковка с обобщённым законом Ома?

По всей логике на клеммах должно быть 15 вольт, которые подведены к аккумулятору. Тогда все остальные ланные являются лишними для ответа на поставленный вопрос (зато ток можно найти).
Либо, если авторы задачи имели ввиду нечто другое, это типичная ошибка условия, взванная не совсем корректной заменой объектов (например, акуумулятор+резистор заменили в условии на аккумулятор с внутренним сопротивлением)

Гордиенко Андрей Владимирович:
"кто-нибудь объяснит мне, почему я неправ" - давайте вместе. Сначала разберёмся "Что такое источник напряжения?"
"Напряжение - это работа электрического поля по перемещению единичного заряда между…" - это чушь из какого-то учебника, потому что в бытовой сети напряжение есть, а работы никакой нет. Вот когда вставим вилку в розетку, то потечёт ток, тогда и будет работа (нагрев, вращение…), измеряемая в джоулях или Лошадиных силах.
Напряжение - это способность эл-источника выдать эл-мощность при подключении к нему нагрузки. Идеальный Источник напряжения (в задачах) - это бесконечно-мощный источник, не уменьшающий свою ЭДС, какой бы ток с него не потребляли. Отличие источника напряжения от источника ЭДС т-ко в том, что внутри источника напряжения присутствует внутреннее сопротивление, не равное нулю. При закорачивании выходных клемм Источника напряжения его ток короткого замыкания - максимальный (часто разрушительный), этот Iкз=E\Ri , где Ri - внутреннее сопротивление, а E - идеально-постоянная ЭДС. Источник напряжения не боится ХХ (Холостого Хода, =отсутств нагрузки).

Источник тока - наоборот, "толкает" свой постоянный ток во чтобы-то ни стало. Для него тяжёлый режим - ХХ, ток "прёт", замкнуться негде, пробивает искра. А КЗ для него - легкий замык без потребления энергии. Это трудно представить. Я впервые увидел реальный источник тока на электро-подстанции. Трансформатор тока ТТ 500/5 понижает ток 500 Ампер до 5 Ампер, в первичке всего 1 толстый виток-шина, на вторичке - 100 витков. ТТ нагружен на Амперметр с почти нулевым сопротивлением. Перед заменой А-метра надо сначала на спец-клеммах закоротить выходы ТТ, иначе на вторичке киловольты пробьют и сожгут всё!

"В конце зарядки вольтметр должен показать 3 В" - неверно, потому что в Вашей неправильной задаче зажимы аккумулятора подключены к идеальному источнику ЭДС, и Вольтметр ВСЕГДА покажет напряжение этого источника, чтобы ни случилось с аккумулятором.
На практике аккумулятор по мере зарядки УВЕЛИЧИВАЕТ своё напряжение, ток заряда через него уменьшается. Если продолжать зарядку после полного заряда, то энергия уходит в тепло и разложение воды на кислород и водород. Можно видеть "кипение" пузырьков газа. Оно иногда нужно для перемешивания электролита после коррекции его плотности.

"напряжение на подключённом к источнику тока заряженном конденсаторе будет равно нулю" - из Источника Тока "прёт" ток, его заряды накапливаются в конденсаторе, напряжение на обкладках линейно растёт, пока конденсатор не пробьётся.

"Источник напряжения обеспечивает некое заданное напряжение, которое также не зависит от нагрузки" - Вы забыли о наличии внутреннего сопротивления, на котором при увеличении тока упадёт часть напряжения источника. Это у идеального Источника ЭДС всегда постоянное напряжение.

"В случае с конденсатором, если подключить вольтметр (идеальный), то вольтметр покажет не напряжение на конденсаторе, а ЭДС источника" - при отсутствии потребляемого тока на внутреннем сопротивлении источника ничего не упадёт, и можно говорить, что в таком случае напряжение равно ЭДС.

"источник тока с напряжением U = 12 В - Абсурдное выражение" - да абсурд. Источник тока характеризуется прежде всего током, который он старается выдать как бы ни длинна была его цепь (пример: Источник тока 5Ампер). Источник напряжения - напряжением (12В).

"Электрическое поле в проводниках создается и поддерживается источниками тока" - это устаревшее понятие. Если бы Пёрышкин прилетел в наше время, он не позволил бы себе столь двусмысленное словоблудие. Внутри идеальных проводниках НЕТ поля, в них только ток - движение зарядов! Электрическое и магнитное поля создаются вокруг проводников.

Алексеев Владимир:
Здравствуйте, Владимир!

По моим представлениям идеальный источник ЭДС или напряжения - это источник, внутренним сопротивлением которого можно пренебречь. Источник электрической энергии, внутреннее сопротивление которого значительно больше сопротивления внешней цепи, называется источником тока. И так далее...

Я Вам благодарен за проделанную работу. Однако по ходу развернувшейся дискуссии убедился в правильности своего решения. Используя простую формулу обобщенного закона Ома, получили ответ 3 В.

Что касается моего термина "источник тока с напряжением U = 15 В", то, согласен, в данном случае он неуместен. Но я не акцентировал внимания на слове "ток". Кстати, почему можно сказать "сеть постоянного тока", имея в виду те же 15 В, но нельзя сказать "источник постоянного тока"?

Что касается поля внутри проводника, то, если не ошибаюсь, помимо понятия "электростатическое поле" существует понятие "стационарное электрическое поле". И если первое существует только вне проводника, то второе - и вне, и внутри проводника...

Впрочем, ладно. Предлагаю прекратить дискуссию. Мне ситуация ясна.

С уважением.

Благодарю всех за участие в обсуждении вопроса. Особенно признателен эксперту Алексееву Владимиру за наглядную и красивую схему и эксперту Shvetski за наиболее убедительную аргументацию ответа. Если что не так, прошу не обижаться!

До следующей дискуссии!

Гордиенко Андрей Владимирович:
По Вашей просьбе: "Вы свои словесные рассуждения переведете на четкий и лаконичный язык формул. И покажете, что вольтметр, подключенный к зажимам аккумулятора, будет показывать не 3 вольта, а 15 вольт." - формулы привязывать НЕ к чему, потому что клеммы, на которых надо замерить напряжение, присоединены к идеальному источнику ЭДС в явном виде. Да и не поверите Вы моим формулам, потому что формулы от Константина дали Вам другой результат.
А вольтметр я Вам покажу. Посмотрите сначала на вопрос 169760, там эксперт Dark128 подсказал мне, где скачать программу Proteus7.2, содержащ виртуальные вольтметр, источники ЭДС, резисторы, микросхемы и мн др компонентов, из которых можно собирать разнообразные макет-схемы и исследовать их работу на экране монитора. А потом скачаете программу с http://eldigi.ru, она весит 44МБ. Это оч популярная программа для разработчиков электронных узлов и блоков!
Если Вы не найдёте в наборе компонентов аккумулятора, то замените его другим источником ЭДС.

Алексеев Владимир:
Спасибо за совет! Скачаю, попробую разобраться.

Гордиенко Андрей Владимирович:
Добрый день! Действительно, что здесь дело в терминологии. Когда есть розетка, к которой ничего не подключено - речь идет о разности потенциалов, а когда подключается некий потребитель тока - мы уже измеряем напряжение. А вообще я согласен с представленными идеями, что в случае "сети" с нулевым внутренним сопротивлением, напряжение на зажимах аккумулятора будет также равно 15 В. Может, Вы были правы, когда предположили, что внутреннее сопротивление неидеального аккумулятора нужно представить в виде параллельно включенного резистора? Тогда U=15 В и I=15/10=1,5 А

Gerhard:
Здравствуйте!

Я еще поразмышляю над задачей, но теперь склоняюь к такому решению: "Внутреннее сопротивление "сети постоянного тока с напряжением U = 15 В" равно нулю (идеальный источник ЭДС). Поэтому при подключении к ней аккумулятора с ЭДС, равной 12 В, в режиме зарядки никакого падения напряжения на сопротивлении r = 10 Ом аккумулятора не будет. Напряжение на клеммах аккумулятора равно напряжению истоника - сети постоянного тока с напряжением U = 15 В".

Жаль, что Алексеев обиделся на меня. Он заставил меня по-другому взглянуть на явление. И жаль, что нет возможности снабдить решение соответствующей формулой.

С уважением.

Алексеев Владимир:

Посмотрите сначала на вопрос 169760, там эксперт Dark128

- посмотрел, там пустая ссылка. Видимо файл удален. Жаль.

ой, простите, нашел, там, в самом низу

Гордиенко Андрей Владимирович:
Я не на Вас обижался, а злился на собственное неумение убедить Вас и других в ошибочности Вашего понимания решения вопроса. Но Ваш необычайно-культурный стиль общения побудил меня быть терпимее к мнению других. Теперь я делаю очередной шаг навстречу. Пытаюсь понять почему Вам с Константином так нравятся научные определения термина "напряжение", основанные на понятии "Работа", которой нет в эл-розетке? Я понял так: мы просто не видим эту Работу, потому что она делается далеко на электростанции, а затем, по длиннючим проводам приносит плоды этой Работы в наши розетки.
"жаль, что нет возможности снабдить решение соответствующей формулой" - ну отчего же не снабдить? Если Вам так нужна формула, то простейшее, что приходит на ум - это закон Ома: I=U/R
- это абстрактная формула для одного элемента. Применительно к Вашей схеме и с буквами, назначенными Вами в условии, формула вычисления зарядного тока будет выглядеть так:
I = (U - E)/r
По ней вычисляем ток через резистор r : I=(15-12)/10=0.3 Ампера, он же - ток заряда.
Расклад напряжений предельно прост: на виртуальном источнике-аккумуляторе - 12V, на внутреннем сопротивлении аккумулятора - 3V, на внешних клеммах аккумуляторного корпуса будет сумма этих напряжений 12+3=15V (можете нарисовать векторы для человека, которому будете доказывать). Но поскольку это напряжение на клеммах принудительно создаётся идеальным супер-мощным источником U=15v с нулевым внутренним сопротивлением, то независимо от содержимого внутри аккумуляторного ящика (при любых R и E) напряжение на клеммах будет ВСЕГДА 15V изза их ПРЯМОГО подключения к источнику ЭДС. Поэтому, применение формул по моему мнению - избыточно.

"внутреннее сопротивление неидеального аккумулятора нужно представить в виде параллельно включенного резистора" - это глубокое заблуждение, шаг в "болото". Потому что реальный стартёрный аккумулятор имеет МИЗЕРНОЕ внутреннее сопротивление: порядка 0.05 - 0.1 Ом !! Иначе он не прокрутит коленвал. И если таким сопротивлением Вы нагрузите аккумулятор впараллель нагрузке, то сотни ампер сожгут провода и повредят хим-активную массу свинцовых пластин.

Алексеев Владимир:
Здравствуйте, Владимир!

Считайте, что Вы меня уже убедили. При первоначальном решении задачи я не учел, что идеальный источник напряжения не только имеет равное нулю внутреннее сопротивление, но и создает постоянное, независимое от внешней нагрузки напряжение.

Самое интересное, что несколько моих знакомых, разбирающихся в электротехнике лучше меня, первоначально рассуждали так же, как и я, давая ответ 3 В. После напоминания о том, что сеть постоянного тока представлена в задаче как идеальный источник напряжения, они давали ответ 15 В.

Не знаю даже, или это наша инерция мышления, или плоды не изучения, а прохождения физики. Только теперь я начинаю вникать в некоторые математические и физические понятия. В годы учебы на это просто не было времени...

Я не оправдываюсь, а с грустью констатирую факты...

Спасибо за науку!

С уважением.

Почему-то вспомнился анекдот
Биолог, математик и физик едут на поезде через Австралию и видят в окно белую овцу.
Биолог: в Австралии водятся белые овцы.
Математик: В Австралии есть по крайней мере одна овца белая по крайней мере с одной стороны.
Физик: возможно, что в Австралии возможно водятся возможно белые животные похожие на овец, один экземпляр - возможная погрешность эксперимента. Чтобы утверждать это наверняка, необходимо провести серию опытов с поездками по Австралии.

Shvetski:


Хорошо, если серия опытов, о которой говорится в анекдоте, будет проведена.

А у нас, например, никакого финансирования экспериментальных работ нет, а статьи в рецензируемые журналы требуют...

Алексеев Владимир:
По поводу шага в болото: но ведь если на Вашем виртуальном источнике 12 В, а ток через последовательно включенный источник и резистор 0,3 А, то сопротивление этого виртуального источника 12/0,3=40 Ом?

Химик CH:
Уважаемый Химик СН.
Обращаюсь к вам, поскольку не вижу возможности обратиться к администратору Alexandre Tchamaev.
Не вижу также причины, по которой следовало бы считать мой ответ неверным. Поскольку вопрос звучал о напряжении, я и нашел напряжение. Про ЭДС никто не спрашивал. Если бы вопрос звучал "Каковы будут показания вольтметра, подключенного к клеммам аккумулятора?", тогда претензии уважаемого администратора были бы понятны. Кстати об этом (о вариантах вопроса в данной задаче) я упоминал в одном из предыдущих постов.

если бы вопрос задачи звучал так: "Каковы будут показания вольтметра, подключенного к аккумулятору?", то решение было бы другое.

Кстати и уважаемый администратор Александр Чамаев также в своей рецензии указывает, что напряжение на клеммах аккумулятора состоит не только из падения напряжения на внутреннем сопротивлении, но и из ЭДС аккумулятора. Еще раз повторю, что вопрос звучал именно о напряжении... причем здесь ЭДС???
... вопрос терминологии... как в суде, если есть варианты толкования, то понимать нужно буквально.

Не претендуя на истину в последней инстанции,
с уважением ко всем присутствующим
Константин shvetski

Гордиенко Андрей Владимирович:
Андрей Владимирович, мой ответ тут забраковали, считаю, что несправедливо..., т.к. ответ на вопрос задачи был дан верный (напряжение 3 В)
Специально для Вас нарисовал тут кое что, посмотрите, надеюсь поможет разобраться в терминологии.

.

С уважением
Константин shvetski

Gerhard:
"если на Вашем виртуальном источнике 12 В, а ток через последовательно включенный источник и резистор 0,3 А, то сопротивление этого виртуального источника 12/0,3=40 Ом?" - Если Вы покупаете 2 кГ ливерной колбасы, а продавец умножит её вес на цену копчёной, то Вы сразу заметите пересортицу, верно? Вот и молчаливое сопротивление не надо обжуливать, обсчитывая его напряжениями и токами, взятыми "с потолка". В задаче Гордиенко к сопротивлению приложено 3V, а не 12. А если Вы хотите отвлечься от задачи и нагрузить данное сопротивлением напряжением 12V (например, чтобы узнать ток короткого замыкания - 1 из параметров аккумулятора), то к такому случаю старик Ом завещал нам: Iкз=U/r=12/10=1.2 Ампера (а не 0.3). Я доходчиво ответил?

Гордиенко Андрей Владимирович:
Вашу с Константином науку грамотно общаться я ценю гораздо выше, чем "обсасывание" решений непрактичной задачи. Я получил от Вас гораздо больше. Большое Вам спасибо с моей стороны!

Доброе время дня, уважаемые коллеги!

М-да...

Я не рассчитывал, что эта задача вызовет такой резонанс. Но после обсуждения убедился, что оно было полезным. Пока нет особенных тем для дискуссий, ели только не считать первую задачу этого вопроса. Учитывая дефицит времени у студентов, считаю наличие таких задач в учебном процессе плохим явлением.

Надо бы, возможно, создать банк подобных задач с решениями и издать от имени Портала. Полагаю, что это и повысит авторитет Портала, и пойдет на пользу читателям. К решению задач, разумеется, надо привлечь настоящих профессионалов. Сам я, слава Богу, к ним себя не отношу, ни в физике, ни в математике.

Еще раз благодарю всех, кто принял участие в обсуждении задачи.

Признателен админитратору рассылки уважаемому Химику CH за его непростую работу по упралению рассылкой.

Предлагаю закрыть обсуждение и перенести его в форум при необходимости.



С уважением.

Дааа, какие были времена!...
С каким удовольствием перечитал... , Андрей Владимирович - молодец - такую задачку подкинул