Для решения этой задачи мы можем использовать законы Ома и закон Кирхгофа.
По закону Ома, напряжение ( U ), создаваемое источником тока, равно сумме напряжений на внешней нагрузке (лампочке) и на внутреннем сопротивлении источника:
[ U = U_{\text{нагрузка}} + U_{\text{внутр}} ]
где:
- ( U ) - ЭДС источника тока (4,5 В);
- ( U_{\text{нагрузка}} ) - напряжение на нагрузке (лампочке) (4 В);
- ( U_{\text{внутр}} ) - напряжение на внутреннем сопротивлении (которое вызывает падение напряжения) батарейки.
Сила тока в цепи равна сумме токов через внешнюю нагрузку и внутреннее сопротивление:
[ I = I_{\text{нагрузка}} + I_{\text{внутр}} ]
где:
- ( I ) - сила тока в цепи (0,25 А);
- ( I_{\text{нагрузка}} ) - ток через нагрузку (лампочку);
- ( I_{\text{внутр}} ) - ток через внутреннее сопротивление батарейки.
Теперь найдем отношения напряжений и токов для внешней нагрузки и внутреннего сопротивления:
Для внешней нагрузки (лампочки):
[ R_{\text{нагрузка}} = \frac{U_{\text{нагрузка}}}{I_{\text{нагрузка}}} ]
Для внутреннего сопротивления батарейки:
[ R_{\text{внутр}} = \frac{U_{\text{внутр}}}{I_{\text{внутр}}} ]
Из уравнений выше мы можем составить систему уравнений с двумя неизвестными ( ( U_{\text{внутр}} ) и ( I_{\text{внутр}} ) ):
[ 4,5 = 4 + U_{\text{внутр}} ]
[ 0,25 = \frac{4}{4} + \frac{U_{\text{внутр}}}{R_{\text{внутр}}} ]
Отсюда можно найти значение внутреннего сопротивления батарейки ( R_{\text{внутр}} ).