Реостаты сопротивлениями 20, 30 и 40 Ом соединены последовательно. К ним приложено напряжение 120 В. Найдите силу тока в реостатах.

Для решения данной задачи нам нужно знать основы электрических цепей, законы Ома, а также правила для соединения сопротивлений. Рассмотрим теоретическую часть подробно.

Электрический ток и его характеристики

Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц, например, электронов, через проводник. Главными физическими характеристиками электрического тока являются:

1. Сила тока (I) – показывает, какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени. Единица измерения силы тока – ампер (А).

2. Напряжение (U) – это разность электрических потенциалов между двумя точками цепи, которая является движущей силой для заряженных частиц. Единица измерения напряжения – вольт (В).

3. Сопротивление (R) – физическая величина, характеризующая способность проводника препятствовать движению электрического тока. Единица измерения сопротивления – ом (Ω).

Закон Ома

Закон Ома для участка цепи устанавливает связь между силой тока, напряжением и сопротивлением. Он записывается как:

$$ I = \frac{U}{R} $$

где:
− $I$ – сила тока в проводнике (А),
− $U$ – напряжение на участке цепи (В),
− $R$ – сопротивление участка цепи (Ω).

Соединение сопротивлений

В электрических цепях элементы могут быть соединены последовательно или параллельно.

1. Последовательное соединение:

   • При последовательном соединении элементов общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений каждого из них: $$ R_{\text{общ}} = R_1 + R_2 + R_3 + \dots + R_n $$ где $R_1, R_2, R_3, \dots, R_n$ – сопротивления отдельных элементов.
   • Сила тока во всех элементах цепи при последовательном соединении одинакова.
   • Общее напряжение $U_{\text{общ}}$ на цепи равно сумме напряжений на каждом из элементов: $$ U_{\text{общ}} = U_1 + U_2 + U_3 + \dots + U_n $$

2. Параллельное соединение:

   • При параллельном соединении элементов общее сопротивление рассчитывается по формуле: $$ \frac{1}{R_{\text{общ}}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} + \dots + \frac{1}{R_n} $$
   • Напряжение на всех элементах при параллельном соединении одинаково.
   • Сила тока распределяется между элементами в зависимости от их сопротивления.

Действия для решения задачи

1. Определение общего сопротивления:
   В данной задаче реостаты соединены последовательно, поэтому их общее сопротивление $R_{\text{общ}}$ можно найти как сумму сопротивлений всех реостатов:
   $$ R_{\text{общ}} = R_1 + R_2 + R_3 $$

2. Применение закона Ома:
   Зная общее сопротивление $R_{\text{общ}}$ и приложенное напряжение $U_{\text{общ}}$, можно найти силу тока в цепи, используя закон Ома:
   $$ I = \frac{U_{\text{общ}}}{R_{\text{общ}}} $$

3. Значение силы тока в каждом реостате:
   В случае последовательного соединения сила тока одинакова для всех реостатов и равна $I$, вычисленному на предыдущем шаге.

Особенности задачи

• Последовательное соединение реостатов означает, что сопротивления складываются, а сила тока через каждый из реостатов одинакова.
• Напряжение 120 В является общим напряжением для всей цепи.

Следуя этому алгоритму, можно рассчитать силу тока в каждом реостате.