Участок цепи состоит из двух последовательно соединённых проводников сопротивлением 2 и 3 Ом. Начертите схему соединения проводников. Чему равна сила тока в каждом проводнике, если напряжение на участке цепи 4,5 В? Найдите напряжение на концах каждого проводника.
Дано:
U = 4,5 В;
$R_{1} = 2$ Ом;
$R_{2} = 3$ Ом.
Найти:
$I_{1}$ − ?
$I_{2}$ − ?
$U_{1}$ − ?
$U_{2}$ − ?
Решение:
Найдем общее сопротивление цепи:
$R = R_{1} + R_{2}$;
R = 2 + 3 = 5 Ом.
При последовательном соединении $I_{1} = I_{2} = I_{3} = I$;
Найдем силу тока в цепи:
$I = \frac{U}{R}$;
$I = \frac{4,5}{5} = 0,9$ А.
Найдем напряжение на концах каждого проводника:
U = IR;
$U_{1} = 0,9 * 2 = 1,8$ В
$U_{2} = 0,9 * 3 = 2,7$ В
Ответ: 0,9 А; 1,8 В; 2,7 В.
Для решения этой задачи понадобятся знания о последовательном соединении проводников, законе Ома и распределении напряжения в электрических цепях. В теоретической части подробно разберём необходимые понятия и шаги.
Последовательное соединение проводников
При последовательном соединении проводников электрический ток протекает через каждый из них один за другим, и таким образом, сила тока в любом месте цепи (а значит, в каждом из проводников) будет одинаковой.
Для последовательного соединения выполняются следующие основные свойства:
Закон Ома
Закон Ома связывает силу тока ($ I $), напряжение ($ U $) и сопротивление ($ R $) в электрической цепи:
$$
I = \frac{U}{R}.
$$
Это основное уравнение, которое используется для расчёта электрических величин.
Алгоритм решения задачи
Прежде чем приступить к конкретным расчётам, мы определяем следующие шаги:
Находим общее сопротивление участка цепи, используя правило для последовательного соединения. Для двух сопротивлений $ R_1 $ и $ R_2 $:
$$
R_\text{общ} = R_1 + R_2.
$$
Вычисляем общий ток в цепи. Для этого используем закон Ома, подставив общее сопротивление $ R_\text{общ} $ и общее напряжение $ U_\text{общ} $:
$$
I = \frac{U_\text{общ}}{R_\text{общ}}.
$$
Поскольку при последовательном соединении сила тока одинакова во всех проводниках, найденное значение $ I $ будет одинаковым для каждого проводника.
Далее определяем напряжение на каждом проводнике. Для этого снова используем закон Ома, но теперь применяем его к каждому проводнику отдельно:
$$
U = I \cdot R.
$$
Для первого проводника ($ R_1 $):
$$
U_1 = I \cdot R_1.
$$
Для второго проводника ($ R_2 $):
$$
U_2 = I \cdot R_2.
$$
Убедимся, что выполняется правило для последовательного соединения:
$$
U_\text{общ} = U_1 + U_2.
$$
Итоговые формулы
Подытожим формулы, которые понадобятся для решения задачи:
Примечание о схеме
На схеме изображаются два сопротивления ($ R_1 = 2 \, \Omega $ и $ R_2 = 3 \, \Omega $), соединённых последовательно. Общая напряжённость $ U_\text{общ} = 4.5 \, \text{В} $ подаётся на оба сопротивления. Сила тока протекает через оба сопротивления одинаково.
Эти теоретические сведения помогут решить задачу.
Пожауйста, оцените решение