Каким может быть сопротивление участка цепи: Каким может быть сопротивление участка цепи, состоящего из одинаковых резисторов сопротивлением по 12 кОм, если можно использовать не более 3х резисторов…

Содержание

Тема №8201 Ответы к задачам по физике Генденштейн (Часть 1)

Тема №8201

УСТНАЯ РАЗМИНКА
1.1. Движутся ли заряженные частицы в проводнике, когда по
нему не идет ток?
1.2. Как определить, не разрывая цепь, идет ли по проводу
электрический ток?
1.3. Каково направление электрического тока электронного
луча в кинескопе телевизора: к экрану или от него?
1.4. Каково назначение источника тока в электрической цепи?
Можно ли сказать, что он создает заряды на полюсах?
1.5. В каких устройствах используется тепловое действие тока?
магнитное действие?
1.6. В чем различие движения свободных электронов в металлическом проводнике в двух случаях: когда он присоединен к полюсам источника тока и когда он отсоединен от источника?
1.7. Капля дождя в процессе падения электризуется. Можно
ли говорить о наличии электрического тока между землей и облаком в данном случае?
1.8. Согласно закону Ома сопротивление R = у . Означает ли
это, что сопротивление зависит от силы тока и напряжения?

1. 9. Обладает ли проводник электрическим сопротивлением,
когда по нему не идет ток?
4
1.10. На рисунке показаны графики зависимости силы тока от
напряжения для двух проводников. Какой из проводников имеет
большее сопротивление? Обоснуйте свой ответ.
1.11. Какой заряд проходит ежесекундно через поперечное
сечение провода, питающего лампу, если сила тока в лампе равна
1 А?
1.12. При какой силе тока за 4 с через поперечное сечение проводника проходит заряд 32 Кл?
-гН Первый уровень
1.13. Зарядка автомобильного аккумулятора длилась 5 ч. Какой заряд прошел по цепи, если сила тока равнялась 10 А?
1.14. Какова сила тока в резисторе сопротивлением 200 Ом
при напряжении 5 В?
1.15. Каково сопротивление электрического нагревателя, если
при напряжении 200 В сила тока в нем равна 4 А?
1.16. Сила тока в вольтметре, который показывает 120 В, равна 15 мА. Определите сопротивление вольтметра.
1.17. Сила тока в проводнике сопротивлением 2 кОм равна
30 мА. Каково напряжение на проводнике?
1.18. Реостат сопротивлением 40 Ом рассчитан на максимальную силу тока 2 А. Можно ли включать этот реостат в цепь с
напряжением 70 В? 100 В?
1.19. Каково сопротивление медного провода длиной 500 м,
если площадь его поперечного сечения 0,25 мм2?
1.20. Внешние размеры сплошного медного стержня и медной
трубки одинаковы. Какое из этих тел имеет большее электрическое сопротивление?
■~W~I Второй уровень
1.21. Сила тока электронного луча кинескопа равна 100 мкА.
Сколько электронов ежесекундно попадает на экран кинескопа?
5
1.22. Безопасной для человека считается сила тока 1 мА. Какой заряд проходит по цепи за 10 с при такой силе тока? Сколько
электронов должно проходить через поперечное сечение проводника за 1 с, чтобы создать такую силу тока?
1.23. Для питания лампы фотовспышки используется конденсатор электроемкостью 800 мкФ, заряженный до напряжения
300 В. Какова средняя сила тока разрядки конденсатора, если
длительность вспышки составляет 20 мс?
1. 24. Конденсатор электроемкостью 6 мкФ, заряженный до
напряжения 150 В, разрядился через металлический провод за
0,001 с. Какова средняя сила тока при разрядке?
1.25. На рисунке показаны графики зависимости силы тока от
напряжения для трех различных проводников. Каково сопротивление каждого из них?
1.26. Для изготовления реостата сопротивлением 126 Ом использовали никелиновую проволоку с площадью поперечного сечения 0,1 мм2. Какова длина проволоки?
1.27. Определите удельное сопротивление проводника, если
его длина 2,4 м, площадь поперечного сечения 0,4 мм2, а сопротивление 1,2 Ом.
1.28. Какова площадь поперечного сечения алюминиевой проволоки, если сопротивление 100-метрового отрезка этой проволоки равно 5,6 Ом?
1.29. Спираль изготовлена из нихромовой проволоки с площадью поперечного сечения 0,8 мм2. Какова длина проволоки, если
при силе тока 0,5 А напряжение на спирали 22 В?
1.30. Реостат с максимальным сопротивлением 150 Ом подключен к источнику постоянного напряжения 9 В. Постройте график
I(R) зависимости силы тока в цепи от сопротивления реостата.
1.31. Возможен ли электрический ток в отсутствие электрического поля?
0 10 20 30 U, В
6
1.32. Какова цена деления шкалы амперметра (см. рисунок)?
До замыкания ключа стрелка амперметра находилась напротив
первого штриха шкалы.
1.33. Какова цена деления шкалы вольтметра (см. рисунок)?
До замыкания ключа стрелка вольтметра находилась напротив
первого штриха шкалы.
1.34. Сила тока в медном проводнике с поперечным сечением
1,5 мм2 и длиной 14 м равна 2,2 А. Определите напряжение на
концах этого проводника.
1.35. Сила тока в никелиновом проводнике длиной 40 м равна 0,5 А. Определите площадь поперечного сечения проводника,
если к его концам приложено напряжение 84 В.
1.36. В цепь источника тока, дающего напряжение 6,3 В, включили кусок никелиновой проволоки длиной 25 см с площадью поперечного сечения 0,05 мм2. Какая сила тока установилась в цепи?
1. ) 1.39. Медная проволока массой т = 300 г имеет электрическое
сопротивление R = 57 Ом. Найдите длину проволоки I и площадь ее
поперечного сечения S. Плотность меди равна 8900 кг/м3.
7
1.40. Сопротивление медной проволоки 1 Ом, ее масса 1 кг.
Какова длина проволоки и площадь ее поперечного сечения?
Плотность меди равна 8900 кг/м3.
1.41. Какова напряженность электрического поля в алюминиевом проводнике площадью поперечного сечения 1,4 мм2 при
силе тока 2 А?
О, как божественно соединенье
Извечно созданного друг для друга!
Н. Гумилев
2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ
СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ
X, ~ 1 1 1 R — R, И- R„ И- — + — + … R, R2
Устная разминка
2.1. Как соединены между собой электроприборы в вашей
квартире?
2.2. Как изменится сопротивление цепи, если сопротивление
одного из резисторов в этой цепи:
а) увеличить;
б) уменьшить?
Зависит ли ответ от типа соединения проводников?
2.3. Два куска проволоки одинакового размера, изготовленные из меди и алюминия, соединены параллельно и подключены
к батарейке.
) 2.11. Почему птицы спокойно садятся на провода высоковольтной цепи?
2.12. Как изменится сопротивление электрической цепи, если
подключить к любому звену цепи еще один резистор:
а) последовательно;
б) параллельно?
2.13. В елочной гирлянде, включенной в сеть 220 В, последовательно соединены 20 одинаковых лампочек. Каковы напряжение на каждой лампочке и ее сопротивление в рабочем режиме,
если сила тока в гирлянде 46 мА?
2.14. В елочной гирлянде последовательно соединены лампочки для карманного фонарика. При включении этой гирлянды в
сеть на каждую из лампочек приходится напряжение 3 В. Почему же опасно, выкрутив одну из лампочек, сунуть в ее патрон
палец?
2.15. К источнику постоянного напряжения 48 В подключили три резистора, соединенные последовательно. Сила тока через
первый резистор равна 1 А, сопротивление второго составляет
12 Ом, а напряжение на третьем резисторе 15 В. Каковы сопротивления первого и третьего резисторов?
2.16. Автомобильную лампу, рассчитанную на напряжение
12 В и силу тока 8 А, нужно включить в сеть напряжением
172 В. ) 2.20. В электрической цепи (см. рисунок) резисторы Rl — R3
имеют сопротивление 10 Ом каждый. Каковы напряжение на
каждом резисторе и сила тока в каждом из них, если напряжение источника тока 30 В?
—- 1
Rl R2
2.21. К источнику тока напряжением 110 В подключена электрическая цепь (см. рисунок). Все резисторы имеют сопротивление 10 кОм каждый. Найдите силу тока в каждом резисторе.
Rl R2
R5 R6
2.22. Сопротивления резисторов R l—R4 (см. рисунок) R = 5 Ом,
R2 = 10 Ом, R3 = 6 Ом и R4 = 4 Ом. Найдите сопротивление цепи
между точками:
а) А и В;
б) А и С.
10
2.23. Четыре резистора сопротивлениями Д, = 12 Ом, R2 = 18 Ом,
RB = 4 Ом ий4= 16 Ом соединены по схеме, изображенной на
рисунке. Определите общее сопротивление цепи.
2.24. Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображенного на рисунке, если Rt = 10 Ом, R2 = R3 = 20 Ом и
R, = 30 Ом? 4
2.25. Резисторы, сопротивления которых 1 и 1,5 кОм, соединены параллельно и подключены к источнику постоянного напряжения 15 В.
2.28. Четыре одинаковые лампы соединены, как показано на
рисунке, и подключены к источнику постоянного напряжения.
11
Как изменится яркость свечения каждой из ламп, если лампа 4
перегорит? Зависимость сопротивления ламп от температуры не
учитывайте.
2
2.29. Радиолюбителю нужен резистор сопротивлением
70 кОм. У него нашлись три резистора, сопротивления которых
100, 50 и 25 кОм. Как он может получить необходимое сопротивление? Начертите схему.
2.30. Три одинаковые лампы, рассчитанные на напряжение
36 В и силу тока 1,5 А, нужно соединить параллельно и питать
от сети напряжением 45 В. Добавочный резистор какого сопротивления нужно подключить последовательно с лампами, чтобы
они работали в нормальном режиме?
2.31. Цепь, изображенная на рисунке, подключена к источнику постоянного напряжения 44 В. Амперметр показывает
500 мА. Найдите напряжение на каждом из резисторов, если
i?, = R , a R = 44 Ом.
R1
R2 Л
i-c z h S H
R3
R4
—СИЗ—о
г-тШ Третий уровень
2. ) 2.35. В ходе лабораторной работы по измерению силы тока в
лампочке и напряжения на ней ученик собрал цепь неправильно,
поменяв местами амперметр и вольтметр. Будет ли в собранной
цепи гореть лампочка? Что покажут приборы? Какой прибор может выйти из строя?
2.36. На рисунке приведена схема участка электрической
цепи. Определите сопротивление этого участка.
1 Ом 1 Ом 2 Ом
2.37. Найдите силу тока через каждый из резисторов (см. рисунок), если вольтметр показывает 110 В, а сопротивления резисторов R1 = 6,4 Ом, R2 = 4 Ом, Ra = 12 Ом, i?4 = 6 Ом, Д5 = 3 Ом,
Дв = 8 Ом, Д7 = 20 Ом.
R2
R7
I
2.38. Найдите напряжение на каждом из резисторов (см. рисунок), если амперметр показывает 10 А, а сопротивления резисторов Rt = 6,4 Ом, R2 = 4 Ом, R3 = 12 Ом, Д4 = 6 Ом, Д. = 3 Ом,
Re = 8 Ом, R7 = 20 Ом.
R2
© 2.39. Вам необходимо измерить сопротивление R проводника с помощью амперметра сопротивлением 0,05 Ом и вольтметра сопротивлением 6 кОм. Какую из двух схем (рис. а, б) вы
13
выберете, если вам известно, что значение сопротивления резистора R составляет несколько десятых ома?
а б
© 2.40. Вам необходимо измерить сопротивление резистора R с
помощью амперметра сопротивлением 0,05 Ом и вольтметра сопротивлением 6 кОм. Какую из двух схем (рис. а, б) вы выберете,;
если известно, что значение сопротивления составляет несколько
килоом?
а б
2.41. Найдите силу тока в каждом из резисторов (см. рисунок). Напряжение источника тока 91 В, сопротивление каждого
из резисторов 35 Ом.
R1
2.42. Для измерения сопротивления резистора R собрана показанная на рисунке цепь. Амперметр показывает силу тока
/ = 0,3 А, а вольтметр — напряжение U = 100 В. Найдите сопротивление резистора R, если сопротивление вольтметра 3 кОм.
Почему в данном случае нельзя применить формулу R = у ?
14
R
2.43. Найдите сопротивление каждой из цепей (рис. а, б, в),
если сопротивление каждого из резисторов равно 15 кОм.
Не смейтесь надо мной деленьем шкал,
Естествоиспытателя приборы!
Я, как ключи к замку, вас подбирал,
Но у природы крепкие затворы.
И. В. Гёте
3. РАБОТА И МОЩНОСТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
А = U lt, Р = UI, Q = I2Rt
УСТНАЯ РАЗМИНКА
3.1. Как на практике можно определить работу электрического тока в цепи? Какие для этого нужны приборы?
3.2. Две лампы рассчитаны на напряжение 220 В каждая.
Мощность одной лампы 60 Вт, а другой — 100 Вт. У какой лампы сопротивление больше?
3.3. Увеличится или уменьшится потребляемая елочной гирляндой мощность, если уменьшить количество лампочек на одну?
3.4. Отразится ли на работе электроплитки небольшое укорочение перегоревшей спирали?
3.5. Для чего служат плавкие предохранители? Что выдерживает большую силу тока: плавкий предохранитель или цепь,
в которую он включен?
3.6. Медный и алюминиевый проводники одинаковых размеров включены параллельно. В каком из них выделяется большее
количество теплоты за одно и то же время?
15
3.7. По проводнику, к концам которого приложено напряжение 12 В, прошел электрический заряд 500 Кл. Определите работу электрического тока.
3.8. Какова работа электрического тока за 1 мин в электрической лампе, если напряжение 12 В, а сила тока 1 А?
3.9. Сила тока в электрической печи для плавки металла равна 850 А при напряжении 220 В. Какое количество теплоты выделяется в печи за 1 мин?
3.10. Напряжение на резисторе равно 20 В, а сила тока в резисторе 0,5 А. За какое время электрический ток совершит работу
1 кДж?
3.11. Электрический прибор подключен к источнику напряжения 36 В. Какова мощность тока в приборе, если сила тока в нем
1,5 А?
3.12. Определите мощность тока в электрической лампе,
включенной в сеть напряжением 220 В, если известно, что сопротивление нити накала лампы 242 Ом.
3.13. Вольтметр, сопротивление которого 6 кОм, показывает
3 В. Какова мощность тока в вольтметре?
r-ifl Второй уровень
3.14. Нить лампы накаливания с течением времени становится тоньше из-за испарения и распыления материала с ее поверхности. Как это влияет на мощность, потребляемую лампой?
(^) 3. т Третий уровень
3.34. Во сколько раз изменится мощность тока в каждом из
резисторов Rl, R2 и R3 (см. рисунок), если замкнуть ключ? Все
резисторы одинаковы, напряжение в цепи считайте постоянным.
R1
3.35. Электровоз движется с постоянной скоростью 43,2 км/ч,
развивая при этом среднюю силу тяги 40 кН. Определите КПД
двигателей электровоза, если они работают под напряжением
1,5 кВ и потребляют силу тока 380 А.
3.36. Подъемник, двигатель которого подключен к сети напряжением 120 В, при силе тока 4 А поднимает равномерно груз
массой 72 кг. Определите скорость подъема груза, если КПД
подъемника равен 75 %. Считайте g — 10 м/с2.
3.37. Электродвигатель модели электромобиля работает при
напряжении 9 В. Модель массой 2 кг движется с постоянной скоростью 1,5 м/с. Какова сила тока в электродвигателе, если КПД модели 75 %, а сила сопротивления движению составляет 0,08 силы
тяжести? Считайте g = 10 м/с2.
18
3.38. Электродвигатель трамвая работает при силе тока 110 А
и напряжении 550 В. ) 3.39. Электрический чайник имеет две обмотки. При включении одной из них вода закипает через t1 = 12 мин, при включении другой — через t2 = 24 мин. За какое время закипит вода
в чайнике, если включить обе обмотки параллельно? последовательно? Тепловые потери не учитывайте.
3.40. Сколько льда, имеющего температуру -10 °С, можно
растопить за 10 мин на электрической плитке, работающей от
сети напряжением 220 В при силе тока 3 А, если КПД установки
80 %? Удельная теплоемкость льда 2,1 кДжДкг • К), а удельная
теплота плавления 330 кДж/кг.
3.41. Электрический нагреватель за 20 мин доводит до кипения 3 кг воды, начальная температура которой 10 °С. Сила тока
в нагревателе 7 А, напряжение в сети 220 В. Какая часть потребляемой нагревателем энергии передается окружающей среде?
Удельная теплоемкость воды 4,2 кДжДкг ■ К).
3.42. Электрический чайник нагревает 2 л воды от 10 до
100 °С за 7 мин. Какова длина никелиновой проволоки, из которой изготовлен нагревательный элемент? Площадь сечения проволоки равна 0,63 мм2, КПД чайника 80 %, напряжение в сети
220 В. Удельная теплоемкость воды 4,2 кДжДкг • К).
— Зачем надевают кольцо золотое
На палец, когда обручаются двое? —
Меня любопытная леди спросила.
Не став пред вопросом в тупик,
Ответил я так собеседнице милой:
— Владеет любовь электрической силой,
А золото — проводник!
Р. Бёрнс
4. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ
УСТНАЯ РАЗМИНКА
4.1. Какие силы действуют внутри любого источника тока?
4.2. Какие источники тока есть у вас дома?
4.3. К батарейке подключена лампочка. Правильно ли утверждение: внутри батарейки ток идет от ее положительного полюса
к отрицательному?
19
4.4. В замкнутой цепи сторонние силы совершили работу
5 Дж. Какую работу совершили за это же время кулоновские
силы во всей цепи?
4.5. ЭДС батарейки карманного фонарика равна 4,5 В. Почему же в этом фонарике используют лампочку, рассчитанную на
напряжение 3,5 В?
4.6. При каких условиях от данного источника тока можно
получить самую большую силу тока? Каково напряжение на полюсах источника тока в этом случае?
4. 7. Как изменяются ЭДС и внутреннее сопротивление батарейки, когда она «стареет»?
4.8. При запуске автомобильного двигателя с помощью стартера напряжение в электрической цепи снижается. Почему?
-гЛ Первый уровень
4.9. В замкнутой цепи сила тока равна 0,5 А. Какую работу совершают сторонние силы за 20 с, если ЭДС источника тока
24 В?
4.10. В замкнутой цепи сила тока равна 1 А. Какую работу
совершают сторонние силы за 10 с, если ЭДС источника тока
12 В?
4.11. Аккумулятор мотоцикла имеет ЭДС 6 В и внутреннее сопротивление 0,5 Ом. К нему подключили реостат сопротивлением
5,5 Ом. Найдите силу тока в реостате и напряжение на клеммах
аккумулятора.
4.12. ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока равны
соответственно 12 В и 0,5 Ом. К нему подключили реостат сопротивлением 7,5 Ом. Найдите силу тока в реостате и напряжение
на полюсах источника тока.
4.13. ЭДС батареи аккумуляторов равна 6 В, а внутреннее сопротивление батареи 0,25 Ом. Найдите силу тока короткого замыкания. ) 4.17. Если к «старой» батарейке подключить только вольтметр, он показывает 4,4 В. Но когда к той же батарейке подключают лампочку, рассчитанную на напряжение 3,5 В, лампочка не
загорается. Чем это объясняется?
4.18. Изменится ли сила тока в электрической цепи, если заменить один гальванический элемент другим такого же типа, но
с большим размером пластин?
4.19. К генератору, ЭДС которого 120 В, присоединили нагревательный элемент сопротивлением 38 Ом. Определите внутреннее сопротивление генератора и напряжение на его зажимах,
если сила тока в цепи 3 А.
4.20. К батарее с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением
0,2 Ом подключили резистор. Определите сопротивление резистора и напряжение на нем, если сила тока в цепи 0,4 А.
4.21. Определите силу тока при коротком замыкании батареи
с ЭДС 12 В, если при замыкании ее на внешнее сопротивление
3,5 Ом сила тока в цепи равна 3 А.
4.22. Напряжение на зажимах генератора 20 В, а сопротивление внешней цепи в 4 раза больше внутреннего сопротивления. ) 4.27. Найдите напряжение U на полюсах источника тока (см.
рисунок). Какова сила тока в резисторах R1 и R21 Сопротивления
резисторов R1 = 8 Ом, R2 = 24 Ом; ЭДС источника тока ё? = 40 В,
его внутреннее сопротивление г — 2 Ом.
R1
————– CZD————
R2
4.28. Как изменятся показания амперметра и вольтметра при
замыкании ключа (см. рисунок)? Внутреннее сопротивление источника сравнимо с сопротивлениями лампочек.
г 1!—
———© — ■■
———0 — ■■
L ® —з -J
4.29. Источник тока с ЭДС 60 В и внутренним сопротивлением 0,05 Ом соединен алюминиевым кабелем площадью поперечного сечения 140 мм2 и длиной 500 м с мощным нагревателем.
Сила тока в цепи 100 А. Каковы напряжения на источнике и нагревателе?
4.30. К источнику тока с ЭДС 15 В и внутренним сопротивлением 2,5 Ом подключен реостат. Постройте графики зависимостей силы тока в цепи и напряжения на реостате от сопротивления реостата R.
4.31. Найдите силу тока источника и напряжение на источнике (см. = 4 Ом до R2 = 9,5 Ом сила тока в
цепи изменяется от 11 = 8 А до 12 = 3,6 А. Найдите ЭДС If источника тока и его внутреннее сопротивление г.
4.33. Для определения характеристик источника тока собрали цепь (см. рисунок). При одном положении движка реостата
приборы показывают 4,5 В и 0,5 А, при другом — 4 В и 1 А.
Найдите по этим данным ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.
c£zS Третий уровень
4.34. Когда к источнику тока подключили резистор сопротивлением 32 Ом, сила тока в этом резисторе составила 500 мА.
Когда резистор заменили другим, сопротивлением 16 Ом, сила
тока увеличилась до 900 мА. Найдите ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.
4.35. Каковы ЭДС и внутреннее сопротивление источника,
если при силе тока 6 А мощность во внешней цепи равна 90 Вт,
а при силе тока 2 А эта мощность снижается до 60 Вт?
4.36. ЭДС источника тока 12 В. Когда к источнику подключили резистор, напряжение во внешней цепи оказалось 6 В. Каким
станет это напряжение, если подключить еще один такой же резистор:
а) последовательно с первым;
б) параллельно первому?
4. 37. При изменении сопротивления внешней цепи изменяются и сила тока I, и напряжение U на источнике тока. Определите
ЭДС источника тока и его внутреннее сопротивление по приведенному на рисунке графику зависимости U(I).
U, В
6′
3
0 i 2 3 4 5 6 7, А
23
4.38. Источник электрической энергии с внутренним сопротивлением 0,5 Ом замкнут никелиновым проводником длиной
12.5 м и поперечным сечением 0,5 мм2. Определите силу тока в
цепи и ЭДС источника тока, если напряжение на его зажимах
равно 5,25 В.
4.39. ЭДС источника тока 2 В, а его внутреннее сопротивление 1 Ом. Определите силу тока, если мощность тока во внешней
цепи 0,75 Вт.
4.40. Сила тока при коротком замыкании источника равна
1.5 А. При замыкании источника тока на резистор сопротивлением 4 Ом в нем выделяется мощность 1 Вт. Найдите ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.
4.41. Какую силу тока покажет амперметр в изображенной на
рисунке цепи? Сопротивления резисторов: -Rj = 6 Ом, R2 = 8 Ом,
R3 = 12 Ом, i?4 = 24 Ом. ЭДС источника 36 В, его внутреннее сопротивление 1 Ом.
R1 R2
4.42. Когда к батарее аккумуляторов подключена одна лампа,
напряжение на зажимах батареи равно 20 В. При параллельном
подключении еще одной такой же лампы напряжение падает до
15 В. Найдите сопротивление каждой лампы. Считайте, что сопротивление ламп не зависит от температуры. Внутреннее сопротивление батареи 1 Ом.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ
И манит за собой
Загадочный магнит…
Д. Долинин
5. МАГНИТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ.
МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Fa = BII ■ sina, = qvB ■ sina
УСТНАЯ РАЗМИНКА
5.1. На какие частицы или тела действует электрическое
поле? магнитное?
5.2. Действует ли магнитное поле на неподвижный электрон?
5.3. Как должен двигаться электрон в однородном магнитном
поле, чтобы на него не действовала сила Лоренца?
5.4. Можно ли разрезать магнит так, чтобы один из полученных магнитов имел только северный полюс, а другой — только
южный?
5.5. Можно ли изготовить полосовой магнит так, чтобы на его
концах были одноименные полюсы?
5. 6. Почему корпус компаса делают из меди, алюминия,
пластмассы и других материалов, но не из железа?
5.7. Почему стальные полосы и рельсы, лежащие на складах,
через некоторое время оказываются намагниченными?
5.8. В романе Жюля Верна «Пятнадцатилетний капитан» преступник разбивает один из двух компасов на судне, а под другой
подкладывает топор. Какую функцию выполнял в этом случае
топор? Чего добивался преступник?
5.9. Как можно определить направление силы, действующей
на проводник с током в магнитном поле?
5.10. От чего зависит направление силы, действующей на проводник с током, находящийся в магнитном поле?
5.11. Как можно изменить направление силы, действующей
на проводник с током в магнитном поле?
25
5.12. По проводу (см. рисунок) идет электрический ток. В каком направлении повернется магнитная стрелка, помещенная в
точку А? в точку С?
• А
™гП Первый уровень
. С
5.13. На рисунке показана одна из линий магнитной индукции поля проводника с током. Каково направление тока?
5.14. По витку провода (см. рисунок) идет электрический ток.
В каком направлении повернется магнитная стрелка, помещенная в точку А? в точку С?
5.15. Какая сила действует со стороны однородного магнитного поля индукцией 30 мТл на находящийся в поле прямолинейный провод длиной 50 см, по которому идет ток? Сила тока 12 А.
Провод образует прямой угол с направлением вектора магнитной
индукции поля.
5.16. Проводник, сила тока в котором 8 А, находится в однородном магнитном поле. Какова индукция магнитного поля,
если на прямолинейный участок проводника длиной 10 см, образующий угол 30° с направлением вектора магнитной индукции,
действует со стороны магнитного поля сила 10 мН?
5.17. Проводник, сила тока в котором равна 15 А, находится
в однородном магнитном поле индукцией 50 мТл. Какой угол
образует с направлением вектора магнитной индукции прямолинейный участок проводника длиной 20 см, если на этот участок
действует со стороны магнитного поля сила 75 мН?
5. 18. Какая сила действует на электрон, движущийся со скоростью 60 000 км/с в однородном магнитном поле индукцией
0,15 Тл? Электрон движется перпендикулярно линиям магнитной индукции поля.
26
5.19. Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью 2000 км/с в однородном магнитном поле индукцией 0,1 Тл?
Протон движется под углом 60° к линиям магнитной индукции
поля.
слЛ Второй уровень
5.20. Притягиваются или отталкиваются провода троллейбусной линии, когда по ним проходит электрический ток?
5.21. Как взаимодействуют соседние витки катушки, по которой течет электрический ток?
5.22. Внутри катушки (см. рисунок) вектор индукции магнитного поля направлен снизу вверх. Какая из клемм (А или С) подключена к положительному полюсу источника тока?
5.23. Как повернется магнитная стрелка вблизи провода, если
по проводу пропустить достаточно сильный электрический ток?
Рассмотрите два случая:
а) провод проходит над стрелкой;
б) провод проходит под стрелкой.
а б
5.24. Турист нашел в лесу стальное полотно ножовки. Как он
может определить, намагничено ли это полотно, если у него нет
с собой предметов из магнитных материалов?
5.25. Пробку, которая завинчивается в отверстие для слива
масла из поддона автомобильного двигателя, изготавливают из
магнитного материала. Для чего?
5.26. Можно ли применять электромагнитные подъемные краны для перемещения отливок из алюминия? из стали? из цинка?
5.27. Нарисуйте магнитное поле дугообразного магнита и укажите направление линий магнитной индукции.
5.28. Чтобы магнит не растерял своих свойств, его нельзя
сильно трясти, бить по нему молотком и сильно нагревать. Почему?
27
5.29. Где на Земле совершенно нельзя доверять компасу?
5.30. Определите наибольшее и наименьшее значение силы,
действующей на проводник длиной 0,6 м, сила тока в котором
10 А, при различных положениях проводника в однородном магнитном поле с индукцией 1,5 Тл.
5.31. Провод, сила тока в котором 10 А, находится в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 20 мТл (см. рисунок). Какие силы действуют на отрезки провода CD, DE, EF?
Длина каждого из этих отрезков 40 см.
5.32. Электронный луч на экране осциллографа дает светящуюся точку. К осциллографу (см. рисунок) подносят полосовой
магнит. Куда сместится светящаяся точка?
5.33. На рисунке показан проводник с током, находящийся
в магнитном поле. Зная направление тока в проводнике и направление силы, действующей на проводник со стороны магнитного поля, укажите направление линий магнитного поля. Вектор
индукции магнитного поля направлен перпендикулярно проводнику.
5.34. Как изменяется в результате действия магнитного поля
кинетическая энергия движущейся заряженной частицы? модуль и направление импульса частицы?
28
5.35. Проводник с током находится между полюсами магнита
(см. рисунок). Куда направлена действующая на проводник сила
Ампера?
5.36. Средняя часть металлического стержня массой 40 г,
подвешенного горизонтально на двух проводах, находится в однородном магнитном поле с индукцией 40 мТл. Ширина области
поля равна 50 см, линии магнитной индукции горизонтальны и
перпендикулярны стержню. Замыкая ключ, через стержень пропускают электрический ток. Какова сила тока, если после замыкания ключа сила натяжения проводов уменьшилась в 2 раза?
Считайте g = 10 м/с2.
5.37. Электрон влетает в однородное магнитное поле под прямым углом к линиям магнитной индукции. Магнитная индукция
поля равна 50 мТл, скорость электрона 20 000 км/с. Найдите радиус окружности, по которой будет двигаться электрон, и период
его обращения.
5.38. В однородное магнитное поле перпендикулярно линиям
магнитной индукции влетают два электрона со скоростями vl и
v2 = 2vr Сравните радиусы окружностей, по которым они будут
двигаться, и периоды их обращения по этим окружностям.
5.39. В однородное магнитное поле перпендикулярно линиям
магнитной индукции влетают с одинаковой скоростью протон и
электрон. Сравните радиусы окружностей, по которым они будут
двигаться, и периоды их обращения по этим окружностям.
5.40. Электрон влетает в однородное магнитное поле со скоростью 10 000 км/с и движется по окружности радиусом 2 см.
Какова магнитная индукция поля?
5.41. Протон движется в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 20 мТл по окружности радиусом 5 см. Найдите скорость протона.

Соединение резисторов – Основы электроники

Соединение резисторов в различные конфигурации очень часто применяются в электротехнике и электронике.
Здесь мы будем рассматривать только участок цепи, включающий в себя соединение резисторов.
Соединение резисторов может производиться последовательно, параллельно и смешанно (то есть и последовательно и параллельно), что показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Соединение резисторов.

Последовательное соединение резисторов

Последовательное соединение резисторов это такое соединение, в котором конец одного резистора соединен с началом второго резистора, конец второго резистора с началом третьего и так далее (рисунок 2).

Рисунок 2. Последовательное соединение резисторов.

То есть при последовательном соединении резисторы подключатся друг за другом. При таком соединении через резисторы будет протекать один общий ток.
Следовательно, для последовательного соединения резисторов будет справедливо сказать, что между точками А и Б есть только один единственный путь протекания тока.
Таким образом, чем больше число последовательно соединенных резисторов, тем большее сопротивление они оказывают протеканию тока, то есть общее сопротивление Rобщ возрастает.
Рассчитывается общее сопротивление последовательно соединенных резисторов по следующей формуле:

Rобщ = R1 + R2 + R3+…+ Rn.

Параллельное соединение резисторов

Параллельное соединение резисторов это соединение, в котором начала всех резисторов соединены в одну общую точку (А), а концы в другую общую точку (Б) (см. рисунок 3).

Рисунок 3. Параллельное соединение резисторов.

При этом по каждому резистору течет свой ток. При параллельном соединении при протекании тока из точки А в точку Б, он имеет несколько путей.
Таким образом, увеличение числа параллельно соединенных резисторов ведет к увеличению путей протекания тока, то есть к уменьшению противодействия протеканию тока. А это значит, чем большее количество резисторов соединить параллельно, тем меньше станет значение общего сопротивления такого участка цепи (сопротивления между точкой А и Б.)
Общее сопротивление параллельно соединенных резисторов определяется следующим отношением:

1/Rобщ= 1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn

Следует отметить, что здесь действует правило «меньше – меньшего». Это означает, что общее сопротивление всегда будет меньше сопротивления любого параллельно включенного резистора.
Общее сопротивление для двух параллельно соединенных резисторов рассчитывается по следующей формуле:

Rобщ= R1*R2/R1+R2

Если имеет место два параллельно соединенных резистора с одинаковыми сопротивлениями, то их общее сопротивление будет равно половине сопротивления одного из них.

Смешанное соединение резисторов

Смешанное соединение резисторов является комбинацией последовательного и параллельного соединения. Иногда подобную комбинацию называют последовательно-параллельным соединением.
На рисунке 4 показан простейший пример смешанного соединения резисторов.

Рисунок 4. Смешанное соединение резисторов.

На этом рисунке видно, что резисторы R2 R3 соединены параллельно, а R1, комбинация R2 R3 и R4 последовательно.
Для расчета сопротивления таких соединений, всю цепь разбивают на простейшие участки, из параллельно или последовательно соединенных резисторов. Далее следуют следующему алгоритму:
1. Определяют эквивалентное сопротивление участков с параллельным соединением резисторов.
2. Если эти участки содержат последовательно соединенные резисторы, то сначала вычисляют их сопротивление.
3. После расчета эквивалентных сопротивлений резисторов перерисовывают схему. Обычно получается цепь из последовательно соединенных эквивалентных сопротивлений.
4. Рассчитывают сопротивления полученной схемы.

Пример расчета участка цепи со смешанным соединением резисторов приведен на рисунке 5.

Рисунок 5. Расчет сопротивления участка цепи при смешанном соединении резисторов.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Каким может быть сопротивление участка цепи, состоящего из одинаковых резисторов сопротивлением по 24 кОм, если можно

ческая культура – одно из средств укрепления здоровья, все стороннего развития, подготовки к труду и защите родины. средствами ф. к. являются , спорт туризм, методы закаливания организма.

правительство всемерно поощряю развитие ф. к. и спорта среди населения страны, способствуют внедрению их в повседневный быт.

воспитание, начиная с самого раннего детского возраста, крепкого молодого поколения с гармоническим развитием и духовных сил. это требует всемерного поощрения всех видов массового спорта и культуры, в том числе в школах, вовлечения в физкультурное движение все более широких слоев населения, особенно молодежи.

физкультурное движение должно носить подлинно общенародный характер, базировался на научно-обоснованной системы воспитания, последовательно охватывающей всей группы населения, начиная с детского возраста.

занятие и спортом укрепляют здоровье детей, способствуют их правильному развитию. установлено, что большие умственные нервные нагрузки, не сочетаются с соответствующими нагрузками, крайне неблагоприятным влиянием окружающей среды, инфекциям. научные наблюдения показывают, что люди, регулярно занимающиеся с соблюдением правил личной гигиены, реже болеют, продуктивнее трудятся, дольше живут.

занятия культурой и спортом приобретают особенно большое значение в период научно-технической революции, когда мышечная деятельность все больше вытесняется применением техники. культура развитие патологических и предпатологических изменений, в развитии которых в той или иной степени играет роль недостаточная двигательная активность.

применение средств культуры с лечебной целью в больницах, санитарно-курортных учреждениях при заболеваниях опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, нарушениях обмена веществ, после хирургических операций и др. повышает эффективность комплексного лечения, способствует различных осложнений, ускоряет сроки выздоровления и восстановления трудоспособности, является одним из компонентов реабилитации больных.

2. влияние вредных привычек на здоровье человека

одним из главных проблем xxi века во всем мире стали: табакокурение, алкоголизм и наркомания. во многих странах законы по борьбе с этим негативным явлением.

социально обусловленные и психологические причины этих явлений.

под психологическими причинами понимается совокупность мотивов, отдельные личности к употреблению спиртного, табака, наркотиков. трудности приспособление к внешней среде, конфликты с окружающим, неудовлетворенность одиночества, робость и т. д. вызывают психологическое состояния дискомфорта. связи с этим человек старается выйти из этого состояния с табакокурения, алкоголя и наркотиков. это вызывает ложное чувство решимости всех проблем. действия этих средств быстро проходят и вместе с этим возвращаются все проблемы.

распространение этих явлений среди молодежи способствует так же ложное мнение о тонизирующем действием алкоголя, бытующие представление, что потребление спиртных напитков – показатель зрелости, самостоятельности, силы и мужества, но это не так.

лечебная физкультура широко используется в системе комплексного лечения в больницах, поликлиниках, санаториях. она является ведущим методом медицинской реабилитации – восстановительного лечения. правильное применение лечебной физкультуры способствует ускорению выздоровления, восстановлению нарушенной трудоспособности и возращению больных активных трудовой деятельности.

основным средством лечебной физкультуры является – мышечные движения, являющиеся мощным биологическим стимулятором жизненных функций человека. лечебная физкультура использует весь арсенал средств, накопленный физкультурой. с лечебной целью применяют , специально подобранные и методически разработанные. предназначение врач учитывает особенности заболевания, характер и степень изменений системах и органов, стадию болезненного процесса, сведенья о параллельно проводимом лечении, и т. д. в основе лечебного действия лежит строго дозированная тренировка, под которой применительно к больным и ослабленным людям следует понимать целенаправленный процесс восстановления и совершенствования нарушенных функций целостного организма и отдельных его систем и органов. различают общую тренировка, последующую цель общего оздоровления и укрепления организма, и специальную тренировка направленную на устранение нарушенных функций определенных системах и органах.

в результате систематического применения развивается функциональная адаптация организма к постепенным возрастающим нагрузкам и коррекция (выравнивание) возн6икающих в процессе заболеваний нарушений.

Определите сопротивление участка электрической цепи, состоящего из двух параллельно соединенных резисторов сопротивлениями

ческая культура – одно из средств укрепления здоровья, все стороннего развития, подготовки к труду и защите родины. средствами ф. к. являются , спорт туризм, методы закаливания организма.

правительство всемерно поощряю развитие ф. к. и спорта среди населения страны, способствуют внедрению их в повседневный быт.

воспитание, начиная с самого раннего детского возраста, крепкого молодого поколения с гармоническим развитием и духовных сил. это требует всемерного поощрения всех видов массового спорта и культуры, в том числе в школах, вовлечения в физкультурное движение все более широких слоев населения, особенно молодежи.

физкультурное движение должно носить подлинно общенародный характер, базировался на научно-обоснованной системы воспитания, последовательно охватывающей всей группы населения, начиная с детского возраста.

занятие и спортом укрепляют здоровье детей, способствуют их правильному развитию. установлено, что большие умственные нервные нагрузки, не сочетаются с соответствующими нагрузками, крайне неблагоприятным влиянием окружающей среды, инфекциям. научные наблюдения показывают, что люди, регулярно занимающиеся с соблюдением правил личной гигиены, реже болеют, продуктивнее трудятся, дольше живут.

занятия культурой и спортом приобретают особенно большое значение в период научно-технической революции, когда мышечная деятельность все больше вытесняется применением техники. культура развитие патологических и предпатологических изменений, в развитии которых в той или иной степени играет роль недостаточная двигательная активность.

применение средств культуры с лечебной целью в больницах, санитарно-курортных учреждениях при заболеваниях опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, нарушениях обмена веществ, после хирургических операций и др. повышает эффективность комплексного лечения, способствует различных осложнений, ускоряет сроки выздоровления и восстановления трудоспособности, является одним из компонентов реабилитации больных.

2. влияние вредных привычек на здоровье человека

одним из главных проблем xxi века во всем мире стали: табакокурение, алкоголизм и наркомания. во многих странах законы по борьбе с этим негативным явлением.

социально обусловленные и психологические причины этих явлений.

под психологическими причинами понимается совокупность мотивов, отдельные личности к употреблению спиртного, табака, наркотиков. трудности приспособление к внешней среде, конфликты с окружающим, неудовлетворенность одиночества, робость и т. д. вызывают психологическое состояния дискомфорта. связи с этим человек старается выйти из этого состояния с табакокурения, алкоголя и наркотиков. это вызывает ложное чувство решимости всех проблем. действия этих средств быстро проходят и вместе с этим возвращаются все проблемы.

распространение этих явлений среди молодежи способствует так же ложное мнение о тонизирующем действием алкоголя, бытующие представление, что потребление спиртных напитков – показатель зрелости, самостоятельности, силы и мужества, но это не так.

лечебная физкультура широко используется в системе комплексного лечения в больницах, поликлиниках, санаториях. она является ведущим методом медицинской реабилитации – восстановительного лечения. правильное применение лечебной физкультуры способствует ускорению выздоровления, восстановлению нарушенной трудоспособности и возращению больных активных трудовой деятельности.

основным средством лечебной физкультуры является – мышечные движения, являющиеся мощным биологическим стимулятором жизненных функций человека. лечебная физкультура использует весь арсенал средств, накопленный физкультурой. с лечебной целью применяют , специально подобранные и методически разработанные. предназначение врач учитывает особенности заболевания, характер и степень изменений системах и органов, стадию болезненного процесса, сведенья о параллельно проводимом лечении, и т. д. в основе лечебного действия лежит строго дозированная тренировка, под которой применительно к больным и ослабленным людям следует понимать целенаправленный процесс восстановления и совершенствования нарушенных функций целостного организма и отдельных его систем и органов. различают общую тренировка, последующую цель общего оздоровления и укрепления организма, и специальную тренировка направленную на устранение нарушенных функций определенных системах и органах.

в результате систематического применения развивается функциональная адаптация организма к постепенным возрастающим нагрузкам и коррекция (выравнивание) возн6икающих в процессе заболеваний нарушений.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

 

2.1 Какая из нижеперечисленных частиц обладает отрицатель­ным за­рядом?

1) атом 2) электрон 3) протон 4) нейтрон

 

2.2 Эбонитовая палочка, потертая о мех, заряжается отрицатель­но и на­чи­нает притягивать легкие кусочки бумаги. Это объясняет­ся тем, что

1) кусочки бумаги заряжаются отрицательным зарядом;

2) кусочки бумаги заряжаются положительным зарядом;

3) под действием электрического поля на ближнем к палочке ку­сочке бумаги образуется положительный заряд;

4) под действием электрического поля на ближнем к палочке ку­сочке бумаги образуется отрицательный заряд.

 

2.3 Пылинка, имеющая отрицательный заряд – е, при повышении тем­пера­туры потеряла один электрон. Каким стал заряд пылинки?

 

2.4 Металлический шарик 1, укрепленный на длинной изо­лирую­щей ручке и имеющий заряд +q, приводят поочередно в соприкос­новение с двумя такими же шариками 2 и 3, располо­женными на изолирующих подставках и имеющими, соответ­ственно, заряды -q и +q.

Какой заряд в результате останется на шарике 3?

 

1) 2) 3) . 4)

 

2.5Как направлена сила со стороны электриче­ского поля, соз­дан­ного двумя одноименными отрица­тель­ными зарядами на положи­тельный за­ряд, поме­щен­ный в точку О ?

 

2.6 Эбонитовую палочку потерли о шерсть. Эбонит и шерсть при этом приоб­рели

1) положительные заряды 3) разноименные заряды

2) отрицательные заряды 4) одноименные заряды

 

2.7 Положительно заряженное тело притягивает под­ве­шенный на нити лег­кий шарик из алюминиевой фольги. Заряд шарика может быть:

А. отрицателен Б. равен нулю

Верными являются утверждения:

1) только А 2) только Б 3) и А, и Б 4) ни А, ни Б

 

2.8К отрицательно заряженному электроскопу под­несли, не каса­ясь его, ди­электрическую палочку. При этом листочки электро­скопа разошлись на за­метно боль­ший угол. Заряд палочки может быть

1) только положительным 2) только отрицательным

3) и положительным, и отрицательным 4) равным нулю

 

2.9 Отрицательно заряженное тело отталкивает подвешен­ный на нити лег­кий шарик из алюминиевой фольги. Заряд шарика:

A. положителен Б. отрицателен B. равен нулю

Верными являются утверждения:

1) только Б 3) А и В 2) Б и В 4) только В

 

2.10 На рисунке изображены одинаковые электро­скопы, соединен­ные стерж­нем . Из какого мате­риала мо­жет быть сделан этот стер­жень?

А. Стекло. Б. Сталь.

1) только А 3) и А, и Б

2) только Б 4) ни А, ни Б

 

2.11 На рисунке изображены одинаковые электро­скопы, соеди­ненные стерж­нем. Из какого материала мо­жет быть сделан этот стержень?

А. Стекло. Б. Эбонит.

1) только А 3) и А, и Б

2) только Б 4) ни А, ни Б

 

2.12 К шару на конце стержня незаряженного электро­скопа под­несли, не касаясь его, поло­жительно заря­женную стеклянную па­лочку. Листочки электроскопа разошлись на неко­торый угол. Что при этом происхо­дит с заря­дом электроскопа?

1) электроскоп останется в целом нейтральным, но за­ряды пере­распре­делятся: на листочках будет не­доста­ток электро­нов, на верхнем конце стержня — из­быток электронов

2) электроскоп останется в целом нейтральным, но за­ряды пере­распре­делятся: на листочках будет избы­ток электронов, на верх­нем конце стержня — недо­статок электронов

3) и листочки, и стержень электроскопа приобретут отрицатель­ный за­ряд

4) и листочки, и стержень электроскопа приобретут положитель­ный за­ряд

 

2.13К отрицательно заряженному электроскопу поднесли, не ка­саясь его, па­лочку из диэлектрика. При этом листочки элект­ро­скопа разо­шлись на значи­тельно больший угол. Палочка мо­жет быть

1) заряжена только отрицательно

2) заряжена только положительно

3) заряжена и положительно, и отрицательно

4) не заряжена

 

2.14 К одному из незаряженных элект­рометров, соеди­нен­ных про­водником, поднесли отрицательно заряжен­ную палочку. Как рас­пределится заряд на электрометрах?

1) на электрометре 1 будет избы­точный положитель­ный заряд, на электрометре 2 — избыточный отрицательный заряд

2) на электрометре 1 будет избыточный (отрицательный за­ряд, на элек­тро­метре 2 — избыточный положительный заряд

3) оба электрометра будут заряжены положительно

4) оба электрометра будут заряжены отрицательно

 

2.15 К двум заряженным шари­кам, подвешенным на изо­лиру­ю­щих нитях, под носят положи­тельно заряжен­ную стеклянную па­лочку. В результате по­ложе­ние шариков изменяется так, как по­казано на рисунке (пунктирными ли­ниями указано первона­чаль­ное положение).

Это означает, что

1) оба шарика заряжены поло­жительно

2) оба шарика заряжены отрицательно

3) первый шарик заряжен положительно, а второй — от­ри­ца­тельно

4) первый шарик заряжен отрицательно, а второй — поло­жи­тельно,

 

2.16 Какая связь существует между удельным сопротивлением ве­щества и его свойством проводить электричество?

1)чем больше удельное сопротивление, тем лучше вещество прово­дит электричество

2) чем меньше удельное сопротивление, тем лучше вещество про­водит электричество

3) чем больше удельное сопротивление, тем хуже вещество про­во­дит электричество

4) свойство проводить электричество не зависит от удельного со­против­ления проводника

 

2.17На графике представлены зависимости силы тока от на­пря­ жения для трех проводников. Сопро­тивление какого проводника минимально?

 

2.18 В таблице приведены результаты экспери­ментальных измере­ний площади поперечного сечения S, длины l и элек­т­рического со­противления R для трех проводников, изготовлен­ных из железа или никелина.

  Материал про­водника S, мм2 l, м R, Ом
Проводник ¹ 1 Железо 0,1
Проводник ¹ 2 Железо 0,05
Проводник ¹ 3 Никелин 0,8

На основании проведенных измерений можно утверждать, что электри­ческое сопротивление проводника

1) зависит от материала проводника

2) не зависит от материала проводника

3) увеличивается при увеличении его длины

4) уменьшается при увеличении площади его поперечного сечения

 

2.19 Сопротивление проводника 5 Ом. Это означает, что

1) при напряжении на концах проводника 5 В сила тока в нем бу­дет 5 А

2) при напряжении на концах проводника 1 В сила тока в нем бу­дет 5 А

3) при напряжении на концах проводника 5 В сила тока в нем бу­дет 1 А

4) при любом напряжении на концах проводника сила тока в нем 5А

 

2.20 Сопротивление проводника зависит от

1) напряжения на концах проводника 2) силы тока в проводнике

3) плотности вещества проводника 4) рода вещества проводника

 

2.21 В таблице представлены результаты исследования зави­симо­сти силы тока от напряжения на концах резистора. Чему равно сопротивле­ние резистора?

 

1) 0,5 Ом 2) 2 Ом 3) 8 Ом 4) 32 Ом

 

2.22 На графике представлены зависимости силы тока от напря­жения для трех проводников. Со противление какого проводника максимально?

 

2.23 Известно, что при напряжении на концах участка цепи 120 В его сопротивление равно 240 Ом. Чему равна сила тока в цепи?

1) 0,5А 2) 5А 3) 2А 4) 28800А

 

2.24 Как изменится сила тока, протекающего через проводник, если увели­чить в 2 раза напряжение на его концах, а длину про­водника уменьшить в 2 раза?

1) Не изменится. 2) Увеличится в 2 раза.

3) Уменьшится в 4 раза. 4) Увеличится в 4 раза.

 

2.25 Исследуя зависимость силы тока от напряжения на ре­зисторе при его по­стоянном сопротивлении, ученик получил результаты, представ­ленные в таб­лице. Чему равно удельное сопротивление металла, из ко­торого изготовлен резистор, если длина провода 25 м, а площадь его по­перечного сечения 1 мм2?

Напряжение, В
Сила тока, А 0,8 1,6 2,4

 

1) 0,016 Ом´мм2/м 3) 0,4 Ом´мм2

2) 0,016 Ом´мм2/м 4) 0,8 Ом´мм2

 

2.26 В таблице представлены результаты исследования зави­симости силы тока от напряжения на концах резистора. Какое значение напряжения должно стоять в пустой клетке?

1) 12B 2) 13 В 3) 15 В 4) 16 В

 

2.27 На рисунке представлена электрическая цепь, со­стоящая из источ­ника тока, ре­зистора и двух ампер­метров. Сила тока, пока­зываемая ам­пер­метром A1 равна 0,5 А. Амперметр А2 по­ка­жет силу тока

1) меньше 0,5 А 2) больше 0,5 А 3) 0,5 А 4)0 А

 

 

2.28 Чему равно сопротивление участка цепи, состоящего из двух после­дова­тельно соединенных резисторов со­противлением 2 и 4 Ом?


1) 0,75 Ом 2) 1,3 Ом 3) 4 Ом 4) 6 Ом

 

2.29 На какой схеме проводники соединены последовательно?

 

1)1 2)2 3)3 4)4

 

2.30 На рисунке изображен участок цепи, сопротив­ления равны

R1 = 2 Ом, R2= 4 Ом, R3= 4 Ом, R4= 10 Ом.

Общее сопротивление участка цепи равно

1) 5 Ом 2) 10 Ом 3) 15 0м 4) 50 0м

 

2.31 Чему равно сопротивление участка цепи, состоя­щего из трех после­дова­тельно соединенных резисторов со­противлением 6 Ом каждый?


1) 2 Ом 2) 6 Ом 3) 12 Ом 4) 18 Ом

 

2.32 Два проводника, имеющие одинаковые со­против­ления R1 = R2 =r, включены последова­тельно. Уста­но­вите соответствие между физиче­ски­ми величинами и формулами, по кото­рым рассчитыва­ются соответст­вующие величины при последова­тельном со­едине­нии проводников. I1и I2 — силы тока, U1 и U2 — напряжения на этих сопротив­лениях.

 

2.33 Чему равно сопротивление участка цепи, содержа­щего два последо­ва­тельно соединенных резистора со­противлением 3 Ом и 6 Ом?


1) 0,5Ом 2) 2 Ом 3) 6 Ом 4) 9 Ом

 

2.34 Два проводника, имеющие одинаковые сопро­тивления R1 = R2 = r, соединены парал­лельно. Ус­танови­те соответствие между физи­чески­ми вели­чинами и формулами, по кото­рым рассчитыва­ются соответ­ствующие вели­чины. I1 и 12 — си­лы тока, U1 и U2 — на­пря­жения на этих сопротивле­ниях.

 

2.35Собрали цепь из источника тока, лампы и тонкой железной прово­локи, соединенных последовательно. Лампа станет гореть ярче, если

1) проволоку заменить на более тонкую

2) увеличить длину проволоки

3) железную проволоку заменить на медную

4) поменять местами проволоку и лампу

 

2.36 Чему равно общее сопротивление участка цепи, изоб­ражен­ного на ри­сунке, если R1= 1 Ом, R2 = 10 Ом, R3 = 10 Ом, R4 = 5 Ом?


1) 9 Ом 2) 11 Ом 3) 16 Ом 4) 26 Ом

 

2.37 Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображен­ного на ри­сунке, если R1 = 1 Ом, R2= 3 Ом, R3=10 Ом, R4=10 Ом?


1) 9 Ом 2) 10 Ом 3) 14 Ом 4) 24 Ом

 

2.38 В электрической цени (см. рисунок) вольтметр V1 пока­зывает напряжение 2 В, вольтметр V2 —напряже­ние 0,5 В. Напряжение на ла мпе равно

1) 0,5 В 2) 1,5 В3) 2,0 В4) 2,5 В

 

 

2.39 Чему равно общее сопротивление участка цепи, изобра­жен­ного на ри­сунке, если R1 = 8 Ом, R2 = 8 Ом, R3 = 10 Ом, R4 = 10 Ом?


1) 8 Ом 2) 9 Ом 3) 10 Ом 4) 18 0м

 

2.40 Каким будет сопротивление участка цепи (см. рисунок), если ключ К замк­нуть? (Каждый из резисторов имеет сопротивление R.)

1) R 2) 2R 3) 3R 4) 0

 

 

2.41 На рисунке показан график зависимости силы тока в рези­с­торе от на­пряже­ния. Как изменя­лось со­противление резистора по мере увеличения на­пряже­ния?

1) Уменьшалось.

2) Увеличивалось.

3) Не изменялось.

4) Для ответа недостаточно

 

 

2.42На графике приведена за­висимость силы тока на участ­ке цепи от при­ло­женного к это­му участку напря­жения. Чему равна мощ­ность, вы­деляемая на участке, при приложении к нему на­пряже­ния 40 В?

1) 20 Вт. 2) 40 Вт.

3) 80 Вт. 4) 0,05 Вт.

 

2.43 На рисунке показан график зависимости силы тока через ре­зистор от на­пряжения на нем. Сопротив­ление резистора при уве­личении на­пряже­ния

1) уменьшалось;

2) увеличивалось;

3) не изменялось;

4) сначала увеличивалось, затем уменьшалось.

 

2.44 Ученик проводил опыты с двумя разными резисторами, из­меряя силы тока, проходящие через них при разных напряжениях на резисто­рах, и ре­зультаты заносил в таблицу:

U, В
I1 0,4 0,8 1,2
I2, А 0,2 0,5 0,9

Прямая пропорциональная зависимость между силой тока в рези­сторе и на­пряжением на концах резистора

1) выполняется только для первого резистора

2) выполняется только для второго резистора

3) выполняется для обоих резисторов

4) не выполняется ни для какого из резисторов

 

2.45 В электрической цепи, представ­ленной на схеме, сила тока равна 4 А, на­пряжение на первом провод­нике 20 В. Вольтметр по­казывает напряжение 60 В. Сопротивление второго проводника

1)10 Ом 2) 15 Ом 3)160 Ом 4) 320 Ом

 

2.46 Сопротивление проводника 5 Ом. Это означает, что

1) при напряжении на концах проводника 5 В сила тока в нем бу­дет 5 А

2) при напряжении на концах проводника 1 В сила тока в нем бу­дет 5 А

3) при напряжении на концах проводника 5 В сила тока в нем бу­дет 1 А

4) при любом напряжении на концах проводника сила тока в нем будет

5 А

 

2.47 В электрической цепи (см. рисунок) ам­пер­метр А1пока­зывает силу тока 2 А, ам­пер­метр А2силу тока 0,5 А. Ток, про­те­каю­щий через лампу, равен

1) 0,5 А

2) 1,5 А

3) 2 А

4) 2,5 А

 

2.48 Собрали цепь из источника тока, лампы и тонкой желез­ной прово­локи, соеди­ненных последовательно. Накал лампы умень­шится если

1) проволоку заменить на более тонкую

2) увеличить длину проволоки

3) железную проволоку заменить на медную

4) поменять местами проволоку и лампу

 

2.49 В таблице представлены результаты исследования зави­симо­сти силы тока от напряжения на концах резистора. Чему равно сопротивле­ние резистора?

 

1) 0,5 Ом 2) 2 Ом 3) 8 Ом 4) 32 Ом

 

2.50(а)Как изменится сила тока, протекающего через проводник, если увели­чить в 2 раза напряжение на его концах, а длину про­водника уменьшить в 2 раза?

1) Не изменится. 2) Увеличится в 2 раза.

3) Уменьшится в 4 раза. 4) Увеличится в 4 раза.

 

2.50 (б) Медная, алюминиевая, железная и нихромовая проволо­ки, имею­щие оди­наковые длины и площади сечения, соедине­ны па­раллельно и подключены к источнику тока. Какая из про­волок будет выделять при прохождении элек­трического тока на­ибольшее количество теплоты?

1) медная 2) алюминиевая 3) нихромовая 4) железная

 

2.51 Как называется электроизмерительный прибор для измере­ния на­пря­же­ния на резисторе и как он подключается в электриче­скую цепь?

1) Амперметр, последовательно с резистором.

2) Амперметр, параллельно резистору.

3) Вольтметр, последовательно с резистором.

4) Вольтметр, параллельно резистору.

 

2.52 Электрический ток в металлах создается упорядоченным дви­же­нием

1) электронов; 2) протонов;

3) положительных и отрицательных ионов;

4) положительных и отрицательных ионов и электронов.

 

2.53 Напряжение на участке цепи 9 В, его электрическое сопро­тив­ление 3 Ом. Какова сила тока в цепи?

1) 0,33 А. 2) 3 А. 3) 27 А. 4) 0 А.

 

2.54 Проводники изготовлены из одного и того же материала. Ка­кую пару провод­ников нужно выбрать, чтобы на опыте обнару­жить зависи­мость сопро­тивле­ния проволоки от ее диаметра?

 

 

2.55 В паспорте галогенной автомобильной лампы написано:

«12 В, 100 Вт». Ка­кова сила электрического тока, текущего через рабо­тающую лампу?

1) 0,12 А 2) 8,33 А 3) 833 мА 4) 1200 А

 

2.56 При напряжении 110 В на зажимах резистора сила тока в нем равна 4 А. При увеличении напряжения на резисторе до 220 В сила тока станет равной

1) 0,5А 2) 2А 3) 8А 4)16А

 

2.57 При напряжении 220 В на зажимах резистора сила тока равна 4 А. При уменьшении напряжения на ре­зи­сторе до 110 В сила тока станет равной

1)1 А 2) 2 А 3) 8 А 4) 16 А

 

2.58 Чему равна сила тока в спирали электрического чай­ника со­про­тивле­нием 40 Ом, включенного в сеть с на­пряжением 220 В?

1) 0,17 А 3)88 А 2) 5,5 А 4) 8800 А

 

2.59 В генераторе электрического тока происходят преобразова­ния…

1) потенциальной энергии магнита в электромагнитную энергию.

2) кинетической энергии магнита в электромагнитную энергию.

3) электромагнитной энергии в кинетическую энергию частей гене­ра­тора.

4) электромагнитной энергии во внутреннюю энергию частей гене­ра­тора.

 

2.60Какое количество теплоты выделяет электрический кипя­тиль­ник мощ­ностью 0,5 кВт за 90 с?

1) 45 Дж. 2) 19 800 Дж. 3) 45 000 Дж. 4) 110000 Дж.

 

2.61Определить время протекания электрического тока по про­воднику, в тече­ние которого на нем выделилась энергия 9 кДж. Сила тока в про­вод­нике равна 1,5 А и напряжение на его концах 10 В.

1) 20 с. 2) 3 мин. 3) 6 мин. 4) 10 мин.

 

2.62Найдите силу тока, потребляемого электромотором, на кор­пусе кото­рого имеется надпись: «220 В, 1000 Вт».

1) 0,22 А. 2) 4,54 А. 3) 22 А. 4) 220000 А.

 

2.63 Какова сила тока, проходящего по проводнику, если при на­пряже­нии на его концах 110 В в течение 2 мин совершается ра­бота

6,6 кДж?

1) 0,23 А. 2) 5 А. 3) 13 А. 4) 300 А.

2.64Два резистора сопротивлениями R1и R2соединены последо­вательно, пока­зания идеальных вольтметров, присоединенных к концам этих рези­сторов, U1и U2

1) могут быть произвольными. 2) равны между собой.

3) таковы, что . 4) таковы, что .

 

2.65 При силе тока в электрической цепи 0,6 А сопротивление лампы равно 5 Ом. Мощность электрического тока, выделяющаяся на нити лампы, равна

1) 0,06 Вт. 2) 1,8 Вт. 3) 3 Вт. 4) 15 Вт.

2.66 Электрические лампы сопротивлением 200 и 400 Ом соеди­нены па­раллельно и подключены к источнику тока. Что можно сказать о коли­честве теплоты, выделяемой ими за одно и то же время?

1) Количество теплоты, выделяемое первой лампой, больше в 4 раза.

2) Количество теплоты, выделяемое первой лампой, меньше в 4 раза.

3) Количество теплоты, выделяемое первой лампой, больше в 2 раза.

4) Количество теплоты, выделяемое первой лампой, меньше в 2 раза.

 

2.67Как называется электроизмерительный прибор для измерения силы тока и как он подключается в электрическую цепь?

1) Амперметр, последовательно с резистором.

2) Амперметр, параллельно резистору.

3) Вольтметр, последовательно с резистором.

4) Вольтметр, параллельно резистору.

 

2.68 В электронагревателе, через который течет постоянный ток, за время t выде­ляется количество теплоты Q. Если сопротивление нагрева­теля и время t уве­личить вдвое, не изменяя силу тока, то количество вы­делившейся теплоты будет равно

1) 8Q 2) 4Q 3) 2Q 4) Q

 

2.69 Паяльник сопротивлением 400 Ом включен в цепь напряже­нием 220 В. Какое количество теплоты выделится в паяльнике за 10 мин?

1) 0,ЗЗ кДж 2) 5,4 кДж 3) 72,6 кДж 4) 96 кДж

 

2.70На входе в электрическую цепь квартиры стоит предохрани­тель, раз­мыкаю­щий цепь при силе тока 10 А. Подаваемое в цепь напряжение равно 110 В. Какое максимальное число электриче­ских чайников, мощ­ность каждого из которых равна 400 Вт, можно одновременно включить в квартире?

1) 2,7 2) 2 3) 3 4) 2,8

 

2.71 Удельное сопротивление никелина равно . Это зна­чит, что

1) сопротивление никелинового проводника длиной 0,4 м и пло­щадью поперечного сечения 0,1 мм2 равно 1 Ом

2) сопротивление никелинового проводника длиной 1м и площа­дью по­перечного сечения 1 мм2 равно 0,4 Ом

3) сопротивление никелинового проводника длиной 1 м и площа­дью по­перечного сечения 0,4 мм2 равно 1 Ом

4) сопротивление никелинового проводника длиной 0,1 м и пло­щадью поперечного сечения 0,1 мм2 равно 0,4 Ом

 

2.72 На рисунке изображен участок цепи, сопротив­ления равны

R1 = 2 Ом, R2= 4 Ом, R3= 4 Ом, R4= 10 Ом.

 

 

Общее сопротивление участка цепи равно

1) 5 Ом 2) 10 Ом 3) 15 0м 4) 50 0м

 

2.73 Установите соответствие между устройствами и их условными обо­значениями.

Устройства   А) лампа Б) амперметр В) вольтметр Обозначения
А Б В
     
       

 

 

2.74 Из предложенных цепей найдите ту, где нет ошибок.

1) 1 2) 2
3) 3 4) все неправильные

 

2.75Магнитное поле существует:

1) вокруг неподвижных электрических зарядов.

2) вокруг движущихся электрических зарядов.

3) как вокруг неподвижных, так вокруг движущихся электриче­ских за­рядов.

4) независимо от наличия зарядов.

 

2.76На рисунке изображен проводник с током, на­правленным «от нас».

Направление магнитных линий в точке В пра­вильно показано в варианте ответа

1) ­ 2) ® 3) ¯ 4)

 

2.77Как располагаются железные опилки в магнитном поле пря­мого тока?

1) Беспорядочно.

2) По прямым линиям вдоль проводника.

3) По замкнутым кривым, охватывающим проводник.

4) Определенно сказать нельзя.

2.78 Стальной магнит ломают пополам. Какими маг­нитными свойствами будут обладать концы А и В на месте излома магнита?

1) Концы А и В магнитными свойствами обладать не будут.

2) Конец А станет северным магнитным полюсом, а В — южным.

3) Конец В станет северным магнитным полюсом, а А — южным.

4) Однозначно ответить нельзя.

2.79 Направление магнитных линий магнитного поля в данной точке про­стран­ства совпадает с направлением

1) силы, действующей на неподвижный заряд в этой точке.

2) силы, действующей на движущийся заряд в этой точке.

3) северного полюса магнитной стрелки, помещенной в эту точку.

4) южного полюса магнитной стрелки, помещенной в эту точку.

 

2.80 Что представляют собой магнитные линии магнитного поля тока?

1) Концентрические окружности, охватывающие проводник.

2) Кривые, расположенные около проводника.

3) Замкнутые кривые, охватывающие проводник.

4) Определенно сказать нельзя.

 

2.81 Магнит, подвешенный на нити, устанавливается в направле­нии се­вер — юг. Каким полюсом магнит повернется к северному магнитному по­люсу Земли?

1) Северным.

2) Южным.

3) Однозначно сказать нельзя.

4) Расположится перпендикулярно земной оси.

 


2.82 На столе рядом друг с другом помещены две магнитные стрелки. На каком из рисунков правильно показана возможная ориентация стре­лок в эксперименте, если не учитывать магнитное поле Земли?

 

2.83 Как направлены магнитные линии между полюсами ду­гооб­разного магнита?

1) От А к Б.

2) От Б к А.

3) Беспорядочно.

4) Однозначно сказать нельзя.

 

 

2.84 Какие магнитные полюсы изображены на рисунке?

1) А — северный, В — южный.

2) А — северный, В — северный.

3) А — южный, В — северный.

4) А — южный, В — южный.

2.85 Какое из приведенных ниже утверждений правильное?

1) Если проводник поместить между полюсами магнита,
то он придет в движение.

2) Если по проводнику пойдет ток, то он придет в движение.

3) Если по проводнику, помещенному в магнитное поле,
пропустить ток, то он придет в движение.

4) Проводник с током в магнитном поле находиться не может.

 

2.86 Вы знаете, что на проводник с током, помешенный между по­люсами магнита, действует сила, и вследствие этого проводник движется. В ка­ких устройствах это явление используется?

1) В электродвигателях.

2) Во всех измерительных приборах.

3) В электромагнитных кранах.

4) Во всех электрических приборах.

 

2.87В однородном магнитном поле в плоскости его магнит­ных ли­ний находится рамка, по которой идет ток. Сила, дей­ствующая на нижнюю сто­рону рамки, направлена

1) к низу листа.

2) к верху листа.

3) из плоскости листа на нас .

4) в плоскость листа от нас .

 

2.88В основе работы электродвигателя лежит

1) действие магнитного поля на проводник с электрическим током.

2) электростатическое взаимодействие зарядов.

3) явление самоиндукции.

4) действие электрического поля на электрический заряд.

 

2.89На рисунке изображен проводник, через который те­чет элек­триче­ский ток. Направление тока указано стрел­кой. Как на­прав­лен вектор магнитной индукции в точке С?

1) в плоскости чертежа . 2) в плоскости чертежа .

3) от нас перпендикулярно плоскости чертежа .

4) к нам перпендикулярно плоскости чертежа .

 

2.90 Правильное положение магнитной стрелки в магнитном поле по­стоянного магнита изображено на рисунке

 

 

2.91 Магнитная стрелка, расположенная вблизи прямого про­вод­ника с то­ком, по­вернулась на 180°. Это могло произойти вследст­вие того, что

1) вокруг проводника изменилось электрическое поле

2) магнитная стрелка перемагнитилась

3) в проводнике изменилась сила тока

4) в проводнике изменилось направление тока

 

2.92На рисунке изображен проволочный виток, по кото­рому течет электриче­ский ток в направлении, указанном стрелкой. Виток рас­положен в вертикальной плоскости. В центре витка вектор индук­ции магнитного поля тока на­правлен

 

1) вертикально вверх ­ 2) вертикально вниз ¯

3) вправо ® 4) влево

 

2.93 На рисунке изображен проволочный виток, по ко­торому течет электри­ческий ток в направлении, указанном стрелкой. Виток рас­положен в горизон­тальной плоскости. В центре витка вектор индук­ции магнитного поля тока направлен

 

1) вертикально вверх ­ 2) горизонтально влево

3) горизонтально вправо ® 4) вертикально вниз ¯

 

2.94Два параллельных провода, по которым протекают токи в од­ном на­прав­лении

1) притягиваются; 2) отталкиваются; 3) не взаимодействуют;

4) сначала притягиваются, затем отталкиваются.

 

2.95К магнитной стрелке компаса, зафиксиро­ван­ной в положе­нии, представ­лен­ном на ри­сунке, поднесли магнит. После освобо­ждения фиксатора стрелка ком­паса установится в по­ложе­нии рав­новесия,

1) повернувшись на 180°

2) повернувшись на 90° по часовой стрелке

3) повернувшись на 90° против часовой стрелки

4) оставшись в прежнем положении

 

2.96 Между полюсами постоянного магнита помещен про­водник с током, направление которого показано на рисунке. По какой из стрелок: 1, 2, 3 или 4 — будет направлена сила, действующая на проводник с током?

1)1 2)2 3)3 4)4

 

2.97 При прохождении электрического тока по провод­нику маг­нитная стрелка, находящаяся рядом, распо­ложена перпендику­лярно провод­нику. При измене­нии направления тока на противо­положное стрелка

1) повернется на 90° 2) повернется на 180°

3) повернется на 90° или на 180° в зависимости от зна­чения силы тока

4) не изменит свое положение

 

2.98 На рисунке представлена картина линий магнит­ного поля, полученная с по­мощью железных опилок от двух полосо­вых маг­нитов. Каким полюсам полосовых магни­тов соответствуют области 1 и 2?

1) 1 — северному полюсу, 2 — южному

2) 2 — северному полюсу, 1 — южному

3) и 1, и 2 — северному полюсу

4) и 1, и 2 — южному полюсу

2.99 Сила, действующая на проводник с то­ком, который нахо­дится в маг­нит­ном поле между полю­сами магнита, на­правлена

1) вверх ­ 3) направо ®

2) вниз ¯ 4) налево

 

2.100 Сила, действующая на проводник с то­ком, кото­рый нахо­дится в маг­нит­ном поле между полюсами магнита, на­правлена

1) вверх ­ 3) направо ®

2) вниз ¯ 4) налево

 

2.101 Две одинаковые катушки замкнуты на гальвано­метры. В катушку А вно­сят, полосовой магнит, а из катушки Б вынимают такой же поло­совой маг­нит. В какой катушке гальванометр за­фиксирует индук­цион­ный ток?

1) только в катушке А 3) в обеих катушках

2) только в катушке В 4) ни в одной из катушек

 

2.102 В катушке, соединенной с гальванометром, перемеща­ют магнит. Направ­ление индукционного тока зависит

А. от того, вносят магнит в катушку или его выносят из ка­тушки Б. от ско­рости перемещения магнита Правильным ответом явля­ется

1) только А 2) только Б 3) и А, и Б 4) ни А, ни Б

 

2.103 Имеется магнитное поле, направление магнитных линий котор ого показано на рисунке.

Магнитная стрелка в этом поле установится в направлении

 

2.104 Две одинаковые катушки замкнуты на гальвано­метры. Из ка­тушки А вы­нимают полосовой магнит, а в катушке Б покоится внесен­ный в нее другой такой же магнит. В какой катушке галь­ванометр за­фикси­рует индукционный ток?

1) только в катушке А 3) в обеих катушках

2) только в катушке Б 4) ни в одной из катушек

 

2.105 Внутри катушки, соединенной с гальванометром, на­ходится малая ка­тушка, подключенная к источнику постоянного тока. В каком из пе­речислен­ных опытов гальванометр зафиксирует ин­дукционный ток?

А. Малую катушку не перемещают по отношению к большой.

Б. Малую катушку вынимают из большой.

1) только в опыте А 2) только в опыте Б

3) в обоих опытах 4) ни в одном из опытов

 

2.106 Постоянный магнит выдвигают из алюминиевого кольца, под­ве­шен­ного на нити: первый раз северным полюсом, второй – юж­ным по­люсом. При этом алюминиевое кольцо:

1) оба раза притягивается магнитом;

2) оба раза отталкивается от магнита;

3) первый раз притягивается, второй раз – отталкивается;

4) первый раз отталкивается, второй – притягивается.

 

2.107 В каких технических объектах используется явление воз­никно­ве­ния тока при движении проводника, помещенного в маг­нитное поле?

1) Электромагнит в подъемном кране. 2) Электродвигатель.

3) Электрогенератор. 4) Амперметр.

 

2.108 На рисунке запечатлен тот момент де­монстра­ции по все предметы непод­вижны. Южный полюс магнита нахо­дится вблизи сплошного алюми­ниево­го проверке правила Ленца, ко­гда кольца. Коромысло с кольцами может свободно вра­щаться вокруг верти­кальной опоры. Если теперь отодви­нуть магнит влево, то ближай­шее к нему кольцо будет

1) оставаться неподвижным 3) перемещаться за магнитом

2) совершать колебания 4) удаляться от магни

Измерение напряжений. Каким должно быть сопротивление вольтметра? | Основы физики сжато и понятно

Для школьников

Сопоставим электростатику и электродинамику.

Электростатика рассматривает условия равновесия зарядов в проводнике. Чтобы заряды в проводнике находились в равновесии (не двигались) надо, чтобы разность потенциалов любых точек заряженного проводника была равна нулю (чтобы электрическое напряжение между точками было равно нулю).

Электродинамика рассматривает условия, при которых свободные электроны в проводнике придут в направленное движение, то есть рассматривает условия существования электрического тока. Чтобы ток в проводнике существовал, необходима разность потенциалов (или напряжение) между точками проводника.

На рисунке показан проводник в виде провода или проволоки:

Если между его концами создать разность потенциалов (напряжение), то электроны станут двигаться против поля, и в проводе возникнет электрический ток (см. Занятие 56).

Пусть теперь участок цепи содержит два (или несколько) последовательно соединённых проводом сопротивления. Сопротивлением соединительных проводов при решении задач обычно пренебрегают.

Напряжение на всём участке складывается из напряжений на каждом сопротивлении:

Напряжение на первом сопротивлении равно

Напряжение на втором сопротивлении равно

Видим, что распределение напряжения между отдельными последовательно соединёнными сопротивлениями зависит только от соотношения этих сопротивлений:

Напряжение на участке цепи измеряется вольтметром, который подключается параллельно к каждому участку.

Вольтметр – это гальванометр, шкала которого проградуирована в вольтах (см. Занятие 56).

Возникает вопрос: почему один и тот же прибор (гальванометр) может измерять и ток, и напряжение? Потому что эти величины пропорциональны друг другу. Так как ток проходит через нить гальванометра, а она имеет сопротивление, то каждому значению тока соответствует определённое значение напряжения между зажимами гальванометра. Поэтому против каждого положения стрелки гальванометра можно написать или силу тока, или напряжение, то есть проградуировать гальванометр как амперметр или как вольтметр.

Так как вольтметр подключается к сопротивлению параллельно, то часть тока, текущего по цепи, ответвляется на вольтметр и искажает показания вольтметра.

Каким должно быть сопротивление вольтметра, чтобы это искажение было небольшим?

Присоединим, например, вольтметр параллельно лампочке, чтобы измерить напряжение на ней:

Здесь

напряжение, даваемое источником тока, а

зажимы вольтметра, к которым подсоединены вводы лампочки.

Так как соединение вольтметра и лампочки параллельное, то их общее сопротивление равно

Видим, чем больше сопротивление вольтметра по сравнению с сопротивлением лампочки

тем меньше отличается их общее сопротивление от сопротивления лампочки, и тем меньше искажение измерения внесённое вольтметром.

Вывод: вольтметр должен иметь большое сопротивление.

Подумайте над решением следующих задач:

Вольтметр с внутренним сопротивлением 400 Ом подключенный к участку цепи с сопротивлением 20 Ом, показывает напряжение 100 В. Найти погрешность в измерениях вольтметра, если считать что сила тока до разветвления осталась прежней.

Ответ: погрешность составила 5 В.

Найдите сопротивление участка АВ цепи, составленного четырьмя одинаковыми сопротивлениями:

К.В. Рулёва

Подписывайтесь на канал. Ставьте лайки. Пишите комментарии. Сообщите друзьям о существовании этого канала.

Предыдущая запись: Каким должно быть сопротивление амперметра?.

Следующая запись: Решение задач, условия которых даны в предыдущей статье.

Ссылки на занятия до электростатики даны в Занятии 1.

Ссылки на занятия (статьи), начиная с электростатики, даны в конце Занятия 45.

1.18. Требования к транспортным средствамдля перевозки нефтепродуктов 

1.18.1. Исключен. – Решение Совета Евразийской экономической комиссии от 16.02.2018 N 29.

(см. текст в предыдущей редакции)

1.18.2. Конструкция автоцистерны, прицепа (полуприцепа) – цистерны должна обеспечивать безопасность работы обслуживающего персонала. В эксплуатационной документации должны быть приведены сведения о мерах взрывопожаробезопасности при эксплуатации, по предупреждению и способах тушения пожара, по безопасному проведению работ внутри цистерны, регулированию и ремонту автоцистерны.

1.18.3. Оборудование и органы управления системы, предназначенные для заправки техники фильтрованным нефтепродуктом с одновременным измерением выданного объема, должны располагаться в специальном технологическом отсеке, стенки которого должны быть выполнены из негорючих материалов и иметь предел огнестойкости не менее 0,5 часов. При торцевом расположении отсека (сзади цистерны) предел огнестойкости не менее 0,5 часов обеспечивают только для стенки, расположенной со стороны цистерны. В качестве стенки может быть днище цистерны.

1.18.4. Защита от накопления статического электричества

1.18.4.1. Во избежание накопления статического электричества оборудование автоцистерны, прицепа (полуприцепа) – цистерны изготавливают из материалов, имеющих удельное объемное электрическое сопротивление не более 105 Ом-м.

1.18.4.2. Защита от статического электричества транспортных средств должна соответствовать требованиям правил защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Каждая автоцистерна должна иметь электропроводно соединенные с сосудом заземляющую цепочку с длиной, обеспечивающей при ненагруженной автоцистерне соприкосновение с землей отрезка не менее 200 мм, и заземляющий трос со штырем-струбциной на конце для заглубления в землю или подсоединения к заземляющему контуру.

1.18.4.3. Металлическое и электропроводное неметаллическое оборудование, трубопроводы автоцистерны, прицепа (полуприцепа) – цистерны должны иметь на всем протяжении непрерывную электрическую цепь относительно болта заземления. Сопротивление отдельных участков цепи должно быть не более 10 Ом. При измерении сопротивления цепи рукава должны быть подстыкованы и находиться в развернутом виде.

1.18.4.4. Если на автоцистерне, прицепе (полуприцепе) – цистерне применены антистатические рукава, то методика проверки сопротивления цепи должна соответствовать методике, установленной в технической документации на рукава конкретного типа. Сопротивление цепи в этом случае не должно быть более допустимого по технической документации на рукав конкретного типа.

1.18.4.5. Сопротивление заземляющего устройства автоцистерны, прицепа (полуприцепа) – цистерны совместно с контуром заземления должно быть не более 100 Ом.

1.18.5. Автоцистерна должна иметь два порошковых огнетушителя вместимостью не менее 5 л каждый.

Прицеп-цистерна и полуприцеп-цистерна должны иметь один порошковый огнетушитель вместимостью не менее 5 л.

1.18.6. По требованию потребителя (заказчика) транспортное средство должно быть оснащено модульной установкой пожаротушения двигателя базового автомобиля, оборудованной дистанционным управлением привода запуска. Огнетушащие вещества не должны попадать в кабину водителя при работе модульной установки пожаротушения.

1.18.7. На автоцистерне, прицепе (полуприцепе) – цистерне должны быть предусмотрены места для размещения двух знаков “Опасность”, знака “Ограничение скорости”, мигающего фонаря красного цвета или знака аварийной остановки, кошмы, емкости для песка массой не менее 25 кг.

1.18.8. На боковых сторонах и сзади автоцистерна, прицеп (полуприцеп) – цистерна должна иметь надпись “ОГНЕОПАСНО”. Надпись выполняется на русском языке и может дублироваться на государственном языке государства – члена Таможенного союза. Цвет надписи должен обеспечивать ее четкую видимость.

1.18.9. Автоцистерна должна быть оборудована проблесковым маячком оранжевого цвета.

1.18.10. Электропроводка, находящаяся в зоне цистерны и отсека с технологическим оборудованием, а также соприкасающаяся с ними, должна быть смонтирована в оболочке, обеспечивающей ее защиту от повреждений и попадания перевозимого нефтепродукта.

Электропроводка должна быть проложена в местах, защищенных от механических воздействий. Места подсоединения проводов должны быть закрыты.

1.18.11. Электрооборудование, устанавливаемое в отсеке технологического оборудования и органов управления этим оборудованием, должно быть взрывозащищенным, а электропроводка должна быть уложена в металлической оболочке, или должны быть предусмотрены меры по изоляции электрооборудования от контакта с технологическим оборудованием.

1.18.12. На автоцистерне, прицепе (полуприцепе) – цистерне должна быть табличка с предупреждающей надписью: “При наполнении (опорожнении) топливом цистерна должна быть заземлена”. Надпись выполняется на русском языке и может дублироваться на государственном языке государства – члена Таможенного союза.

1.18.13. Конструкция автоцистерны, прицепа (полуприцепа) – цистерны должна предусматривать на случай опрокидывания защиту ее оборудования от повреждения, при котором может произойти поступление нефтепродукта или его паров в окружающую среду.

1.18.14. Каждый отсек автоцистерны, прицепа (полуприцепа) – цистерны должен быть оборудован донным клапаном с возможностью управления им снаружи цистерны.

1.18.14.1. Управление донным клапаном должно иметь конструкцию, предотвращающую любое случайное открывание при ударе или непредвиденном действии. Донный клапан должен оставаться в закрытом состоянии при повреждении внешнего управления.

1.18.14.2. Во избежание потери содержимого цистерны при повреждении внешних приспособлений для загрузки и разгрузки донный клапан и место его расположения должны быть защищены от опасности быть сбитыми при внешнем воздействии или иметь конструкцию, выдерживающую это воздействие.

1.18.15. Узлы ограничителя наполнения, расположенные внутри цистерны, должны быть искробезопасными.

1.18.16. Требования к дыхательным устройствам

1.18.16.1. Подвижные детали дыхательных устройств должны быть изготовлены из материалов, не вызывающих образование искр при механических ударах и транспортной тряске, или должны иметь соответствующее покрытие.

1.18.16.2. Дыхательные устройства должны быть оборудованы огневыми предохранителями или фильтрами, выполняющими функции пылеулавливателя и огневого предохранителя.

1.18.16.3. Конструкцией дыхательного устройства должна быть обеспечена интенсивность налива (слива) нефтепродуктов в цистерны в соответствии с таблицей 1.18.1.

 

Таблица 1.18.1

 

Диаметр условного прохода Dy, мм

Пропускная способность при Po, м3/ч, не менее

 

1.18.16.4. Дыхательные устройства, в конструкции которых предусмотрена возможность перенастройки их в процессе эксплуатации, должны иметь приспособление для стопорения регулирующих элементов, которые после настройки должны быть опломбированы. Пломбы не должны препятствовать работе дыхательного устройства.

1.18.16.5. Наличие на входе и выходе дыхательных устройств запорных элементов, частично или полностью перекрывающих проходные сечения при работе, не допускается.

1.18.16.6. Дыхательные устройства должны быть расположены в местах, доступных для их осмотра.

1.18.17. Конструкцией узла уплотнения должна быть обеспечена герметичность крышек при избыточном давлении, при котором цистерну испытывают на прочность.

1.18.18. Масса съемной крышки люка-лаза не должна быть более 30 кг, люка со специальным оборудованием, используемого также в качестве лаза, – не более 70 кг.

1.18.19. Конструкция транспортных средств должна соответствовать требованиям пункта 2.5 настоящего приложения.

1.18.20. Дополнительные требования к транспортным средствам, предназначенным для заправки топливом воздушных судов (авиатопливозаправщикам).

1.18.20.1. Габаритные размеры авиатопливозаправщиков не должны превышать:

по высоте – 4 м;

по ширине – 3,5 м.

1.18.20.2. Радиус поворота авиатопливозаправщиков не должен превышать 15 м.

1.18.20.3. Самая низкая точка конструкции авиатопливозаправщика (с заполненной цистерной) должна находиться на расстоянии не менее 0,2 м над опорной поверхностью.

1.18.20.4. Высота расположения центра масс полностью загруженного авиатопливозаправщика не должна превышать 95% колеи базового транспортного средства.

1.18.20.5. Дизели авиатопливозаправщиков оснащаются защитой от попадания на узлы и агрегаты двигателей авиатоплива и противоводокристаллизационных жидкостей – присадок.

1.18.20.6. Расположение системы забора воздуха в двигатель должно исключать возможность попадания в нее пожароопасных концентраций паров авиатоплива из дыхательных клапанов цистерн, а также авиатоплива и противоводокристаллизационных жидкостей – присадок при их проливах и утечках в процессе заправки воздушного судна или в случае повреждения раздаточных рукавов и других узлов технологического оборудования.

1.18.20.7. Расстояние между кабиной водителя авиатопливозаправщика и передней стенкой технологического отсека (при его расположении между цистерной и кабиной) должно быть не менее 150 мм.

1.18.20.8. Наличие электроприкуривателей и пепельниц в кабине авиатопливозаправщика не допускается.

1.18.20.9. Прохождение топливных трубопроводов, шлангов пневматических и гидравлических систем над или рядом с источниками тепла не допускается. В случае невозможности выполнения данного требования между трубопроводом (шлангом) и источником тепла следует установить теплозащитный экран.

1.18.20.10. Для цистерны с эллиптическим и чемоданообразным поперечным сечением радиусы кривизны боковых поверхностей стенок не должны превышать 3500 мм, а радиусы кривизны поверхности стенок сверху и снизу – 5500 мм. Прямоугольная форма поперечного сечения цистерны не допускается.

1.18.20.11. Расстояние между двумя соседними усиливающими элементами внутри цистерны (перегородки или волнорезы) должно быть не более 1750 мм; вместимость отсека между соседними внутренними усиливающими элементами должна быть не более 7500 куб. дм.

1.18.20.12. Закрытая площадь перегородок (волнорезов) должна составлять не менее 70% поперечного сечения цистерны по месту их установки. Конструкция перегородок (волнорезов) не должна препятствовать наполнению (опорожнению) цистерны, а также возможности зачистки ее внутренней поверхности при техническом обслуживании. С этой целью в каждой перегородке (сверху и снизу) должны быть предусмотрены отверстия для перемещения авиатоплива, а также технологический лаз размером не менее 600 мм, форма которого должна обеспечивать свободное и безопасное перемещение персонала в рабочей одежде из отсека в отсек. Цистерна должна быть оборудована лестницей или скобами для спуска в нее при проведении операций технического обслуживания и зачистки внутренней поверхности. Допустимая нагрузка на ступени лестницы или скобы должна быть не менее 120 даН.

1.18.20.13. Цистерна и устройства ее крепления на транспортном средстве при ее заполнении авиатопливом до номинального уровня должны выдерживать нагрузки, равные:

удвоенной массе цистерны и авиатоплива – в направлении движения;

общей массе цистерны и авиатоплива – в направлении, перпендикулярном к направлению движения;

удвоенной массе цистерны и авиатоплива – в вертикальном направлении сверху вниз;

общей массе цистерны и авиатоплива – в вертикальном направлении снизу вверх.

1.18.20.14. Для обеспечения защиты от повреждений, вызываемых ударами сбоку или при опрокидывании, цистерны с радиусом кривизны боковых стенок более 2,0 м, а также чемоданообразного сечения должны иметь дополнительную защиту на боковых поверхностях цистерны шириной не менее 30% высоты поперечного сечения цистерны.

1.18.20.15. Полная вместимость цистерны должна предусматривать возможность увеличения объема авиатоплива за счет температурного расширения не менее 2% ее номинальной вместимости.

1.18.20.16. Требования к люкам:

1.18.20.16.1. В зависимости от вместимости цистерн должно быть предусмотрено:

для цистерн номинальной вместимостью не более 15000 дм3 – не менее одного люка;

для цистерн номинальной вместимостью не более 40000 дм3 – не менее двух люков;

для цистерн номинальной вместимостью свыше 40000 дм3 – не менее трех люков.

1.18.20.16.2. Диаметр люка должен быть не менее 600 мм.

1.18.20.16.3. Один из люков (смотровой) должен быть оснащен откидной крышкой меньшего диаметра с устройством, обеспечивающим ее открытие без применения инструмента.

1.18.20.16.4. Должна быть обеспечена герметичность крышек люков.

1.18.20.16.5. Оборудование, размещенное на крышках люков, должно быть защищено на случай опрокидывания цистерны.

1.18.20.17. Конструкция цистерны должна обеспечивать полный слив авиатоплива самотеком через дренажное устройство.

1.18.20.18. Цистерна должна выдерживать внутреннее давление, равное давлению наполнения (опорожнения), на которое отрегулировано дыхательное устройство, но не менее 0,015 МПа. Пропускная способность дыхательного устройства должна соответствовать максимально допустимой скорости налива (слива).

1.18.20.19. Конструкция дыхательного устройства должна обеспечивать герметичность цистерны и исключать возможность истечения авиатоплива из нее при опрокидывании.

1.18.20.20. Цистерна должна оснащаться аварийным устройством вентиляции с ограничением внутреннего избыточного давления до 0,036 МПа.

1.18.20.21. Цистерна должна иметь указатель (индикатор) уровня авиатоплива, обеспечивающий визуальный контроль ее наполнения или опорожнения. Расположение указателя уровня авиатоплива должно быть удобным для обзора оператором.

1.18.20.22. Цистерна должна быть оборудована донным клапаном для ее наполнения сторонним насосом нижним наливом и устройством ограничения наполнения цистерны.

1.18.20.23. Выдача авиатоплива из цистерны должна производиться через сливной донный клапан, расположение которого должно обеспечивать минимальный невыбираемый насосом остаток авиатоплива.

Что такое сопротивление? | Fluke

Сопротивление – это мера сопротивления току в электрической цепи.

Сопротивление измеряется в омах и обозначается греческой буквой омега (Ом). Ом назван в честь Георга Симона Ома (1784-1854), немецкого физика, изучавшего взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Ему приписывают формулировку закона Ома.

Все материалы в некоторой степени сопротивляются току. Они попадают в одну из двух широких категорий:

  • Проводники: Материалы с очень низким сопротивлением, в которых электроны могут легко перемещаться.Примеры: серебро, медь, золото и алюминий.
  • Изоляторы: Материалы, обладающие высоким сопротивлением и ограничивающие поток электронов. Примеры: резина, бумага, стекло, дерево и пластик.
Золотая проволока служит отличным проводником.

Измерения сопротивления обычно проводятся для определения состояния компонента или цепи.

  • Чем выше сопротивление, тем меньше ток. Если он слишком высокий, одной из возможных причин (среди многих) может быть повреждение проводов из-за горения или коррозии.Все проводники выделяют определенное количество тепла, поэтому перегрев часто связан с сопротивлением.
  • Чем меньше сопротивление, тем больше ток. Возможные причины: повреждение изоляторов из-за влаги или перегрева.

Многие компоненты, такие как нагревательные элементы и резисторы, имеют фиксированное значение сопротивления. Эти значения часто печатаются на паспортных табличках компонентов или в руководствах для справки.

Когда указывается допуск, измеренное значение сопротивления должно находиться в пределах указанного диапазона сопротивления.Любое значительное изменение значения фиксированного сопротивления обычно указывает на проблему.

«Сопротивление» может звучать отрицательно, но в электричестве его можно использовать с пользой.

Примеры: Ток должен с трудом проходить через маленькие катушки тостера, достаточный для выделения тепла, которое подрумянивает хлеб. Лампы накаливания старого образца заставляют ток течь через такие тонкие нити, что возникает свет.

Невозможно измерить сопротивление в рабочей цепи. Соответственно, специалисты по поиску и устранению неисправностей часто определяют сопротивление, измеряя напряжение и ток и применяя закон Ома:

E = I x R

То есть, вольт = амперы x Ом.R в этой формуле означает сопротивление. Если сопротивление неизвестно, формулу можно преобразовать в R = E / I (Ом = вольт, деленный на амперы).

Примеры: В цепи электрического нагревателя, как показано на двух рисунках ниже, сопротивление определяется путем измерения напряжения и тока цепи с последующим применением закона Ома.

Пример нормального сопротивления цепи Пример повышенного сопротивления цепи

В первом примере полное нормальное сопротивление цепи, известное опорное значение, составляет 60 Ом (240 ÷ 4 = 60 Ом).Сопротивление 60 Ом может помочь определить состояние цепи.

Во втором примере, если ток в цепи составляет 3 ампера вместо 4, сопротивление цепи увеличилось с 60 Ом до 80 Ом (240 ÷ 3 = 80 Ом). Увеличение общего сопротивления на 20 Ом может быть вызвано неплотным или грязным соединением или обрывом катушки. Секции с разомкнутой катушкой увеличивают общее сопротивление цепи, что снижает ток.

Ссылка: Принципы цифрового мультиметра Глена А. Мазура, American Technical Publishers.

Цепи серии

– базовое электричество

Три закона для последовательных цепей

Существует три основных соотношения, касающихся сопротивления, тока и напряжения для всех последовательных цепей. Важно, чтобы вы усвоили три основных закона для последовательных цепей.

Сопротивление

Когда отдельные сопротивления соединяются последовательно, они действуют так же, как одно большое комбинированное сопротивление. Поскольку существует только один путь для протекания тока в последовательной цепи, и поскольку каждый из резисторов включен в линию, чтобы действовать как противодействие этому протеканию тока, общее сопротивление представляет собой комбинированное противодействие всех линейных резисторов.

Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме всех отдельных сопротивлений в цепи .

Rt = R1 + R2 + R3…

Используя эту формулу, вы обнаружите, что полное сопротивление цепи равно:

RT = 15 Ом + 5 Ом + 20 Ом = 40 Ом

Рисунок 16. Последовательная схема

Текущая

Поскольку существует только один путь для потока электронов в последовательной цепи, ток имеет одинаковую величину в любой точке цепи.

Общий ток в последовательной цепи такой же, как ток через любое сопротивление цепи.

IT = I1 = I2 = I3…

Учитывая 120 В как общее напряжение и определив общее сопротивление цепи как 40 Ом, теперь вы можете применить закон Ома для определения полного тока в этой цепи:

IT = 120 В / 40 Ом = 3 А

Этот общий ток цепи останется неизменным для всех отдельных резисторов цепи.

Напряжение

Прежде чем какой-либо ток будет протекать через сопротивление, должна быть доступна разность потенциалов или напряжение. Когда резисторы соединены последовательно, они должны «делить» общее напряжение источника.

Общее напряжение в последовательной цепи равно сумме всех отдельных падений напряжения в цепи.

Когда ток проходит через каждый резистор в последовательной цепи, он устанавливает разность потенциалов на каждом отдельном сопротивлении.Это обычно называется падением напряжения, и его величина прямо пропорциональна величине сопротивления. Чем больше значение сопротивления, тем выше падение напряжения на этом резисторе.

ET = E1 + E2 + E3…

Используя закон Ома, вы можете определить напряжение на каждом резисторе.

3 А × 15 Ом = 45 В

3 А × 5 Ом = 15 В

3 А × 20 Ом = 60 В

Общее напряжение источника равно сумме отдельных падений напряжения:

45 В + 15 В + 60 В = 120 В

Обрыв в последовательной цепи

При появлении обрыва ток в цепи прерывается.Если нет тока, падение напряжения на каждом из резистивных элементов равно нулю. Однако разность потенциалов источника очевидна. Если вольтметр подключен через разрыв, показания такие же, как если бы он был подключен непосредственно к клеммам источника питания.

Рисунок 17. Обрыв цепи

Влияние обрыва линии и потери линии

Медь и алюминий используются в качестве проводников, потому что они мало препятствуют прохождению тока.Хотя сопротивлением часто пренебрегают при простом анализе цепей, в практических приложениях может возникнуть необходимость учитывать сопротивление линий.

Line Drop

Рисунок 18. Падение напряжения

Когда ток 10 А протекает через каждую линию с сопротивлением 0,15 Ом, на каждой линии появляется небольшое падение напряжения. Это падение напряжения на линейных проводниках обычно обозначается как падение на линии .

Поскольку есть две линии, общее падение составляет 2 × 1.5 В = 3 В. Напряжение сети на нагрузке (117 В) меньше напряжения источника.

В некоторых ситуациях может потребоваться использование более крупных проводов с меньшим сопротивлением, чтобы падение напряжения в линии не слишком сильно уменьшало напряжение нагрузки.

Потеря линии

Другой термин, связанный с проводниками, – потери в линии. Это потеря мощности, выраженная в ваттах, и связана с рассеянием тепловой энергии, когда ток течет через сопротивление проводов линии.Потери в линии рассчитываются с использованием одного из уравнений мощности.

Используя предыдущий пример:

P = I 2 × R

P = (10A) 2 × 0,3 Ом

P = 30 Вт

* Помните:

  • Падение напряжения в линии выражается в вольтах.
  • Потери в линии выражаются в ваттах.

Атрибуция

6.2 Последовательные и параллельные резисторы – Введение в электричество, магнетизм и схемы

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

К концу раздела вы сможете:
  • Определите термин эквивалентное сопротивление
  • Рассчитайте эквивалентное сопротивление резисторов, включенных последовательно
  • Вычислить эквивалентное сопротивление резисторов, включенных параллельно

В статье «Ток и сопротивление» мы описали термин «сопротивление» и объяснили основную конструкцию резистора.По сути, резистор ограничивает поток заряда в цепи и представляет собой омическое устройство, где. В большинстве схем имеется более одного резистора. Если несколько резисторов соединены вместе и подключены к батарее, ток, подаваемый батареей, зависит от эквивалентного сопротивления цепи.

Эквивалентное сопротивление комбинации резисторов зависит как от их индивидуальных значений, так и от способа их подключения. Простейшие комбинации резисторов – это последовательное и параллельное соединение (рисунок 6.2.1). В последовательной схеме выходной ток первого резистора течет на вход второго резистора; следовательно, ток в каждом резисторе одинаков. В параллельной цепи все выводы резистора на одной стороне резисторов соединены вместе, а все выводы на другой стороне соединены вместе. В случае параллельной конфигурации каждый резистор имеет одинаковое падение потенциала на нем, и токи через каждый резистор могут быть разными, в зависимости от резистора.Сумма отдельных токов равна току, протекающему по параллельным соединениям.

(рисунок 6.2.1)

Рисунок 6.2.1. (a) При последовательном соединении резисторов ток одинаков в каждом резисторе. (b) При параллельном соединении резисторов напряжение на каждом резисторе одинаковое. Резисторы

серии

Считается, что резисторы

включены последовательно, когда ток течет через резисторы последовательно. Рассмотрим рисунок 6.2.2, на котором показаны три последовательно включенных резистора с приложенным напряжением, равным.Поскольку заряды проходят только по одному пути, ток через каждый резистор одинаков. Эквивалентное сопротивление набора резисторов при последовательном соединении равно алгебраической сумме отдельных сопротивлений.

(рисунок 6.2.2)

Рисунок 6.2.2 (a) Три резистора, последовательно подключенных к источнику напряжения. (b) Исходная схема сокращается до эквивалентного сопротивления и источника напряжения.

На рисунке 6.2.2 ток, идущий от источника напряжения, протекает через каждый резистор, поэтому ток через каждый резистор одинаков.Ток в цепи зависит от напряжения, подаваемого источником напряжения, и сопротивления резисторов. Для каждого резистора происходит падение потенциала, равное потере электрической потенциальной энергии при прохождении тока через каждый резистор. Согласно закону Ома падение потенциала на резисторе при протекании через него тока рассчитывается по формуле, где – ток в амперах (), а – сопротивление в омах (). Поскольку энергия сохраняется, а напряжение равно потенциальной энергии на заряд, сумма напряжения, приложенного к цепи источником, и падения потенциала на отдельных резисторах вокруг контура должны быть равны нулю:

Это уравнение часто называют законом петли Кирхгофа, который мы рассмотрим более подробно позже в этой главе.На рисунке 6.2.2 сумма падения потенциала каждого резистора и напряжения, подаваемого источником напряжения, должна равняться нулю:

Поскольку ток через каждый компонент одинаков, равенство можно упростить до эквивалентного сопротивления, которое представляет собой просто сумму сопротивлений отдельных резисторов.

Любое количество резисторов может быть подключено последовательно. Если резисторы соединены последовательно, эквивалентное сопротивление равно

.

(6.2.1)

Одним из результатов включения компонентов в последовательную цепь является то, что если что-то происходит с одним компонентом, это влияет на все остальные компоненты. Например, если несколько ламп подключены последовательно и одна лампа перегорела, все остальные лампы погаснут.

ПРИМЕР 6.2.1


Эквивалентное сопротивление, ток и мощность в последовательной цепи

Батарея с напряжением на клеммах подключена к цепи, состоящей из четырех и одного резистора, соединенных последовательно (рисунок 6.2.3). Предположим, что батарея имеет незначительное внутреннее сопротивление. (а) Рассчитайте эквивалентное сопротивление цепи. (б) Рассчитайте ток через каждый резистор. (c) Рассчитайте падение потенциала на каждом резисторе. (d) Определите общую мощность, рассеиваемую резисторами, и мощность, потребляемую батареей.

(рисунок 6.2.3)

Рисунок 6.2.3 Простая последовательная схема с пятью резисторами.
Стратегия

В последовательной цепи эквивалентное сопротивление представляет собой алгебраическую сумму сопротивлений.Ток в цепи можно найти из закона Ома и равен напряжению, деленному на эквивалентное сопротивление. Падение потенциала на каждом резисторе можно найти с помощью закона Ома. Мощность, рассеиваемая каждым резистором, может быть найдена с помощью, а общая мощность, рассеиваемая резисторами, равна сумме мощности, рассеиваемой каждым резистором. Мощность, обеспечиваемую аккумулятором, можно найти с помощью.

Решение

а. Эквивалентное сопротивление – это алгебраическая сумма сопротивлений:

.

г.Ток в цепи одинаков для каждого резистора в последовательной цепи и равен приложенному напряжению, деленному на эквивалентное сопротивление:

г. Падение потенциала на каждом резисторе можно найти с помощью закона Ома:

Обратите внимание, что сумма падений потенциала на каждом резисторе равна напряжению, подаваемому батареей.

г. Мощность, рассеиваемая резистором, равна, а мощность, отдаваемая аккумулятором, равна:

Значение

Есть несколько причин, по которым мы использовали бы несколько резисторов вместо одного резистора с сопротивлением, равным эквивалентному сопротивлению цепи.Возможно, резистора необходимого размера нет в наличии, или нам нужно отводить выделяемое тепло, или мы хотим минимизировать стоимость резисторов. Каждый резистор может стоить от нескольких центов до нескольких долларов, но при умножении на тысячи единиц экономия затрат может быть значительной.

ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 6.2

Некоторые гирлянды миниатюрных праздничных огней закорачиваются при перегорании лампочки. Устройство, вызывающее короткое замыкание, называется шунтом, который позволяет току течь по разомкнутой цепи.«Короткое замыкание» похоже на протягивание куска проволоки через компонент. Луковицы обычно сгруппированы в серии по девять луковиц. Если перегорает слишком много лампочек, в конце концов открываются шунты. Что вызывает это?

Кратко обозначим основные характеристики последовательно соединенных резисторов:

Сопротивления серии
  1. суммируются, чтобы получить эквивалентное сопротивление:

  2. Одинаковый ток протекает последовательно через каждый резистор.
  3. Отдельные последовательно включенные резисторы не получают полное напряжение источника, а делят его.Общее падение потенциала на последовательной конфигурации резисторов равно сумме падений потенциала на каждом резисторе.

Параллельные резисторы

На рисунке 6.2.4 показаны резисторы, включенные параллельно, подключенные к источнику напряжения. Резисторы включены параллельно, когда один конец всех резисторов соединен непрерывным проводом с незначительным сопротивлением, а другой конец всех резисторов также соединен друг с другом непрерывным проводом с незначительным сопротивлением.Падение потенциала на каждом резисторе одинаковое. Ток через каждый резистор можно найти с помощью закона Ома, где напряжение на каждом резисторе постоянно. Например, автомобильные фары, радио и другие системы подключены параллельно, так что каждая подсистема использует полное напряжение источника и может работать полностью независимо. То же самое и с электропроводкой в ​​вашем доме или любом здании.

(рисунок 6.2.4)

Рисунок 6.2.4 (a) Два резистора, подключенных параллельно источнику напряжения.(b) Исходная схема сокращается до эквивалентного сопротивления и источника напряжения.

Ток, протекающий от источника напряжения на рисунке 6.2.4, зависит от напряжения, подаваемого источником напряжения, и эквивалентного сопротивления цепи. В этом случае ток течет от источника напряжения и попадает в переход или узел, где цепь разделяется, протекая через резисторы и. По мере того, как заряды проходят от батареи, некоторые проходят через резистор, а некоторые – через резистор. Сумма токов, протекающих в переходе, должна быть равна сумме токов, текущих из перехода:

Это уравнение называется правилом соединения Кирхгофа и будет подробно обсуждено в следующем разделе.На рисунке 6.2.4 показано правило соединения. В этой схеме есть две петли, которые приводят к уравнениям и Обратите внимание, что напряжение на резисторах, включенных параллельно, одинаковое (), а ток является аддитивным:

Если обобщить на любое количество резисторов, эквивалентное сопротивление параллельного соединения связано с отдельными сопротивлениями соотношением

.

(6.2.2)

Это соотношение приводит к эквивалентному сопротивлению, которое меньше наименьшего из отдельных сопротивлений.Когда резисторы подключены параллельно, от источника течет больше тока, чем протекает для любого из них по отдельности, поэтому общее сопротивление ниже.

ПРИМЕР 6.2.2


Анализ параллельной цепи

Три резистора, и соединены параллельно. Параллельное соединение подключается к источнику напряжения. а) Какое эквивалентное сопротивление? (б) Найдите ток, подаваемый источником в параллельную цепь. (c) Рассчитайте токи в каждом резисторе и покажите, что в сумме они равны выходному току источника.(d) Рассчитайте мощность, рассеиваемую каждым резистором. (e) Найдите выходную мощность источника и покажите, что она равна общей мощности, рассеиваемой резисторами.

Стратегия

(a) Общее сопротивление для параллельной комбинации резисторов определяется с помощью.
(Обратите внимание, что в этих вычислениях каждый промежуточный ответ отображается с дополнительной цифрой.)

(b) Ток, подаваемый источником, можно найти из закона Ома, заменив полное сопротивление.

(c) Отдельные токи легко вычислить по закону Ома, поскольку каждый резистор получает полное напряжение.Полный ток – это сумма отдельных токов:.

(d) Мощность, рассеиваемую каждым резистором, можно найти с помощью любого из уравнений, связывающих мощность с током, напряжением и сопротивлением, поскольку все три известны. Давайте использовать, так как каждый резистор получает полное напряжение.

(e) Полная мощность также может быть рассчитана несколькими способами, используйте.

Решение

а. Общее сопротивление для параллельной комбинации резисторов находится с помощью уравнения 6.2.2.Ввод известных значений дает

Общее сопротивление с правильным количеством значащих цифр составляет. Как и предполагалось, меньше минимального индивидуального сопротивления.

г. Полный ток можно найти из закона Ома, заменив полное сопротивление. Это дает

Ток для каждого устройства намного больше, чем для тех же устройств, подключенных последовательно (см. Предыдущий пример). Схема с параллельным соединением имеет меньшее общее сопротивление, чем резисторы, включенные последовательно.

г. Отдельные токи легко вычислить по закону Ома, поскольку на каждый резистор подается полное напряжение. Таким образом,

Аналогично

и

Общий ток складывается из отдельных токов:

г. Мощность, рассеиваемую каждым резистором, можно найти с помощью любого из уравнений, связывающих мощность с током, напряжением и сопротивлением, поскольку все три известны.Давайте использовать, так как каждый резистор получает полное напряжение. Таким образом,

Аналогично

и

e. Суммарную мощность также можно рассчитать несколькими способами. Выбор и ввод общей текущей доходности

Значение

Общая мощность, рассеиваемая резисторами, также составляет:

Обратите внимание, что общая мощность, рассеиваемая резисторами, равна мощности, подаваемой источником.

ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 6.3


Рассмотрим одну и ту же разность потенциалов, приложенную к одним и тем же трем последовательно включенным резисторам. Будет ли эквивалентное сопротивление последовательной цепи больше, меньше или равно трем резисторам, включенным параллельно? Будет ли ток в последовательной цепи выше, ниже или равен току, обеспечиваемому тем же напряжением, приложенным к параллельной цепи? Как мощность, рассеиваемая последовательно подключенными резисторами, будет сравниваться с мощностью, рассеиваемой параллельно резисторами?

ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 6.4


Как бы вы использовали реку и два водопада, чтобы смоделировать параллельную конфигурацию двух резисторов? Как разрушается эта аналогия?

Суммируем основные характеристики резисторов параллельно:

  1. Эквивалентное сопротивление находится из

    и меньше любого отдельного сопротивления в комбинации.

  2. Падение потенциала на каждом параллельном резисторе одинаковое.
  3. Параллельные резисторы не получают суммарный ток каждый; они делят это.Ток, поступающий в параллельную комбинацию резисторов, равен сумме токов, протекающих через каждый резистор, включенный параллельно.

В этой главе мы представили эквивалентное сопротивление резисторов, соединенных последовательно, и резисторов, соединенных параллельно. Вы можете вспомнить, что в разделе «Емкость» мы ввели эквивалентную емкость конденсаторов, соединенных последовательно и параллельно. Цепи часто содержат как конденсаторы, так и резисторы. В таблице 6.2.1 приведены уравнения, используемые для эквивалентного сопротивления и эквивалентной емкости для последовательного и параллельного соединения.

(таблица 6.2.1)

Комбинация серий Параллельная комбинация
Эквивалентная емкость
Эквивалентное сопротивление

Таблица 10.1 Сводка по эквивалентному сопротивлению и емкости в последовательной и параллельной комбинациях

Сочетания последовательного и параллельного

Более сложные соединения резисторов часто представляют собой просто комбинации последовательного и параллельного соединения.Такие комбинации обычны, особенно если учесть сопротивление проводов. В этом случае сопротивление провода включено последовательно с другими сопротивлениями, включенными параллельно.

Комбинации последовательного и параллельного соединения можно уменьшить до одного эквивалентного сопротивления, используя методику, показанную на Рисунке 6.2.5. Различные части могут быть идентифицированы как последовательные или параллельные соединения, уменьшенные до их эквивалентных сопротивлений, а затем уменьшенные до тех пор, пока не останется единственное эквивалентное сопротивление. Процесс занимает больше времени, чем труден.Здесь мы отмечаем эквивалентное сопротивление как.

(рисунок 6.2.5)

Обратите внимание, что резисторы и включены последовательно. Их можно объединить в одно эквивалентное сопротивление. Один из методов отслеживания процесса – включить резисторы в качестве индексов. Здесь эквивалентное сопротивление и равно

.

Теперь схема сокращается до трех резисторов, показанных на Рисунке 6.2.5 (c). Перерисовывая, мы теперь видим, что резисторы и составляют параллельную цепь.Эти два резистора можно уменьшить до эквивалентного сопротивления:

.

Этот шаг процесса сокращает схему до двух резисторов, показанных на Рисунке 6.2.5 (d). Здесь схема сводится к двум резисторам, которые в данном случае включены последовательно. Эти два резистора можно уменьшить до эквивалентного сопротивления, которое является эквивалентным сопротивлением цепи:

Основная цель этого анализа схемы достигнута, и теперь схема сводится к одному резистору и одному источнику напряжения.

Теперь мы можем проанализировать схему. Ток, обеспечиваемый источником напряжения, равен. Этот ток проходит через резистор и обозначен как. Падение потенциала можно найти с помощью закона Ома:

Глядя на рис. 6.2.5 (c), остается отбросить параллельную комбинацию и. Проходной ток можно найти с помощью закона Ома:

Резисторы и включены последовательно, поэтому токи и равны

.

Используя закон Ома, мы можем найти падение потенциала на двух последних резисторах.Потенциальные падения равны и. Окончательный анализ – это посмотреть на мощность, подаваемую источником напряжения, и мощность, рассеиваемую резисторами. Мощность, рассеиваемая резисторами

Полная энергия постоянна в любом процессе. Следовательно, мощность, подаваемая источником напряжения, равна. Анализ мощности, подаваемой в схему, и мощности, рассеиваемой резисторами, является хорошей проверкой достоверности анализа; они должны быть равны.

ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 6.5


Рассмотрите электрические цепи в вашем доме. Приведите по крайней мере два примера схем, которые должны использовать комбинацию последовательных и параллельных схем для эффективной работы.

Практическое применение

Одним из следствий этого последнего примера является то, что сопротивление в проводах снижает ток и мощность, подаваемую на резистор. Если сопротивление провода относительно велико, как в изношенном (или очень длинном) удлинителе, то эти потери могут быть значительными. Если протекает большой ток, провал в проводах также может быть значительным и проявляться в виде тепла, выделяемого в шнуре.

Например, когда вы роетесь в холодильнике и включается мотор, свет холодильника на мгновение гаснет. Точно так же вы можете увидеть тусклый свет в салоне, когда вы запускаете двигатель вашего автомобиля (хотя это может быть связано с сопротивлением внутри самой батареи).

Что происходит в этих сильноточных ситуациях, показано на Рисунке 6.2.7. Устройство, представленное значком, имеет очень низкое сопротивление, поэтому при его включении протекает большой ток.Этот увеличенный ток вызывает большее падение в проводах, представленных значком, уменьшая напряжение на лампочке (которая есть), которое затем заметно гаснет.

(рисунок 6.2.7)

Рисунок 6.2.7 Почему свет тускнеет, когда включен большой прибор? Ответ заключается в том, что большой ток, потребляемый двигателем прибора, вызывает значительное падение напряжения в проводах и снижает напряжение на свету.

Стратегия решения проблем: последовательные и параллельные резисторы


  1. Нарисуйте четкую принципиальную схему, пометив все резисторы и источники напряжения.Этот шаг включает список известных значений проблемы, поскольку они отмечены на вашей принципиальной схеме.
  2. Определите, что именно необходимо определить в проблеме (определите неизвестные). Письменный список полезен.
  3. Определите, подключены ли резисторы последовательно, параллельно или в комбинации последовательно и параллельно. Изучите принципиальную схему, чтобы сделать эту оценку. Резисторы включены последовательно, если через них должен последовательно проходить один и тот же ток.
  4. Используйте соответствующий список основных функций для последовательных или параллельных подключений, чтобы найти неизвестные.Есть один список для серий, а другой – для параллелей.
  5. Проверьте, являются ли ответы разумными и последовательными.

ПРИМЕР 6.2.4


Объединение последовательных и параллельных цепей

Два резистора, соединенных последовательно, подключены к двум резисторам, включенным параллельно. Последовательно-параллельная комбинация подключается к батарее. Каждый резистор имеет сопротивление. Провода, соединяющие резисторы и аккумулятор, имеют незначительное сопротивление.Ток проходит через резистор. Какое напряжение подается от источника напряжения?

Стратегия

Используйте шаги предыдущей стратегии решения проблем, чтобы найти решение для этого примера.

Решение
  1. Нарисуйте четкую принципиальную схему (рисунок 6.2.8).

    (рисунок 6.2.8)

    Рисунок 6.2.8 Чтобы найти неизвестное напряжение, мы должны сначала найти эквивалентное сопротивление цепи.
  2. Неизвестно напряжение аккумулятора.Чтобы определить напряжение, подаваемое батареей, необходимо найти эквивалентное сопротивление.
  3. В этой схеме мы уже знаем, что резисторы и включены последовательно, а резисторы и включены параллельно. Эквивалентное сопротивление параллельной конфигурации резисторов и последовательно с последовательной конфигурацией резисторов и.
  4. Напряжение, подаваемое батареей, можно найти, умножив ток от батареи на эквивалентное сопротивление цепи.Ток от батареи равен току через и равен. Нам нужно найти эквивалентное сопротивление, уменьшив схему. Чтобы уменьшить схему, сначала рассмотрите два резистора, включенных параллельно. Эквивалентное сопротивление составляет. Эта параллельная комбинация включена последовательно с двумя другими резисторами, поэтому эквивалентное сопротивление цепи равно. Таким образом, напряжение, подаваемое батареей, составляет.
  5. Один из способов проверить соответствие ваших результатов – это рассчитать мощность, подаваемую батареей, и мощность, рассеиваемую резисторами.Мощность, подаваемая аккумулятором, составляет

    Поскольку они включены последовательно, сквозной ток равен сквозному току. Т.к. ток через каждый будет. Мощность, рассеиваемая резисторами, равна сумме мощности, рассеиваемой каждым резистором:


    Поскольку мощность, рассеиваемая резисторами, равна мощности, подаваемой батареей, наше решение кажется последовательным.

Значение

Если проблема имеет комбинацию последовательного и параллельного соединения, как в этом примере, ее можно уменьшить поэтапно, используя предыдущую стратегию решения проблемы и рассматривая отдельные группы последовательных или параллельных соединений.При поиске параллельного подключения необходимо соблюдать осторожность. Кроме того, единицы и числовые результаты должны быть разумными. Эквивалентное последовательное сопротивление должно быть больше, а эквивалентное параллельное сопротивление, например, должно быть меньше. Мощность должна быть больше для одних и тех же устройств, подключенных параллельно, по сравнению с последовательными и т. Д.

Кандела Цитаты

Лицензионный контент CC, особая атрибуция

  • Загрузите бесплатно по адресу http: // cnx.org/contents/[email protected] Получено с : http://cnx.org/contents/[email protected] Лицензия : CC BY: Attribution

10.3: Последовательные и параллельные резисторы

Цели обучения

К концу раздела вы сможете:

  • Определите термин эквивалентное сопротивление
  • Рассчитайте эквивалентное сопротивление резисторов, включенных последовательно
  • Вычислить эквивалентное сопротивление резисторов, включенных параллельно

В статье «Ток и сопротивление» мы описали термин «сопротивление» и объяснили основную конструкцию резистора.По сути, резистор ограничивает поток заряда в цепи и представляет собой омическое устройство, где \ (V = IR \). В большинстве схем имеется более одного резистора. Если несколько резисторов соединены вместе и подключены к батарее, ток, подаваемый батареей, зависит от эквивалентного сопротивления цепи.

Эквивалентное сопротивление комбинации резисторов зависит как от их индивидуальных значений, так и от способа их подключения. Самыми простыми комбинациями резисторов являются последовательное и параллельное соединение (Рисунок \ (\ PageIndex {1} \)).В последовательной схеме выходной ток первого резистора течет на вход второго резистора; следовательно, ток в каждом резисторе одинаков. В параллельной цепи все выводы резистора на одной стороне резисторов соединены вместе, а все выводы на другой стороне соединены вместе. В случае параллельной конфигурации каждый резистор имеет одинаковое падение потенциала на нем, и токи через каждый резистор могут быть разными, в зависимости от резистора.Сумма отдельных токов равна току, протекающему по параллельным соединениям.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): (a) При последовательном соединении резисторов ток одинаков в каждом резисторе. (b) При параллельном соединении резисторов напряжение на каждом резисторе одинаковое. Резисторы

серии

Считается, что резисторы

включены последовательно, когда ток течет через резисторы последовательно. Рассмотрим рисунок \ (\ PageIndex {2} \), на котором показаны три последовательно включенных резистора с приложенным напряжением, равным \ (V_ {ab} \).Поскольку заряды проходят только по одному пути, ток через каждый резистор одинаков. Эквивалентное сопротивление набора резисторов при последовательном соединении равно алгебраической сумме отдельных сопротивлений.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): (a) Три резистора, подключенные последовательно к источнику напряжения. (b) Исходная схема сокращается до эквивалентного сопротивления и источника напряжения.

На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) ток, идущий от источника напряжения, протекает через каждый резистор, поэтому ток через каждый резистор одинаков.Ток в цепи зависит от напряжения, подаваемого источником напряжения, и сопротивления резисторов. Для каждого резистора происходит падение потенциала, равное потере электрической потенциальной энергии при прохождении тока через каждый резистор. Согласно закону Ома, падение потенциала \ (V \) на резисторе при протекании через него тока рассчитывается по формуле \ (V = IR \), где \ (I \) – ток в амперах (\ (A \)), а \ (R \) – сопротивление в Ом \ ((\ Omega) \).N V_i = 0. \]

Это уравнение часто называют законом петли Кирхгофа, который мы рассмотрим более подробно позже в этой главе. На рисунке \ (\ PageIndex {2} \) сумма падения потенциала каждого резистора и напряжения, подаваемого источником напряжения, должна равняться нулю:

\ [\ begin {align *} V – V_1 – V_2 – V_3 & = 0, \\ [4pt] V & = V_1 + V_2 + V_3, \\ [4pt] & = IR_1 + IR_2 + IR_3, \ end { выровнять *} \]

Решение для \ (I \)

\ [\ begin {align *} I & = \ frac {V} {R_1 + R_2 + R_3} \\ [4pt] & = \ frac {V} {R_ {S}}. N R_i.\ label {серия эквивалентных сопротивлений} \]

Одним из результатов включения компонентов в последовательную цепь является то, что если что-то происходит с одним компонентом, это влияет на все остальные компоненты. Например, если несколько ламп подключены последовательно и одна лампа перегорела, все остальные лампы погаснут.

Пример \ (\ PageIndex {1} \): эквивалентное сопротивление, ток и мощность в последовательной цепи

Батарея с напряжением на клеммах 9 В подключена к цепи, состоящей из четырех последовательно соединенных резисторов \ (20 \, \ Omega \) и одного \ (10 ​​\, \ Omega \) (Рисунок \ (\ PageIndex {3 } \)).Предположим, что батарея имеет незначительное внутреннее сопротивление.

  1. Рассчитайте эквивалентное сопротивление цепи.
  2. Рассчитайте ток через каждый резистор.
  3. Рассчитайте падение потенциала на каждом резисторе.
  4. Определите общую мощность, рассеиваемую резисторами, и мощность, потребляемую батареей.
Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Простая последовательная схема с пятью резисторами.

Стратегия

В последовательной цепи эквивалентное сопротивление представляет собой алгебраическую сумму сопротивлений.2R \), а общая мощность, рассеиваемая резисторами, равна сумме мощности, рассеиваемой каждым резистором. Мощность, подаваемая батареей, можно найти с помощью \ (P = I \ epsilon \).

Решение

  1. Эквивалентное сопротивление – это алгебраическая сумма сопротивлений (Уравнение \ ref {серия эквивалентных сопротивлений}): \ [\ begin {align *} R_ {S} & = R_1 + R_2 + R_3 + R_4 + R_5 \\ [4pt ] & = 20 \, \ Омега + 20 \, \ Омега + 20 \, \ Омега + 20 \, \ Омега + 10 \, \ Омега = 90 \, \ Омега.2 (10 \, \ Omega) = 0,1 \, W, \ nonumber \] \ [P_ {рассеивается} = 0,2 \, W + 0,2 \, W + 0,2 \, W + 0,2 \, W + 0,1 \, W = 0,9 \, W, \ nonumber \] \ [P_ {источник} = I \ epsilon = (0,1 \, A) (9 \, V) = 0,9 \, W. \ nonumber \]

Значение

Есть несколько причин, по которым мы использовали бы несколько резисторов вместо одного резистора с сопротивлением, равным эквивалентному сопротивлению цепи. Возможно, резистора необходимого размера нет в наличии, или нам нужно отводить выделяемое тепло, или мы хотим минимизировать стоимость резисторов.Каждый резистор может стоить от нескольких центов до нескольких долларов, но при умножении на тысячи единиц экономия затрат может быть значительной.

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Некоторые гирлянды миниатюрных праздничных огней закорачиваются при перегорании лампочки. Устройство, вызывающее короткое замыкание, называется шунтом, который позволяет току течь по разомкнутой цепи. «Короткое замыкание» похоже на протягивание куска проволоки через компонент. Луковицы обычно сгруппированы в серии по девять луковиц.Если перегорает слишком много лампочек, в конце концов открываются шунты. Что вызывает это?

Ответ

Эквивалентное сопротивление девяти последовательно соединенных лампочек составляет 9 R . Ток равен \ (I = V / 9 \, R \). Если одна лампочка перегорит, эквивалентное сопротивление составит 8 R , и напряжение не изменится, но ток возрастет \ ((I = V / 8 \, R \). Чем больше лампочек перегорят, ток станет равным. В конце концов, ток становится слишком большим, что приводит к сгоранию шунта.№ Р_и. \]

  • Одинаковый ток протекает последовательно через каждый резистор.
  • Отдельные последовательно включенные резисторы не получают полное напряжение источника, а делят его. Общее падение потенциала на последовательной конфигурации резисторов равно сумме падений потенциала на каждом резисторе.
  • Параллельные резисторы

    На рисунке \ (\ PageIndex {4} \) показаны резисторы, включенные параллельно, подключенные к источнику напряжения. Резисторы включены параллельно, когда один конец всех резисторов соединен непрерывным проводом с незначительным сопротивлением, а другой конец всех резисторов также соединен друг с другом непрерывным проводом с незначительным сопротивлением.Падение потенциала на каждом резисторе одинаковое. Ток через каждый резистор можно найти с помощью закона Ома \ (I = V / R \), где напряжение на каждом резисторе постоянно. Например, автомобильные фары, радио и другие системы подключены параллельно, так что каждая подсистема использует полное напряжение источника и может работать полностью независимо. То же самое и с электропроводкой в ​​вашем доме или любом здании.

    Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Два резистора, подключенных параллельно источнику напряжения.(b) Исходная схема сокращается до эквивалентного сопротивления и источника напряжения.

    Ток, протекающий от источника напряжения на рисунке \ (\ PageIndex {4} \), зависит от напряжения, подаваемого источником напряжения, и эквивалентного сопротивления цепи. В этом случае ток течет от источника напряжения и попадает в переход или узел, где цепь разделяется, протекая через резисторы \ (R_1 \) и \ (R_2 \). По мере того, как заряды идут от аккумулятора, некоторые проходят через резистор \ (R_1 \), а некоторые – через резистор \ (R_2 \).Сумма токов, протекающих в переходе, должна быть равна сумме токов, текущих из перехода:

    \ [\ sum I_ {in} = \ sum I_ {out}. {- 1}.{-1}. \ label {10.3} \]

    Это соотношение приводит к эквивалентному сопротивлению \ (R_ {P} \), которое меньше наименьшего из отдельных сопротивлений. Когда резисторы подключены параллельно, от источника течет больше тока, чем протекает для любого из них по отдельности, поэтому общее сопротивление ниже.

    Пример \ (\ PageIndex {2} \): Анализ параллельной цепи

    Три резистора \ (R_1 = 1,00 \, \ Omega \), \ (R_2 = 2,00 \, \ Omega \) и \ (R_3 = 2,00 \, \ Omega \) подключены параллельно.Параллельное соединение подключается к источнику напряжения \ (V = 3,00 \, V \).

    1. Какое эквивалентное сопротивление?
    2. Найдите ток, подаваемый источником в параллельную цепь.
    3. Рассчитайте токи в каждом резисторе и покажите, что в сумме они равны выходному току источника.
    4. Рассчитайте мощность, рассеиваемую каждым резистором.
    5. Найдите выходную мощность источника и покажите, что она равна общей мощности, рассеиваемой резисторами.

    Стратегия

    (a) Общее сопротивление для параллельной комбинации резисторов определяется с помощью уравнения \ ref {10.3}. (Обратите внимание, что в этих расчетах каждый промежуточный ответ отображается с дополнительной цифрой.)

    (b) Ток, подаваемый источником, можно найти из закона Ома, заменив \ (R_ {P} \) на полное сопротивление \ (I = \ frac {V} {R_ {P}} \).

    (c) Отдельные токи легко вычислить по закону Ома \ (\ left (I_i = \ frac {V_i} {R_i} \ right) \), поскольку каждый резистор получает полное напряжение.{-1} = 0,50 \, \ Omega. \ Nonumber \] Общее сопротивление с правильным количеством значащих цифр равно \ (R_ {eq} = 0,50 \, \ Omega \). Как и предполагалось, \ (R_ {P} \) меньше наименьшего индивидуального сопротивления.

  • Полный ток можно найти из закона Ома, заменив полное сопротивление \ (R_ {P} \). Это дает \ [I = \ frac {V} {R_ {P}} = \ frac {3.00 \, V} {0.50 \, \ Omega} = 6.00 \, A. \ nonumber \] Текущий I для каждого устройства намного больше, чем для тех же устройств, подключенных последовательно (см. предыдущий пример).Схема с параллельным соединением имеет меньшее общее сопротивление, чем резисторы, включенные последовательно.
  • Отдельные токи легко вычислить по закону Ома, поскольку каждый резистор получает полное напряжение. Таким образом, \ [I_1 = \ frac {V} {R_1} = \ frac {3.00 \, V} {1.00 \, \ Omega} = 3.00 \, A. \ nonumber \] Аналогично, \ [I_2 = \ frac {V } {R_2} = \ frac {3.00 \, V} {2.00 \, \ Omega} = 1.50 \, A \ nonumber \] и \ [I_3 = \ frac {V} {R_3} = \ frac {3.00 \, V } {2.00 \, \ Omega} = 1.50 \, A. \ nonumber \] Полный ток – это сумма отдельных токов: \ [I_1 + I_2 + I_3 = 6.2} {2.00 \, \ Omega} = 4.50 \, W. \ nonumber \]
  • Общую мощность также можно рассчитать несколькими способами. Выбор \ (P = IV \) и ввод общей текущей доходности \ [P = IV = (6.00 \, A) (3.00 \, V) = 18.00 \, W. \ nonumber \]
  • Значение

    Общая мощность, рассеиваемая резисторами, также 18,00 Вт:

    \ [P_1 + P_2 + P_3 = 9,00 \, W + 4,50 \, W + 4,50 \, W = 18,00 \, W. \ nonumber \]

    Обратите внимание, что общая мощность, рассеиваемая резисторами, равна мощности, подаваемой источником.

    Упражнение \ (\ PageIndex {2A} \)

    Рассмотрим одну и ту же разность потенциалов \ ((V = 3,00 \, V) \), приложенную к одним и тем же трем последовательно включенным резисторам. Будет ли эквивалентное сопротивление последовательной цепи больше, меньше или равно трем резисторам, включенным параллельно? Будет ли ток в последовательной цепи выше, ниже или равен току, обеспечиваемому тем же напряжением, приложенным к параллельной цепи? Как мощность, рассеиваемая последовательно подключенными резисторами, будет сравниваться с мощностью, рассеиваемой параллельно резисторами?

    Раствор

    Эквивалент последовательной схемы будет \ (R_ {eq} = 1.00 \, \ Omega + 2.00 \, \ Omega + 2.00 \, \ Omega = 5.00 \, \ Omega \), что выше эквивалентного сопротивления параллельной цепи \ (R_ {eq} = 0.50 \, \ Omega \ ). Эквивалентное сопротивление любого количества резисторов всегда выше, чем эквивалентное сопротивление тех же резисторов, соединенных параллельно. Ток через последовательную цепь будет \ (I = \ frac {3.00 \, V} {5.00 \, \ Omega} = 0.60 \, A \), что меньше суммы токов, проходящих через каждый резистор в параллельная цепь, \ (I = 6.00 \, А \). Это неудивительно, поскольку эквивалентное сопротивление последовательной цепи выше. Ток при последовательном соединении любого количества резисторов всегда будет ниже, чем ток при параллельном соединении тех же резисторов, поскольку эквивалентное сопротивление последовательной цепи будет выше, чем параллельной цепи. Мощность, рассеиваемая последовательно подключенными резисторами, будет равна \ (P = 1,800 \, Вт \), что ниже мощности, рассеиваемой в параллельной цепи \ (P = 18.00 \, Вт \).

    Упражнение \ (\ PageIndex {2B} \)

    Как бы вы использовали реку и два водопада, чтобы смоделировать параллельную конфигурацию двух резисторов? Как разрушается эта аналогия?

    Раствор

    Река, текущая в горизонтальном направлении с постоянной скоростью, разделяется на две части и течет через два водопада. Молекулы воды аналогичны электронам в параллельных цепях. Количество молекул воды, которые текут в реке и падает, должно быть равно количеству молекул, которые текут над каждым водопадом, точно так же, как сумма тока через каждый резистор должна быть равна току, текущему в параллельном контуре.Молекулы воды в реке обладают энергией благодаря своему движению и высоте. Потенциальная энергия молекул воды в реке постоянна из-за их одинаковой высоты. Это аналогично постоянному изменению напряжения в параллельной цепи. Напряжение – это потенциальная энергия на каждом резисторе.

    При рассмотрении энергии аналогия быстро разрушается. В водопаде потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию молекул воды. В случае прохождения электронов через резистор падение потенциала преобразуется в тепло и свет, а не в кинетическую энергию электронов.

    Суммируем основные характеристики резисторов параллельно:

    1. Эквивалентное сопротивление находится по формуле \ ref {10.3} и меньше любого отдельного сопротивления в комбинации.
    2. Падение потенциала на каждом параллельном резисторе одинаковое.
    3. Параллельные резисторы не получают суммарный ток каждый; они делят это. Ток, поступающий в параллельную комбинацию резисторов, равен сумме токов, протекающих через каждый резистор, включенный параллельно.

    В этой главе мы представили эквивалентное сопротивление резисторов, соединенных последовательно, и резисторов, соединенных параллельно. Как вы помните, из раздела о емкости мы ввели эквивалентную емкость конденсаторов, соединенных последовательно и параллельно. Цепи часто содержат как конденсаторы, так и резисторы. Таблица \ (\ PageIndex {1} \) суммирует уравнения, используемые для эквивалентного сопротивления и эквивалентной емкости для последовательных и параллельных соединений.

    Таблица \ (\ PageIndex {1} \): сводка по эквивалентному сопротивлению и емкости в последовательной и параллельной комбинациях
    Комбинация серий Параллельная комбинация
    Эквивалентная емкость \ [\ frac {1} {C_ {S}} = \ frac {1} {C_1} + \ frac {1} {C_2} + \ frac {1} {C_3} +.N R_i \ nonumber \] \ [\ frac {1} {R_ {P}} = \ frac {1} {R_1} + \ frac {1} {R_2} + \ frac {1} {R_3} +. . . \ nonumber \]

    Сочетания последовательного и параллельного

    Более сложные соединения резисторов часто представляют собой просто комбинации последовательного и параллельного соединения. Такие комбинации обычны, особенно если учесть сопротивление проводов. В этом случае сопротивление провода включено последовательно с другими сопротивлениями, включенными параллельно.

    Комбинации последовательного и параллельного подключения можно свести к одному эквивалентному сопротивлению, используя методику, показанную на рисунке \ (\ PageIndex {5} \).Различные части могут быть идентифицированы как последовательные или параллельные соединения, уменьшенные до их эквивалентных сопротивлений, а затем уменьшенные до тех пор, пока не останется единственное эквивалентное сопротивление. Процесс занимает больше времени, чем труден. Здесь мы отмечаем эквивалентное сопротивление как \ (R_ {eq} \).

    Рисунок \ (\ PageIndex {5} \): (а) Исходная схема из четырех резисторов. (b) Шаг 1: резисторы \ (R_3 \) и \ (R_4 \) включены последовательно, и эквивалентное сопротивление равно \ (R_ {34} = 10 \, \ Omega \). (c) Шаг 2: сокращенная схема показывает, что резисторы \ (R_2 \) и \ (R_ {34} \) включены параллельно, с эквивалентным сопротивлением \ (R_ {234} = 5 \, \ Omega \).(d) Шаг 3: сокращенная схема показывает, что \ (R_1 \) и \ (R_ {234} \) включены последовательно с эквивалентным сопротивлением \ (R_ {1234} = 12 \, \ Omega \), которое является эквивалентное сопротивление \ (R_ {eq} \). (e) Уменьшенная схема с источником напряжения \ (V = 24 \, V \) с эквивалентным сопротивлением \ (R_ {eq} = 12 \, \ Omega \). Это приводит к току \ (I = 2 \, A \) от источника напряжения.

    Обратите внимание, что резисторы \ (R_3 \) и \ (R_4 \) включены последовательно. Их можно объединить в одно эквивалентное сопротивление.Один из методов отслеживания процесса – включить резисторы в качестве индексов. {- 1} = 5 \, \ Omega.\ nonumber \]

    Этот шаг процесса сокращает схему до двух резисторов, показанных на рисунке \ (\ PageIndex {5d} \). Здесь схема сводится к двум резисторам, которые в данном случае включены последовательно. Эти два резистора можно уменьшить до эквивалентного сопротивления, которое является эквивалентным сопротивлением цепи:

    \ [R_ {eq} = R_ {1234} = R_1 + R_ {234} = 7 \, \ Omega + 5 \ Omega = 12 \, \ Omega. \ nonumber \]

    Основная цель этого анализа схемы достигнута, и теперь схема сводится к одному резистору и одному источнику напряжения.

    Теперь мы можем проанализировать схему. Ток, обеспечиваемый источником напряжения, равен \ (I = \ frac {V} {R_ {eq}} = \ frac {24 \, V} {12 \, \ Omega} = 2 \, A \). Этот ток проходит через резистор \ (R_1 \) и обозначается как \ (I_1 \). Падение потенциала на \ (R_1 \) можно найти с помощью закона Ома:

    \ [V_1 = I_1R_1 = (2 \, A) (7 \, \ Omega) = 14 \, V. \ nonumber \]

    Глядя на рисунок \ (\ PageIndex {5c} \), это оставляет \ (24 \, V – 14 \, V = 10 \, V \) отбрасывать через параллельную комбинацию \ (R_2 \) и \ ( R_ {34} \).Ток через \ (R_2 \) можно найти по закону Ома:

    \ [I_2 = \ frac {V_2} {R_2} = \ frac {10 \, V} {10 \, \ Omega} = 1 \, A. \ nonumber \]

    Резисторы \ (R_3 \) и \ (R_4 \) включены последовательно, поэтому токи \ (I_3 \) и \ (I_4 \) равны

    .

    \ [I_3 = I_4 = I – I_2 = 2 \, A – 1 \, A = 1 \, A. \ nonumber \]

    Используя закон Ома, мы можем найти падение потенциала на двух последних резисторах. Потенциальные капли равны \ (V_3 = I_3R_3 = 6 \, V \) и \ (V_4 = I_4R_4 = 4 \, V \).2 (4 \, \ Omega) = 4 \, W, \\ [4pt] P_ {рассеивается} & = P_1 + P_2 + P_3 + P_4 = 48 \, W. \ end {align *} \]

    Полная энергия постоянна в любом процессе. Следовательно, мощность, подаваемая источником напряжения, составляет

    \ [\ begin {align *} P_s & = IV \\ [4pt] & = (2 \, A) (24 \, V) = 48 \, W \ end {align *} \]

    Анализ мощности, подаваемой в схему, и мощности, рассеиваемой резисторами, является хорошей проверкой достоверности анализа; они должны быть равны.

    Пример \ (\ PageIndex {3} \): объединение последовательных и параллельных цепей

    На рисунке \ (\ PageIndex {6} \) показаны резисторы, подключенные последовательно и параллельно.Мы можем считать \ (R_1 \) сопротивлением проводов, ведущих к \ (R_2 \) и \ (R_3 \).

    1. Найдите эквивалентное сопротивление цепи.
    2. Какое падение потенциала \ (V_1 \) на резисторе \ (R_1 \)?
    3. Найдите ток \ (I_2 \) через резистор \ (R_2 \).
    4. Какую мощность рассеивает \ (R_2 \)?
    Рисунок \ (\ PageIndex {6} \): Эти три резистора подключены к источнику напряжения так, чтобы \ (R_2 \) и \ (R_3 \) были параллельны друг другу, и эта комбинация была последовательно с \ (R_1 \).

    Стратегия

    (a) Чтобы найти эквивалентное сопротивление, сначала найдите эквивалентное сопротивление параллельного соединения \ (R_2 \) и \ (R_3 \). Затем используйте этот результат, чтобы найти эквивалентное сопротивление последовательного соединения с \ (R_1 \).

    (b) Ток через \ (R_1 \) можно найти с помощью закона Ома и приложенного напряжения. Ток через \ (R_1 \) равен току от батареи. Падение потенциала \ (V_1 \) на резисторе \ (R_1 \) (которое представляет собой сопротивление в соединительных проводах) можно найти с помощью закона Ома.{-1} = 5.10 \, \ Omega. \ Nonumber \] Общее сопротивление этой комбинации является промежуточным между значениями чистой серии и чисто параллельной (\ (20.0 \, \ Omega \) и \ (0.804 \, \ Omega \) ), соответственно).

  • Ток через \ (R_1 \) равен току, обеспечиваемому батареей: \ [I_1 = I = \ frac {V} {R_ {eq}} = \ frac {12.0 \, V} {5.10 \, \ Omega} = 2.35 \, A. \ nonumber \] Напряжение на \ (R_1 \) равно \ [V_1 = I_1R_1 = (2.35 \, A) (1 \, \ Omega) = 2.35 \, V. \ nonumber \] Напряжение, приложенное к \ (R_2 \) и \ (R_3 \), меньше напряжения, подаваемого батареей, на величину \ (V_1 \).Когда сопротивление провода велико, это может существенно повлиять на работу устройств, представленных \ (R_2 \) и \ (R_3 \).
  • Чтобы найти ток через \ (R_2 \), мы должны сначала найти приложенное к нему напряжение. Напряжение на двух параллельных резисторах одинаковое: \ [V_2 = V_3 = V – V_1 = 12.0 \, V – 2.35 \, V = 9.65 \, V. \ nonumber \] Теперь мы можем найти ток \ (I_2 \) через сопротивление \ (R_2 \) по закону Ома: \ [I_2 = \ frac {V_2} {R_2} = \ frac {9.65 \, V} {6.00 \, \ Omega} = 1.2 (6.00 \, \ Omega) = 15.5 \, W. \ nonumber \]
  • Значение

    Анализ сложных схем часто можно упростить, сведя схему к источнику напряжения и эквивалентному сопротивлению. Даже если вся схема не может быть сведена к одному источнику напряжения и одному эквивалентному сопротивлению, части схемы могут быть уменьшены, что значительно упрощает анализ.

    Упражнение \ (\ PageIndex {3} \)

    Рассмотрите электрические цепи в вашем доме.Приведите по крайней мере два примера схем, которые должны использовать комбинацию последовательных и параллельных схем для эффективной работы.

    Раствор

    Все цепи верхнего освещения параллельны и подключены к основному питанию, поэтому при перегорании одной лампочки все верхнее освещение не гаснет. У каждого верхнего света будет по крайней мере один переключатель, включенный последовательно с источником света, поэтому вы можете включать и выключать его.

    В холодильнике есть компрессор и лампа, которая загорается при открытии дверцы.Обычно для подключения холодильника к стене используется только один шнур. Цепь, содержащая компрессор, и цепь, содержащая цепь освещения, параллельны, но есть переключатель, включенный последовательно со светом. Термостат управляет переключателем, который включен последовательно с компрессором, чтобы контролировать температуру холодильника.

    Практическое применение

    Одним из следствий этого последнего примера является то, что сопротивление в проводах снижает ток и мощность, подаваемую на резистор.Если сопротивление провода относительно велико, как в изношенном (или очень длинном) удлинителе, то эти потери могут быть значительными. Если потребляется большой ток, падение IR в проводах также может быть значительным и может проявляться из-за тепла, выделяемого в шнуре.

    Например, когда вы роетесь в холодильнике и включается мотор, свет холодильника на мгновение гаснет. Точно так же вы можете увидеть тусклый свет в салоне, когда вы запускаете двигатель вашего автомобиля (хотя это может быть связано с сопротивлением внутри самой батареи).

    Что происходит в этих сильноточных ситуациях, показано на рисунке \ (\ PageIndex {7} \). Устройство, обозначенное символом \ (R_3 \), имеет очень низкое сопротивление, поэтому при его включении протекает большой ток. Этот увеличенный ток вызывает большее падение IR в проводах, обозначенных \ (R_1 \), снижая напряжение на лампочке (которое составляет \ (R_2 \)), которое затем заметно гаснет.

    Рисунок \ (\ PageIndex {7} \): Почему свет тускнеет, когда включен большой прибор? Ответ заключается в том, что большой ток, потребляемый двигателем прибора, вызывает значительное падение IR в проводах и снижает напряжение на свету.

    Стратегия решения проблем: последовательные и параллельные резисторы

    1. Нарисуйте четкую принципиальную схему, обозначив все резисторы и источники напряжения. Этот шаг включает список известных значений проблемы, поскольку они отмечены на вашей принципиальной схеме.
    2. Определите, что именно необходимо определить в проблеме (определите неизвестные). Письменный список полезен.
    3. Определите, подключены ли резисторы последовательно, параллельно или в комбинации последовательно и параллельно.Изучите принципиальную схему, чтобы сделать эту оценку. Резисторы включены последовательно, если через них должен последовательно проходить один и тот же ток.
    4. Используйте соответствующий список основных функций для последовательных или параллельных подключений, чтобы найти неизвестные. Есть один список для серий, а другой – для параллелей.
    5. Проверьте, являются ли ответы разумными и последовательными.

    Пример \ (\ PageIndex {4} \): объединение последовательных и параллельных цепей

    Два резистора, соединенных последовательно \ ((R_1, \, R_2) \), соединены с двумя резисторами, включенными параллельно \ ((R_3, \, R_4) \).Последовательно-параллельная комбинация подключается к батарее. Каждый резистор имеет сопротивление 10,00 Ом. Провода, соединяющие резисторы и аккумулятор, имеют незначительное сопротивление. Через резистор \ (R_1 \) проходит ток 2,00 А. Какое напряжение подается от источника напряжения?

    Стратегия

    Используйте шаги предыдущей стратегии решения проблем, чтобы найти решение для этого примера.

    Решение

    Рисунок \ (\ PageIndex {8} \): Чтобы найти неизвестное напряжение, мы должны сначала найти эквивалентное сопротивление цепи.
    1. Нарисуйте четкую принципиальную схему (Рисунок \ (\ PageIndex {8} \)).
    2. Неизвестно напряжение аккумулятора. Чтобы определить напряжение, подаваемое батареей, необходимо найти эквивалентное сопротивление.
    3. В этой схеме мы уже знаем, что резисторы \ (R_1 \) и \ (R_2 \) включены последовательно, а резисторы \ (R_3 \) и \ (R_4 \) включены параллельно. Эквивалентное сопротивление параллельной конфигурации резисторов \ (R_3 \) и \ (R_4 \) последовательно с последовательной конфигурацией резисторов \ (R_1 \) и \ (R_2 \).{-1} = 5,00 \, \ Омега. \ nonumber \] Эта параллельная комбинация включена последовательно с двумя другими резисторами, поэтому эквивалентное сопротивление схемы равно \ (R_ {eq} = R_1 + R_2 + R_ {34} = (25.00 \, \ Omega \). поэтому напряжение, подаваемое батареей, равно \ (V = IR_ {eq} = 2.00 \, A (25.00 \, \ Omega) = 50.00 \, V \).
    4. Один из способов проверить соответствие ваших результатов – это рассчитать мощность, подаваемую батареей, и мощность, рассеиваемую резисторами. Мощность, обеспечиваемая аккумулятором, равна \ (P_ {batt} = IV = 100.2R_4 \\ [4pt] & = 40.00 \, W + 40.00 \, W + 10.00 \, W + 10.00 \, W = 100. \, W. \ end {align *} \]

      Поскольку мощность, рассеиваемая резисторами, равна мощности, обеспечиваемой батареей, наше решение кажется последовательным.

      Значение

      Если проблема имеет комбинацию последовательного и параллельного соединения, как в этом примере, ее можно уменьшить поэтапно, используя предыдущую стратегию решения проблемы и рассматривая отдельные группы последовательных или параллельных соединений.При нахождении \ (R_ {eq} \) для параллельного соединения необходимо с осторожностью относиться к обратному. Кроме того, единицы и числовые результаты должны быть разумными. Эквивалентное последовательное сопротивление должно быть больше, а эквивалентное параллельное сопротивление, например, должно быть меньше. Мощность должна быть больше для одних и тех же устройств, подключенных параллельно, по сравнению с последовательными и т. Д.

      Авторы и авторство

      • Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами.Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

      Резисторы

      в схемах – Практика – Физический гипертекст

      Давайте начнем процесс с комбинирования резисторов. В этой схеме четыре последовательных пары.

      слева
      R с = 3 Ом + 1 Ом
      R с = 4 Ом
      R с = 4 Ом + 2 Ом
      R s = 6 Ом
      правый
      R с = 2 Ом + 3 Ом
      R с = 5 Ом
      R с = 1 Ом + 4 Ом
      R s = 5 Ом

      Эти пары образуют две параллельные цепи, одну слева и одну справа.

      слева
      1 = 1 + 1
      R p 4 Ом 6 Ом
      R p = 12 Ом = 2,4 Ом
      5
      правый
      1 = 1 + 1
      R p 5 Ом 5 Ом
      R p = 5 Ом = 2.5 Ом
      2

      Каждый набор из четырех резисторов включен последовательно с другим.

      слева
      R с = 2,4 Ом + 0,6 Ом
      R с = 3 Ом
      правый
      R с = 2,5 Ом + 0,5 Ом
      R с = 3 Ом

      Левая и правая половины цепи параллельны друг другу и батарее.

      1 = 1 + 1 = 2
      R p 3 Ом 3 Ом 3 Ом
      R p = 3 Ом = 1,5 Ом
      2

      Теперь, когда у нас есть эффективное сопротивление всей цепи, давайте определим ток от источника питания, используя закон Ома.

      I итого = В всего + 24 В = 16 А
      R итого 1,5 Ом

      Теперь пройдемся по цепи (не буквально, конечно). На каждом соединении ток будет делиться: больше по пути с меньшим сопротивлением и меньше по пути с большим сопротивлением. Поскольку заряд не протекает нигде в полной цепи, ток будет одинаковым для всех элементов, последовательно соединенных друг с другом.

      Левая и правая половины схемы идентичны по общему сопротивлению, что означает, что ток будет равномерно делиться между ними.


      8 A для резистора 0,6 Ом
      на слева .

      8 A для резистора 0,5 Ом
      на правой стороне .

      С каждой стороны ток снова делится на две параллельные ветви.

      Ветви на слева имеют сопротивления в соотношении…
      R 1 и 3 = 4 Ом + 2
      R 2 и 4 6 Ом 3

      что означает, что токи разделятся в соотношении…
      для резисторов 1 Ом и 3 Ом
      на слева .
      для резисторов 2 Ом и 4 Ом
      на слева .
      Ветви на правом идентичны, поэтому ток разделяется на две равные половины.
      для резисторов 2 Ом и 3 Ом
      на правой стороне .
      для резисторов 1 Ом и 4 Ом
      на справа .

      Сопротивление | электроника | Britannica

      Узнайте, как сопротивление влияет на поток электронов в электрической цепи

      В каждой электрической цепи есть некоторое сопротивление потоку электрического тока, даже в материалах, которые являются хорошими проводниками.

      Encyclopædia Britannica, Inc. См. Все видео по этой статье

      Сопротивление , в электричестве, свойство электрической цепи или ее части, которая преобразует электрическую энергию в тепловую энергию в противодействии электрическому току.Сопротивление включает столкновения заряженных частиц с током с неподвижными частицами, составляющими структуру проводников. Сопротивление часто считается локализованным в таких устройствах, как лампы, нагреватели и резисторы, в которых оно преобладает, хотя оно характерно для каждой части цепи, включая соединительные провода и линии электропередачи.

      Рассеяние электрической энергии в виде тепла, даже если оно небольшое, влияет на величину электродвижущей силы или управляющего напряжения, необходимого для создания заданного тока в цепи.Фактически, электродвижущая сила В, (измеренная в вольтах) в цепи, деленная на ток I (амперы), протекающий через эту цепь, количественно определяет величину электрического сопротивления R. Точнее, R = В / I. Таким образом, если 12-вольтовая батарея постоянно пропускает двухамперный ток по длине провода, провод имеет сопротивление шесть вольт на ампер или шесть Ом. Ом – это общепринятая единица электрического сопротивления, эквивалентная одному вольту на ампер и обозначаемая заглавной греческой буквой омега (Ом).Сопротивление провода прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально его площади поперечного сечения. Сопротивление также зависит от материала проводника. См. Удельное сопротивление .

      Сопротивление проводника или элемента схемы обычно увеличивается с повышением температуры. При охлаждении до крайне низких температур некоторые проводники имеют нулевое сопротивление. В этих веществах, называемых сверхпроводниками, продолжают течь токи после снятия приложенной электродвижущей силы.

      Величина, обратная сопротивлению, 1/ R, , называется проводимостью и выражается в единицах обратного сопротивления, называемых mho.

      Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

      Что такое сопротивление? – Основы схемотехники

      В предыдущих статьях мы обсуждали напряжение и ток. На этот раз мы поговорим о третьем фундаментальном понятии в электронике – сопротивлении. В самом простом определении сопротивление – это мера сопротивления току в электрической цепи.Но давайте подробнее рассмотрим, что это значит!

      Немного из истории

      В 1827 году Джордж Ом открыл и ввел термин электрическое сопротивление. Эта концепция имеет сходные параллели с механическим термином трение. После того, как Алессандро Вольта изобрел первую электрохимическую батарею, Ом использовал ее в качестве основы для многих своих экспериментов, которые включали установление взаимосвязи между разностью потенциалов и током. Он обнаружил, что ток и напряжение прямо пропорциональны, и это соотношение было названо законом Ома.Он обнаружил, что сопротивление – это соотношение между напряжением и током, как показано в его уравнении ниже:

      Факторы, определяющие сопротивление

      Сопротивление возникает, когда электроны не могут свободно перемещаться по проводнику. Обычно это происходит из-за отсутствия свободных валентных электронов во многих структурах. Это приводит к увеличению столкновений между электронами и ионами в материале. Когда происходят эти столкновения, кинетическая энергия электронов преобразуется в тепловую, поэтому, когда большие токи сталкиваются с высоким сопротивлением, выделяется много тепла.

      На сопротивление проводника влияют три фактора:

      • Длина проводника (L)
      • Площадь поперечного сечения проводника (A)
      • Удельное сопротивление материала проводника (ρ)

      Это уравнение ниже показывает взаимосвязь между этими факторами:

      Длина

      Длина проводника влияет на значение его сопротивления. Чем длиннее проводник, тем больше сопротивление.Это потому, что электроны сталкиваются с большим количеством ионов по мере прохождения. Следовательно, длина проводника пропорциональна сопротивлению проводника.

      Площадь поперечного сечения

      Диаметр или площадь поперечного сечения проводника также влияет на значение его сопротивления. Чем больше диаметр провода или CSA проводника, тем меньше сопротивление проводника. Сопротивление возникает из-за столкновения ионов / электронов, и если CSA проводника увеличивается, зазор между электронами также увеличивается.Теперь это уменьшает количество происходящих столкновений, тем самым уменьшая сопротивление проводника.

      Удельное сопротивление

      Третий фактор, влияющий на сопротивление проводника, – это удельное сопротивление материала при прохождении тока (проводника). У разных материалов разные значения удельного сопротивления. Как показано в приведенном выше уравнении, сопротивление прямо пропорционально удельному сопротивлению.

      Резистор с Типичный резистор, используемый в схемах DIY

      Резистор – это пассивный электрический компонент, который добавляет определенное значение сопротивления электрической цепи.Резисторы используются, среди прочего, для уменьшения протекания тока, регулировки напряжений. Резистор преобразует электрическую энергию в тепло и обычно состоит из нескольких медных витков. Толщина и длина этой медной катушки определяют фактическое значение сопротивления. Поэтому резисторы используются почти во всех электронных устройствах и гаджетах, поскольку они служат одним из самых фундаментальных компонентов электрических цепей.

      Рассеиваемая мощность

      Как упоминалось ранее, резисторы работают за счет рассеивания мощности путем преобразования электрической энергии в тепловую.Используйте следующее уравнение для расчета потерь мощности:

      Определение потерь мощности резистора также важно, поскольку разные резисторы имеют разные номинальные мощности. Если расчетная потеря мощности резистора в цепи превышает номинальную мощность резистора, резистор, скорее всего, выйдет из строя из-за перегрева.

      Пример задачи

      Чтобы рассчитать мощность, рассеиваемую резистором в приведенной выше схеме, нам нужно определить величину тока, протекающего по цепи.Это можно рассчитать с помощью закона Ома, где I = V / R. Следовательно, 9/50 = 0,18 А. Используя уравнение P = IV, мы получаем, что мощность, рассеиваемая указанным выше резистором, составляет 1,62 Вт. Это означает, что номинальная мощность резистора должна быть больше 1,62 Вт, чтобы избежать перегрева.

      Резисторы в схемах

      Когда дело доходит до установки резисторов в цепи, существует две основные конфигурации: последовательно или параллельно.

      Цепь серии

      В последовательной цепи резисторы выстроены один за другим.В этой конфигурации ток по всей цепи остается постоянным. Однако разность потенциалов между каждым резистором может варьироваться в зависимости от номинала каждого резистора.

    Оставить комментарий