22 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Две одинаковые лампы л1 л2 подключены источнику тока

Две одинаковые лампы л1 л2 подключены источнику тока

С1-1. На фотографии изображена электрическая цепь, состоящая из резистора, реостата, ключа, цифровых вольтметра, подключенного к батарее, и амперметра. Используя законы постоянного тока, объясните, как изменится (увеличится или уменьшится) сила тока в цепи и напряжение на батарее при перемещении движка реостата в крайнее правое положение.

С1-2. На фотографии изображена электрическая цепь, состоящая из резистора, реостата, ключа, цифровых вольтметра, подключенного к батарее, и амперметра. Используя законы постоянного тока, объясните, как изменится (увеличится или уменьшится) сила тока в цепи и напряжение на батарее при перемещении движка реостата в крайнее левое положение.

С1-4. На рисунке показана электрическая цепь, содержащая источник тока (с внутренним сопротивлением, два резистора, конденсатор, ключ К, а также амперметр и идеальный вольтметр. Как изменятся показания амперметра и вольтметра в результате замыкания ключа К? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.

С4-6. При коротком замыкании выводов аккумулятора сила тока в цепи равна 12 А. При подключении к выводам аккумулятора электрической лампы электрическим сопротивлением 5 Ом сила тока в цепи равна 2 А. По результатам этих экспериментов определите внутреннее сопротивление аккумулятора.

С4-7. При коротком замыкании клемм аккумулятора сила тока в цепи равна 20 А. При подключении к клеммам аккумулятора электрической лампы с электрическим сопротивлением нити 5,4 Ом сила тока в цепи равна 2 А. По этим результатам измерений определите ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора.

С4-11. К однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 40 м приложили разность потенциалов 10 В. Каким будет изменение температуры проводника ΔT за 15 с? Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди 1,7 · 10 8 Ом · м)

С4-13. Два последовательно соединённых гальванических элемента с одинаковыми ЭДС (см. рисунок) замкнуты на параллельно соединённые резисторы, сопротивления которых R1 = 3 Ом, R2 = 6 Ом. Внутреннее сопротивление первого элемента r1 = 0,8 Ом. Чему равно внутреннее сопротивление r2 второго элемента, если напряжение на его зажимах равно нулю?

С4-14. При изучении закона Ома для полной электрической цепи ученик исследовал зависимость напряжения на полюсах источника тока от силы тока во внешней цепи (см. рисунок).Внутреннее сопротивление источника не зависит от силы тока. Сопротивление вольтметра велико, сопротивление амперметра пренебрежимо мало. При силе тока в цепи 1 А вольтметр показывал напряжение 4,4 В, а при силе тока 2 А – напряжение 3,3 В. Определите, какую силу тока покажет амперметр при показаниях вольтметра, равных 1,0 В.

С4-15. В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут. Заряд конденсатора q = 2 мкКл, ЭДС батарейки ε = 24 В, ее внутреннее сопротивление r = 5 Ом, сопротивление резистора R = 25 Ом. Найдите количество теплоты, которое выделяется на резисторе после размыкания ключа К в результате разряда конденсатора. Потерями на излучение пренебречь.

С4-16. В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут. ЭДС батарейки ε = 24 В, сопротивление резистора R = 25 Ом, заряд конденсатора 2 мкКл. После размыкания ключа К в результате разряда конденсатора на резисторе выделяется количество теплоты 20 мкДж. Найдите внутреннее сопротивление батарейки r .

С4-19. К источнику тока с ЭДС ε = 9 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом подключили параллельно соединенные резистор с сопротивлением R = 8 Ом и плоский конденсатор, расстояние между пластинами которого d = 0,002 м. Какова напряженность электрического поля между пластинами конденсатора?

С4-21. Конденсатор емкостью 2 мкФ присоединен к источнику постоянного тока с ЭДС 3,6 В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Сопротивления резисторов R1 = 4 Ом, R2 = 1 Ом, R3 = 3 Ом. Каков заряд на левой обкладке конденсатора?

С4-22. К источнику тока с внутренним сопротивлением r = 1,5 Ом подключен реостат, сопротивление которого можно изменять в пределах от 1 Ом до 10 Ом. Максимальная мощность, выделяемая на реостате, Р = 37,5 Вт. Чему равна ЭДС источника тока?

С4-23. Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника ε = 6 В, его внутреннее сопротивление r = 2 Ом. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 до 5 Ом. Чему равна максимальная мощность тока, выделяемая на реостате?

С4-24. Электрическая цепь состоит из источника тока с конечным внутренним сопротивлением и реостата. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 Ом до 5 Ом. Максимальная мощность тока Р max , выделяющаяся на реостате, равна 4,5 Вт и достигается при сопротивлении реостата R = 2 Ом. Какова ЭДС источника?

С4-25. Реостат R подключен к источнику тока с ЭДС ε и внутренним сопротивлением r (см. рисунок). Зависимость силы тока в цепи от сопротивления реостата представлена на графике. Найдите сопротивление реостата, при котором мощность тока, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника, равна 8 Вт.

С4-26. При проведении лабораторной работы ученик собрал электрическую цепь по схеме, на рисунке. Сопротивления R1 и R 2 равны 20 Ом и 150 Ом соответственно. Сопротивление вольтметра равно 10 кОм, а амперметра — 0,4 Ом. ЭДС источника равна 36 В, а его внутреннее сопротивление — 1 Ом.. На рисунке показаны шкалы приборов с показаниями, которые получил ученик. Исправны ли приборы или же какой-то из них даёт неверные показания?

С4-30. На фотографии представлена установка, в которой электродвигатель (1) с помощью нити (2) равномерно перемещает каретку (3) вдоль направляющей горизонтальной линейки. При прохождении каретки мимо датчика А секундомер (4) включается, а при прохождении каретки мимо датчика В секундомер выключается.

После измерения силы тока (6), напряжения (7) и времени (дисплей 5) ученик с помощью динамометра измерил силу трения скольжения каретки по направляющей. Она оказалась равной 0,4 Н. Рассчитайте отношение A работы силы упругости нити к работе электрического тока во внешней цепи.

С4-31. На фотографии представлена установка, в которой электродвигатель (1) с помощью нити (2) равномерно перемещает каретку (3) вдоль направляющей горизонтальной линейки. При прохождении каретки мимо датчика А секундомер (4) включается, а после прохождения каретки мимо датчика В – выключается. Показания секундомера после прохождения датчика В показаны на дисплее рядом с секундомером. Сила трения скольжения каретки по направляющей была измерена с помощью динамометра. Она оказалась равной 0,4 Н. Чему равно напряжение на двигателе, если при силе тока, зафиксированной амперметром (5), работа силы упругости нити составляет 5% от работы источника тока во внешней цепи?

С4-35. При проведении лабораторной работы ученик собрал электрическую цепь по схеме на рисунке.

С4-21. В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диодов в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном — многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке А — положительного, а к точке В — отрицательного полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая в цепи мощность равна 7,2 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая в цепи мощность равна 14,4 Вт. Укажите условия протекания тока через диоды и резисторы в обоих случаях и определите сопротивление резисторов в этой цепи.

Шаг за шагом

Делитель и шунт

А теперь вернемся к рассматриваемой нами цепи, в которую входят две соединенные последовательно лампочки Л1 и Л2 (рис. 11). Мы знаем, что величина э.д.с, выраженная в вольтах, показывает, какую работу источник тока может совершить (и совершит при подключенной цепи!), перемещая заряд, равный 1 к от одного своего электрода к другому. Электродвижущая сила нашей батарейки — 4,5 в, и это значит, что, перемещая по цепи каждый кулон зарядов, она выполняет работу 4,5 дж.

Раньше, когда у нас была одна лампочка, то было ясно, что вся эта работа будет затрачена на то, чтобы преодолеть сопротивление ее нити, с выделением определенного количества тепла. Теперь же, когда у нас две лампочки, источнику тока придется преодолеть сопротивление каждой из них, причем общая работа по перемещению одного кулона по всей цепи все равно будет равна величине э.д.с. Если лампочки Л1 и Л2 одинаковые, то, очевидно, на каждую из них будет затрачена половина э.д.с. батареи, то есть заряд в 1 к, проходя по нити одной из этих лампочек, выполнит работу 2,25 дж (рис. 15, левая схема). Та часть общей работы, которая затрачивается на преодоление какого-либо участка цепи, называется падением напряжения или просто напряжением на этом участке и обозначается буквой U.

Читать еще:  Выключатель с резистором для светодиодных ламп

Поскольку напряжение и говорит о работе, которая приходится на один кулон движущихся зарядов, то оно так ( же, как и э.д.с, измеряется в вольтах: если на перемещение заряда в 1 к по какому-либо участку цепи затрачивается работа в 1 дж, то напряжение на этом участке равно 1 в. Если э.д.с. батареи равна 4,5 в, то при одинаковых лампочках Л1 и Л2 падение напряжения на каждой из них составит 2,25 в.

Напряжение на участке цепи тем больше, чем больше сопротивление этого участка и чем больше проходящий по нему ток I. Эта зависимость называется законом Ома для участка цепи и выражается простой формулой:

Из этой формулы легко получить две другие, позволяющие вычислить I и R (листы 26, 27).

То, что напряжение на участке цепи зависит от сопротивления, вполне понятно: чем больше сопротивление участка, тем большая часть общей работы будет затрачена на то, чтобы преодолеть именно это сопротивление. Но почему напряжение зависит от тока?

Дело в том, что величина тока I также характеризует ту работу, которую выполняют движущиеся заряды. Если ток большой, то заряды двигаются быстро и каждый из них выполнит сравнительно большую работу. Слабый ток свидетельствует о том, что энергия движущихся зарядов невелика и, проходя по какому-нибудь участку цепи, большой работы они выполнить не смогут.

Несколько раньше, говоря о работе, затрачиваемой на преодоление сопротивления, вместо слов «падение напряжения» мы начали применять слово «напряжение». Внимательный читатель мог сразу же усмотреть в этом большую неточность, так как подобная замена равносильна, например, тому, что вместо слов «потеря энергии» употребить слово «энергия». Однако, применяя термин «напряжение» вместо «падение напряжения», мы не допустили никакой неточности. Дело в том, что участок цепи, на котором падает (теряется) определенное напряжение, можно рассматривать как своеобразный источник тока с вполне определенной величиной э.д.с.

Для того чтобы понять это, нужно прежде всего выяснить, как распределяется в электрической цепи тот избыток положительных и отрицательных зарядов, который появляется в батарее в результате химических реакций. Если вы думаете, что избыточные заряды собраны только на электродах гальванического элемента, то вы глубоко ошибаетесь.

Представьте себе, что вы должны на санях спуститься со снежной горы по «дороге», имеющей такой профиль: сначала высокий и отвесный спуск, попросту говоря, высокий обрыв, потом абсолютно ровный участок и, наконец, опять обрыв. Совершенно ясно, что если вы каким-то чудом уцелеете после первого обрыва, то по ровному участку ваши сани сами не пойдут — сани двигаются только тогда, когда есть какой-нибудь уклон (рис. 14).

То же самое произошло бы с электронами, образующими ток, если бы все избыточные заряды накапливались на электродах батарейки: переход электронов с «минуса» батареи, где их много, в провод цепи равносилен падению саней с обрыва, а дальше по проводам и особенно через лампочку ничем не подталкиваемые электроны двигаться не смогут, так же как сани сами по себе не могут двигаться по ровной местности. Для того чтобы сани двигались все время, нужно, чтобы все участки дороги имели уклон.

Точно так же электроны двигаются по всей цепи лишь в том случае, если на концах любого ее участка имеется избыток или недостаток зарядов, то есть если на этом участке действует какая-то электродвижущая сила и выполняется работа для преодоления встречающегося сопротивления. Вот эту-то электродвижущую силу мы и называем напряжением на участке цепи. Термин «э.д.с.» применяется только по отношению к самому источнику тока, да и то лишь в том случае, когда к нему не подключена электрическая цепь.

Но откуда берутся в электрической цепи избыточные заряды, которые могут создавать напряжение на отдельных участках? Ну конечно же, это «продукция» нашей батарейки, результат происходящих в ней химических реакций. Лишние электроны, так же, как и атомы с недостающими электронами, не концентрируются только на электродах батарейки — в цепи «обрывов» нет! Сразу же после подключения батарейки с ее отрицательного электрода в один конец цепи моментально «хлынут» электроны, а с другого конца цепи электроны так же стремительно уйдут на положительный электрод, оставив в проводниках лишние положительные ионы. В результате этого избыточные заряды, появляющиеся на электродах батарейки, мгновенно распределяются по всей замкнутой цепи. Где бы ни находился электрон, он всегда «подталкивается» по направлению от отрицательного электрода к положительному, так же как сани по наклонной дороге все время катятся сверху вниз.

Для того чтобы картина спуска саней больше походила на движение электронов в цепи, нужно представить себе, что сани спускаются не по снегу, а по дороге с участками из различных шероховатых материалов, например из асфальта, дерева, листового железа и т. п., аналогично тому, как движущиеся электроны на различных участках цепи преодолевают разное сопротивление проводника.

Для того чтобы сани по всему пути двигались с одинаковой скоростью участки из более скользкого материала должны иметь меньший уклон. Точно так же напряжение на том или ином участке электрической цепи должно быть тем больше, чем больше сопротивление этого участка. Только при этом условии скорость движения электронов, то есть величина тока, во всей цепи будет неизменной. А то, что ток в любой точке цепи должен быть одинаковым, не требует особых пояснений. Ведь если в какой-нибудь точке цепи электроны вдруг начнут двигаться медленней, то электроны будут здесь непрерывно накапливаться, и через некоторое время этот участок станет источником тока. А такого, конечно, не бывает.

В замкнутой электрической цепи избыточные заряды, поступающие от батарейки, сами распределяются так, что во всех точках этой цепи протекает одинаковой силы ток. При этом, естественно, на участках с большим сопротивлением действует и большее напряжение. Напряжение на каждом участке цепи так же, как и э.д.с. батареи, может быть измерено вольтметром. Для того чтобы до конца использовать наше сравнение, укажем, что увеличить скорость движения саней можно путем создания более высокого спуска или более скользкой дороги. Точно так же для увеличения тока можно увеличить э.д.с. источника или уменьшить общее сопротивление цепи.

Зависимость напряжения на том или ином участке цепи от сопротивления этого участка широко используется в так называемых делителях напряжения (листы 31, 33). Примером такого делителя может служить наша цепь, состоящая из двух лампочек, на каждой из которых действует напряжение по 2,25 в (рис. 15, левая схема). Если бы сопротивление лампочки Л1 было в два раза больше, чем сопротивление лампочки Л2, то на первой из них действовало бы напряжение 3 в, а на второй — 1,5 в (рис. 15, правая схема). Подбирая определенным образом сопротивление цепи, с делителя можно получить напряжение, которое будет во сколько угодно раз меньше, чем э.д.с. батареи.

Важно отметить, что относительно средней точки (точка б) напряжение на верхней лампочке будет положительным, а на нижней — отрицательным. Это равносильно тому, что человек, стоящий в середине нашего условного спуска, сможет увидеть и более высокую точку (начало спуска), и более низкую точку (конец спуска).

Если каждый участок электрической цепи, на котором действует какое-либо напряжение, является своего рода источником тока, то нельзя ли подключить к нему нагрузку? Вообще-то говоря, можно, но при этом уменьшится напряжение на участке, к которому эта нагрузка подключается. Для того, чтобы понять, почему это происходит, давайте проделаем простейший опыт — параллельно одной из лампочек, например Л2, подключим третью лампочку Л3 (рис. 16). Мы надеемся, что при этом напряжение, действующее на Л2, вызовет слабое свечение лампочки Л3. Однако этого не произойдет: после подключения Л3 погаснет и лампочка Л2. Вместе с тем лампочка Л1, начнет светиться ярче. Оказывается, после подключения Л3 напряжение на первой лампочке возросло, а на второй уменьшилось. Чем же вызвано такое перераспределение напряжений?

Читать еще:  Потребляемый ток галогеновой лампы

Мы знаем, что напряжение на участках цепи зависит от их сопротивления. С лампочкой Л1 мы ничего не делали, и сопротивление ее возрасти не могло, а поэтому остается сделать лишь один вывод: при подключении Л3 сопротивление правого участка цепи (участок бв) уменьшилось, что и привело к перераспределению напряжений, так же как это было бы в любом другом делителе.

Уменьшение сопротивления правого участка вполне объяснимо: включить две лампочки параллельно равносильно тому, что взять одну лампочку с более толстой нитью. Для расчета общего сопротивления двух параллельно включенных лампочек (или других элементов цепи) существует простая формула (листы 29, 30):

Если лампочки одинаковые, то общее сопротивление равно половине сопротивления одной из них. Ток на правом участке цепи разветвится — часть его пойдет через Л2, а часть через Л3. Если лампочки эти разные, ток большей силы пойдет через ту, которая имеет меньшее сопротивление. Если же сопротивления равны, то через лампочки Л2 и Л3 пойдет одинаковый ток. Однако при любом соотношении сопротивлений (а следовательно, и токов) на параллельно соединенных элементах цепи всегда действует одинаковое напряжение. Да иначе и быть не может! Ведь для общего тока, то есть для тока, который и определяет падение напряжения на том или ином участке цепи, важно общее сопротивление этого участка, независимо от того, какие в него входят потребители энергии и как они между собой соединены.

Сопротивление, подключаемое параллельно какому-нибудь участку цепи, называют шунтом, а сам процесс подключения параллельно сопротивления — шунтированием (листы 32, 34). Так, например, можно сказать, что лампочкой Л3 мы зашунтировали лампочку Л2. Слово «шунт» в переводе означает «ответвление», «обходной путь».

Рассмотренные процессы позволят нам объяснить еще одно очень интересное явление. Попробуйте подключить к батарейке две, затем три и, наконец, четыре лампочки, соединенные параллельно. Вы сразу же заметите, что чем больше лампочек, тем слабее светится каждая из них. Все это может показаться совершенно необъяснимым. Ведь на всех лампочках действует одинаковое напряжение, равное э.д.с. батарейки, и казалось бы, что ток, проходящий через каждую из них, должен быть одинаковым — величина тока определяется по закону Ома независимо от числа подключенных лампочек. Однако в действительности это не так. Напряжение на лампочках не равно величине э.д.с. Чем больше лампочек мы подключаем к батарейке, то есть чем больше общий ток, потребляемый от нее, тем меньшее напряжение действует между выходными зажимами.

До сих пор мы рассматривали источник тока как некое идеальное устройство, забыв о том, что и в самом источнике теряется некоторая часть вырабатываемой им электрической энергии. В батарейке, например, часть энергии теряется в электролите и при движении зарядов по электродам. В машинном генераторе заметные потери возникают в проводах его обмоток.

Одним словом, для того чтобы реально изобразить источник тока, нужно добавить в его схему сопротивление, которое будет отражать все виды потерь внутри этого источника. Элемент цепи, о котором достаточно знать лишь то, что он обладает сопротивлением, на схеме обозначают в виде прямоугольника, возле которого обычно стоит буква R (лист 18). Такой элемент — внутреннее сопротивление источника Rвн — мы введем и в нашу схему, разместив его, разумеется, в самой батарее, то есть до ее выходных зажимов (лист 35).

Теперь видно, что вся электродвижущая сила распределяется между внешней цепью и внутренним сопротивлением источника. Увеличивая число лампочек, подключаемых к батарейке, мы тем самым увеличиваем потребляемый от нее ток. А чем больший ток проходит по Rвн, тем больше напряжение, теряемое на нем, и тем, следовательно, меньше напряжение на зажимах батарейки. К такому же выводу можно прийти, если рассматривать нашу цепь как своеобразный делитель напряжения, в который входит внутреннее сопротивление Rвн и внешняя цепь. Чем больше лампочек мы подключаем к батарейке, тем меньше их общее сопротивление и тем меньшая часть э.д.с. приложена к внешней цепи.

Если говорить строго, то к внутреннему сопротивлению источника нужно было бы отнести и сопротивление соединительных проводов, так как и на них теряется часть напряжения. В нашем примере это не имеет особого значения, но в ряде случаев потери в проводах проявляются очень сильно. Посмотрите, как вечером в так называемые «часы пик» несколько слабеет свет ламп в вашем доме. Происходит это потому, что в такие часы особенно много включается потребителей электроэнергии. Из-за этого сильно возрастает ток, который по проводам идет с электростанции в ваш дом. Это, в свою очередь, приводит к тому, что увеличивается падение напряжения на сопротивлении проводов и уменьшается напряжение, подводимое к лампочке, телевизору или мотору электропроигрывателя. Подобное явление можно заметить даже при включении электроплитки, особенно в первый момент, когда спираль плитки не нагрелась и потребляет большой ток.

Задание №12 ОГЭ по физике

Цепи постоянного тока

В задании № 12 ОГЭ по физике необходимо понимание явления постоянного тока, процессов, протекающих в цепях постоянного эл.тока, и знание формул, описывающих такие процессы количественно. Полезные сведения, которые могут потребоваться для решения задания, приведены в разделе теории.

Теория к заданию №12 ОГЭ по физике

Сопротивление цилиндрического проводника

Цилиндрическим считается проводник, имеющий круг в поперечном сечении. Сопротивление такого проводника может быть найдено из уравнения:

где ρ – удельное эл.сопротивление, индивидуально характерное для различных материалов; l – длина проводника; S – площадь его поперечного сечения.

Последовательное и параллельное соединение проводников
Последовательное соединение:

При последовательном соединении сопротивления и напряжения на каждом из резисторов суммируются. Сила тока при этом является неизменной на всех участках разветвления.

Математически это выражается формулами:

Параллельное соединение:

При параллельном соединении суммируются, наоборот, силы тока на каждом из участков. Неизменным при этом остается напряжение. А общее сопротивление определяется по особой формуле.

Математически это выглядит так:

Заряд в проводнике

В проводнике движутся электроны. Эл.ток возникает при их упорядоченном (т.е. направленном) перемещении с какой-то скоростью. Интерес в данном случае представляет величина заряда, который проходит через поперечное сечение данного проводника за определенное время ∆t. Вычислить эту величину можно по формуле:

Мощность электрической цепи

где I – сила тока на исследуемом участке эл.цепи; U – напряжение на этом участке; R – сопротивление.

То или иное уравнение для вычислений следует выбирать в зависимости от известных в условии задачи данных.

Закон Джоуля–Ленца

Когда под воздействием эл.поля в цепи не происходит хим.преобразования вещества и не совершается механическая работа, то работа, производимая эл.полем, ведет только к нагреву проводника. Кол-во теплоты, которое при этом выделяет проводник с эл.током, равно:

где t – время, в течение которого совершается работа.

Разбор типовых вариантов заданий №12 ОГЭ по физике

Демонстрационный вариант 2018

На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из трёх резисторов и двух ключей К1 и К2. К точкам А и В приложено постоянное напряжение. Максимальное количество теплоты, выделяемое в цепи за 1 с, может быть получено

  1. если замкнут только ключ К1
  2. если замкнут только ключ К2
  3. если замкнуты оба ключа
  4. если оба ключа разомкнуты
Алгоритм решения:

1. Анализируем схему, приведенную в условии. Определяем расчетную формулу.

2–5. Определяем кол-во теплоты в каждой из ситуаций, рассмотренных в утверждениях 1–4. Определяем прав.вариант ответа.

Решение:
  1. По з-ну Джоуля-Ленца . Поскольку имеет место параллельное соединение разных резисторов, то сила тока в каждой ветке будет различаться. А напряжение при этом во всех ветках одинаково. Поэтому в данном случае удобнее воспользоваться 2-й формулой (в которой присутствует напряжение).
  2. Рассм.утверждение 1. Здесь ток будет протекать по двум параллельным веткам – верхней и нижней. Общее сопротивление при этом равно: . Тогда за 1 с .
  3. В утверждении 2 замкнули ключ 2. Следовательно, ток течет по средней и нижней веткам. В этом случае . Искомое кол-во теплоты: .
  4. Если оба ключа замкнуть, то ток потечет по всем 3 веткам. Отсюда: . Кол-во теплоты за 1 с в таком случае составит: .
  5. В утверждении 4 рассмотрен вариант, когда оба ключа разомкнуты. Это означает, что ток течет только по нижней ветке и .
  6. Сравним полученные кол-ва теплоты. Сравнивать будем с Q4, поскольку полученная для этой величины формула не содержит коэффициента. Итак: . Отсюда видно, что, во-первых, каждое из Q1Q3 больше, чем Q4, а во-вторых, среди этих трех значений самое большое имеет Q3. Т.е. максимальное кол-во теплоты выделится, если замкнуть оба ключа.
Читать еще:  Ламповый источник тока в катоде
Первый вариант (Камзеева, № 3)

Из однородной металлической проволоки сделано кольцо. Напряжение на полюсах источника тока постоянно. При каком подключении контакта К потребляемая мощность цепи будет минимальной?

Алгоритм решения:
  1. Записываем формулу для расчета мощности через напряжение и сопротивление. Определяем условие, при котором она будет минимальной.
  2. Находим зависимость сопротивления от длин проводников.
  3. Анализируем особенность параллельного соединения проводников и, исходя из этого и выводов п.2, определяем точку подключения ключа.
Решение:
  1. По условию напряжение на источнике тока является постоянной величиной. Поэтому для расчета мощности удобнее всего воспользоваться такой формулой: . Из этой формулы следует, что минимальная мощность будет в точке, в которой максимально сопротивление.
  2. Сопротивление цилиндрического проводника вычисляется по формуле: . Поскольку проволока однородна, то ρ в данном случае есть величина постоянная. Постоянна и S, т.к. длина кольца не меняется. Поэтому сопротивление здесь пропорционально длине проводника l. Тогда имеем зависимость: чем больше длина проводника, тем больше сопротивление.
  3. Из схемы цепи видно, что в любом случае соединение проводников будет параллельным. А потому тут следует помнить еще один момент: при параллельном соединении проводников общее сопротивление всегда будет меньше самого меньшего из сопротивлений (что можно проверить опытным путем). Самое маленькое сопротивление у проводника А, т.к. у него наименьшая длина (см.п.2). Поэтому в данном случае ключ нужно подключить в точку, которая является самой удаленной от А. Ею является т.В. Именно так получим максимальное сопротивление и, соответственно (см.п.1), минимальную мощность цепи.
Второй вариант (Камзеева, № 5)

На рисунке показано подключение в сеть постоянного напряжения трех одинаковых ламп.

С минимальным накалом будет(-ут) гореть лампа(-ы)

Алгоритм решения:
  1. Записываем формулу для расчета эл.мощности ламп через силу тока и сопротивление.
  2. Анализируем приведенную в условии схему и определяем зависимость мощности от силы тока и сопротивления.
  3. Определяем мощность каждой из ламп, сравниваем их.
Решение:
  1. Степень накала ламп зависит от величины тепловой мощности, выделяемой на каждой из них. Для определения электрической мощности используем формулу .
  2. Сопротивления у ламп равны между собой, т.к. лампы одинаковы. А сила токов будет различаться на участке Л1 и на участке параллельного соединения ламп Л2 и Л3. При параллельном соединении ток делится, причем, поскольку лампы одинаковы, то ток разделится поровну. Т.е. если принять, что через Л1 идет ток I, то через Л2 и Л3 – токи, равные I/2.
  3. Мощность лампы Л1 будет равной , мощности Л2 и Л3 – . Из этих формул видно, что мощность ламп Л2 и Л3 в 4 раза меньше, чем Л1. Этой ситуации соответствует ответ №4.
Третий вариант (Камзеева, № 10)

Четыре резистора изготовлены из различных материалов и имеют различные размеры (см. рис.).

Наибольшее электрическое сопротивление имеет резистор

Параллельное соединение проводников

УЭ0. Интегрирующая дидактическая цель (ИДЦ): в процессе работы над учебными элементами (УЭ) данного модуля учащиеся должны:

  • изучить теорию параллельного соединения проводников в электрической цепи;
  • научиться решать задачи на параллельное соединение, проверять на практике закономерности параллельного соединения проводников в электрической цепи;
  • продолжить развивать навыки самоконтроля и взаимоконтроля, обучения на доверии, коммуникабельности.

План действий

  • Запишите тему урока «Параллельное соединение проводников» в тетрадь.
  • Прочитайте § 49 учебника.
  • Зарисуйте рис. 79 на с. 101.
  • Запишите формулы:

Если параллельно соединены n одинаковых проводников, то где n – число проводников.

После изучения УЭ-2 поставьте в оценочный лист 5 баллов.

1. Попробуйте начертить участок параллельного соединения проводников так, чтобы ветви «на первый взгляд» не выглядели параллельными.

2. Какой из токов больше: I1 или I2?

3. Сколько одинаковых резисторов сопротивлением по 20 Ом надо соединить параллельно, чтобы общее сопротивление участка стало 2 Ом?

4. Почему бытовые приборы в помещении соединяют параллельно? Какой прибор в вашей комнате соединен не параллельно, а последовательно с потребителями?

5. Изменятся ли показания амперметра, если ползунок реостата передвинуть влево?

  • Измерьте силу тока I до разветвления, результат запишите: опыт 1, I = _____ .
  • Соберите цепь по схеме 2: перенесите амперметр в ветвь с лампой Л1.

Соблюдайте полярность при включении амперметра!

  • Измерьте силу тока I1. Запишите в тетрадь: опыт 2, I1 = __________ .
  • Соберите цепь по схеме 3: перенесите амперметр в ветвь с Л2, соблюдая полярность.

– клемму «+» амперметра под- ключают к «+» источника;
– клемму «–» подключают к «–» источника;

  • сделайте взаимопроверку после сборки цепи;
  • включайте в розетку стола вилку источника тока только после сборки цепи;
  • работайте, не мешая друг другу.

Вывод запишите в тетрадьдля ЛР.

Выводы запишите в тетрадь для ЛР. Используйте для объяснения вывода формулу

Подсчитайте баллы в своем оценочном листе и поставьте себе оценку: за 37–44 балла «5»; за 29–34 — «4»; за 24–28 — «3».

Если вы набрали меньше 24 баллов, еще раз вернитесь к учебнику и записям в тетради.

обязательное: § 49, упр. 25 (1, 3);
дополнительное: с. 104, № 3 по рис. 82 из раздела «Повторите тему».

Оценочный лист

Самостоятельные работы

Карточка № 1 (УЭ1)

1. Обозначьте прибор, включенный в электрическую цепь:

2. Определите цену деления шкалы прибора и его показания:

А) 0,2 А; 0,6 А;
Б) 0,1 А; 0,8 А;
В) 0,05 А; 0,65 А;
Г) 0,02 А; 0,8 А.

3. Определите по схеме сопротивление участка AB и силу тока через него:

А) 9 Ом; 1,5 А;
Б) 9 Ом; 1 А;
В) 18 Ом; 1 А;
Г) 18 Ом; 0,3 А.

4. Каковы показания амперметра и вольтметра V2?

А) 0,6 А; 24 В;
Б) 5 А; 200 В;
В) 0,6 А; 36 В;
Г) 0,2 А; 8 В.

Карточка № 2 (УЭ5)

Примечание: сопротивления на схемах указаны в омах.

1. Определите по схеме показания амперметров.

2. Одинаковые резисторы сопротивлением 9 Ом каждый соединены параллельно. Определите сопротивление цепи и силу тока в ее неразветвленной части.

3. Определите по схеме показания амперметра и падение напряжения между точками ВС.

Ответы на дополнительное задание

Лист самоконтроля (УЭ2)

1. Примеры параллельного соединения проводников:

3. число одинаковых резисторов.

Отсюда

Ответ. Надо соединить параллельно 10 резисторов.

4. Так как все бытовые потребители рассчитаны на одно и то же напряжение 220 В. Последовательно с потребителем соединен ключ (выключатель).

5. Показания амперметра изменятся (т.к. изменится сопротивление R участка из параллельно соединенных реостата и резистора).

Карточка № 1 (УЭ1)

1. Обозначьте прибор, включенный в электрическую цепь.

2. Определите цену деления шкалы прибора и показания прибора.

А) 0,05 А; 0,7 А;
Б) 0,1 А; 0,5 А;
В) 0,04 А; 0,7 А;
Г) 0,05 А; 0,65 А.

3) Определите по схеме показания амперметра и общее сопротивление цепи:

А) 1 А; 6 Ом;
Б) 0,5 А; 5 Ом;
В) 2 А; 1 Ом;
Г) 2 А; 5 Ом.

4) Определите силу тока в проводнике R3 и напряжение на участке BC:

А) 0,5 А; 6 В;
Б) 2 А; 24 В;
В) 1 А; 12 В;
Г) 3 А; 24 В.

Карточка № 2 (УЭ5)

Примечание: сопротивления на схемах указаны в омах.

1. Чему равны сопротивления резисторов R1, R2 и сила тока в цепи до разветвления?

2. Одинаковые резисторы R1, R2, R3 сопротивлением по 3 Ом соединены параллельно. Сила тока в цепи равна 2,4 А. Определите общее напряжение на проводниках и силу тока в них.

3. Определите падение напряжения на R1 и силу тока в резисторах R1 и R2.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector