Методика решения задач по физике Электрический ток Волновая оптика Правила Кирхгофа Электромагнитные волны Методика решения задач по кинематике

Правила Кирхгофа

Обобщенный закон Ома для произвольного участка цепи: произведение силы тока I на сопротивление R участка цепи равно алгебраической сумме падения потенциала (j1 – j2 на этом участке и ЭДС E всех источников электрической энергии, включенных на данном участке цепи:

.

Закон Ома для замкнутой цепи: сила тока I в замкнутой цепи, состоящей из источника тока с ЭДС E и внутренним сопротивлением r и нагрузки с сопротивлением R, равна отношению величины ЭДС к сумме внутреннего сопротивления источника

и сопротивления нагрузки:

.

Определение мощности лампочки накаливания Лабораторные работы по физике

Первое правило Кирхгофа (правило узлов): алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле (точке соединения нескольких линейных проводников), равна нулю:

;

при этом положительными считаются токи, подходящие к узлу, отрицательными – токи, отходящие от узла; иными словами, сумма сил токов, втекающих в узел, равна сумме сил токов, вытекающих из него:

.

Второе правило Кирхгофа (правило контуров): в любом замкнутом контуре, произвольно выбранном в разветвленной электрической цепи, алгебраическая сумма произведений сил токов Im на сопротивления Rm соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме ЭДС в контуре:

.

здесь n – число отдельных участков, на которые контур разбивается узлами; положительными считаются токи, направления которых совпадают с выбранным (произвольно) направлением обхода контура; ЭДС источников электрической энергии считаются положительными, если они создают токи, направления которых совпадают с направлением обхода контура.

В задачах этого раздела внутренним сопротивлением источника тока, сопротивлением соединительных проводов, а также амперметров следует пренебречь, если эти величины не указаны в условии.

39.11. Амперметр с сопротивлением R1 = 2 Ом, подключенный к источнику тока, показывает ток I1 = 5 А. Вольтметр с сопротивлением R2 = 150 Ом, подключенный к такому же источнику тока, показывает напряжение U2 = 12 В. Найдите ток короткого замыкания Iк.з источника.

Подпись: Рис. 139.21. Источник тока питает n = 100 ламп, рассчитанных на напряжение U1 = 220 В и соединенных параллельно. Сопротивление каждой лампы R1 = 1,2 кОм, сопротивление подводящих проводов R2 = 4 Ом, внутреннее сопротивление источника r = 0, 8 Ом. Найдите напряжение U на зажимах источника и его ЭДС E.

39.32. Найдите силу тока I2, идущего через резистор с сопротивлением R2 в схеме, параметры которой приведены на рисунке 1.

Подпись: Рис. 239.42. Какой ток IA будет идти через амперметр в схеме, изображенной на рисунке 2? ЭДС источника равна E. Рассмотрите два случая: а) R1 = R4 = R; R2 = R3 = 2R; б) R1 = R2 = R3 = R; R4 = 2R.


39.52. Какой ток IA течет через амперметр в схеме, показанной на рисунке 3 ЭДС источника E = 7, 5 В, R1 = 15 Ом, R2 = R3 = R4 = 10 Ом.

  Рис. 3 Рис. 4 Рис. 5

39.62. При замкнутом ключе K вольтметр V1 показывает напряжение 0,8E, где E – ЭДС источника (см. рисунок 4). Что покажут вольтметры V1 и V2 при разомкнутом ключе, если их сопротивления одинаковы?

39.72. В мосте Уитстона (см. рисунок 5) сопротивления подбирают таким образом, что чувствительный гальванометр показывает нуль.

а) Считая сопротивления R1, R2 и r известными, определите величину сопротивления rx.

б) Если поменять местами батарею и гальванометр, то снова получится мостовая схема. Сохранится ли баланс в новой схеме?

39.82. Имеется цепь, содержащая N = 1000 одинаковых источников тока с ЭДС E и внутренним сопротивлением r каждый (см. рисунок 6). Между точками A и B (на дуге АСВ) находится m источников тока.


а) Найдите разность потенциалов между точками A и B. б) Какой будет эта разность потенциалов, если элементы будут обращены друг к другу одноименными полюсами:

 Рис. 6 Рис. 7 Рис. 8

39.93. Два источника тока соединены, как показано на рисунке 7.

а) Определите разность потенциалов между точками A и B. б) Какой станет эта разность потенциалов, если изменить полярность включения второго источника?

39.103. Три одинаковых источника с ЭДС E = 1,6 В и внутренним сопротивлением r включены в электрическую цепь по схеме, изображенной на рисунке 8. Миллиамперметр показывает ток I = 100 мА. Сопротивления резисторов R1 = 10 Ом и R2 = 15 Ом, сопротивление резистора R неизвестно. Какое напряжение U показывает вольтметр? Сопротивление вольтметра считать очень большим.

39.112. Батарея из n = 4 одинаковых источников тока с внутренним сопротивлением r = 2 Ом каждый, соединенных в первом случае последовательно, во втором – параллельно, замыкается на резистор с сопротивлением R = 10 Ом. Найдите отношение напряжений на резисторе U1/U2 в первом и во втором случаях.

39.123. Из N = 400 одинаковых источников тока составлена батарея так, что образовано n соединенных последовательно групп, в каждой из которых содержится m источников, соединенных параллельно (см. рисунок а). Внутреннее сопротивление каждого источника r = 1 Ом. При каких значениях пито сила тока через резистор с сопротивлением R = 100 Ом, подключенный к батарее, будет наибольшей? Изменится ли ответ, если источники тока соединить в батарею, как показано на рисунке б (m параллельно соединенных ветвей, в каждой из которых содержится n последовательно соединенных источников)?


Рис. 9

39.133. Источниками электрического тока в системе электрического оборудования автомобиля являются генератор Г постоянного тока и соединенный с ним параллельно аккумулятор A (см. рисунок 10). ЭДС аккумулятора E1 = 12 В, его внутреннее сопротивление r1 = 0,15 Ом. ЭДС генератора E2 = 14 В, его внутреннее сопротивление r2 = 0,05 Ом. Найдите зависимость силы тока IA, Подпись: Рис. 10протекающего через аккумулятор, от силы тока IН, потребляемого нагрузкой – переменным сопротивлением. Нарисуйте график зависимости IA(IН). Определите с помощью графика, при каких значениях силы тока нагрузки IН аккумулятор будет заряжаться, а при каких – разряжаться.

39.143. В конце зарядки аккумулятора сила тока I1 = 3 А, а разность потенциалов на клеммах U1 = 8,85 В. В начале разрядки того же аккумулятора сила тока I2 = 4 А, а разность потенциалов U2 = 8,5 В. Определите силу тока короткого замыкания Iк.з этого аккумулятора.


39.153. Найдите силу тока I через нагрузку R, подключенную к параллельно соединенным источникам тока с ЭДС E1 и E2 и внутренними сопротивлениями r1 и r2 соответственно (см. рисунок 11).

 Рис. 11 Рис. 12 Рис. 13

39.163. В схеме на рисунке внутренние сопротивления источников пренебрежимо малы. Определите силу тока I1 через резистор сопротивления 3R, силу тока I2 через источник тока с ЭДС 4E и разность потенциалов UAB между точками A и B схемы.

39.172. Найдите силу тока I1 через сопротивление R1 участка цепи (см. рисунок 12), если R1 = 10 Ом, R2 = 20 Ом, R3 = 30 Ом и потенциалы точек 1, 2 и 3 равны соответственно j1 = 10 В, j2 = 6 В, j3 = 5 В.

39.183. В схеме, изображенной на рисунке 13, определите сопротивление RAB цепи между точками A и В.

Конденсаторы и нелинейные элементы в электрических цепях Найдите напряжения U1 и U2 на конденсаторах C1 и C2 в схеме, представленной на рисунке, если известно, что при замыкании резистора с сопротивлением R накоротко сила тока через источник тока возрастает в n = 3 раза. ЭДС источника тока равна E.

Электрический ток в различных средах Плотность тока j в металле равна заряду всех электронов, проходящих за единицу времени через единицу площади поперечного сечения проводника: ,

где no – концентрация электронов проводимости, e – абсолютная величина заряда электрона, v – средняя скорость дрейфа электронов под действием внешнего электрического поля.

Электромагнитная индукция Плоская проволочная квадратная рамка со стороной a находится в однородном магнитном поле с индукцией B, направленном перпендикулярно ее плоскости. Рамку изгибают в прямоугольник с отношением сторон 1:2. Какой заряд при этом прошел по рамке, если ее сопротивление равно R.


Квантовые свойства света