Рассмотрим данные и сделаем выводы по каждому из условий.
Дано:
- В опыте А: ( I = 2,А ), ( U = 12,В ) для лампочки №1.
- В опыте Б: После последовательного соединения лампочек №1 и №2: ( I = 1,А ), ( U_{лампочки,2} = 6,В ).
- В опыте В: Добавление лампочки №3; ( I = 0.5,А ), напряжение на лампочке №1 равно 3 В.
1. Определим сопротивление лампочек
Сопротивление лампочки №1:
[
R_1 = \frac{U_1}{I_1} = \frac{12,В}{2,А} = 6,\Omega
]
Общее сопротивление для цепи в опыте Б:
[
R_{total} = R_1 + R_2
]
При этом ток равен 1 А, и известно, что напряжение на лампочке №2 равно 6 В, а на лампочке №1 — 12 В. Из этого можно определить сопротивление лампочки №2:
[
R_2 = \frac{U_2}{I} = \frac{6,В}{1,А} = 6,\Omega
]
Сопротивления лампочек №1 и №2 равны: ( R_1 = R_2 = 6,\Omega ).
2. Находим ЭДС батарейки
В опыте А: ( U_{бат} \approx 12,В ), поскольку сопротивление проводов пренебрежимо мало, и сопротивление батарейки неизвестно, предположим, что напряжение равняется ЭДС.
Ответ: ЭДС батарейки — около 12 В.
3. Анализ опыта В
При подключении лампочек №1, №2 и №3 последовательно:
Общее сопротивление:
[
R_{общ} = R_1 + R_2 + R_3
]
Из условия знаем:
[
I = 0.5,А,\quad U_{на лампочку №1} = 3,В
]
Нам известно сопротивление №1:
[
R_1 = 6,\Omega
]
Запишем:
[
U_{1} = I \times R_1 = 0.5,А \times 6,\Omega = 3,В
]
Что совпадает с данными.
Общее напряжение цепи:
[
U_{общ} = I \times R_{общ} = 0.5,А \times (R_1 + R_2 + R_3)
]
Из опыта А, напряжение на батарейке — 12 В. В цепи с лампочками в цепи, подключённой к батарейке, напряжение должно быть равно ЭДС батарейки, минус падение на внутреннее сопротивление (предположим, оно очень мало). Тогда:
[
U_{общ} \approx 12,В
]
Подставляя:
[
12,В \approx 0.5,А \times (6,\Omega + R_2 + R_3)
]
[
(6 + R_2 + R_3) = \frac{12,В}{0.5,А} = 24,\Omega
]
Из предыдущих данных мы знаем, что:
[
R_2 = 6,\Omega
]
Следовательно,
[
6 + 6 + R_3 = 24,\Omega \Rightarrow R_3 = 12,\Omega
]
Итоговые значения сопротивлений:
- ( R_1 = R_2 = 6,\Omega )
- ( R_3 = 12,\Omega )
4. Сравним сопротивление лампочки №3 с лампочкой №2:
[
R_3 = 12,\Omega , \quad R_2 = 6,\Omega
]
Значит:
[
R_3 в два раза больше сопротивления №2
]
Выводы:
Лампочки №1 и №2 разные? — Нет, сопротивления равны, следовательно, лампочки №1 и №2 однаковы по сопротивлению.
ЭДС батарейки равна 12 В? — Да, из анализа видно, что при всех экспериментах ЭДС батарейки примерно 12 В.
Все три лампочки имеют разное сопротивление? — Да, сопротивление №3 в два раза больше сопротивления №2 (и №1).
Лампочки №1 и №3 одинаковые? — Нет, сопротивления разные (6 и 12 Ом).
Сопротивление лампочки №3 в два раза больше сопротивления №2? — Да, это верно.
Итог правильных утверждений:
- ЭДС батарейки равна 12 В.
- Сопротивление лампочки №3 в два раза больше сопротивления лампочки №2.
Ответ:
ЭДС батарейки равна 12 В и сопротивление лампочки №3 в два раза больше сопротивления лампочки №2.