Расчёт сопротивлений и напряжений
Я работаю с цепью, в которой R1 составляет 25 Ом, R3 — 15 Ом, а амперметр показывает 0,5 А при общем напряжении 30 В. Расчёт общего сопротивления даёт 60 Ом, а сопротивление оставшейся лампы получается равным 20 Ом. Также проверю отдельные напряжения: на R1 — 12,5 В, на лампе — 10 В, а на R3 — 7,5 В.
Для расчётов удельного сопротивления нихрома я предполагаю ρ = 1.1 Ω mm²/m. Также упомяну стандартное удельное сопротивление алюминия ρ около 0.028 Ω mm²/m для вычислений длины и площади сечения. Пора всё завершать!
Краткие ответы:
\(R=88\ \text{Ом}\).
\(R_{\text{общ}}=10\ \text{Ом}\), \(I=2{,}6\ \text{А}\).
\(R=0{,}42\ \text{Ом}\), \(U=0{,}21\ \text{В}\).
\(R_{\text{общ}}=30\ \text{Ом}\).
\(R_{\text{лампы}}=20\ \text{Ом}\);
\(U_1=12{,}5\ \text{В}\), \(U_{\text{лампы}}=10\ \text{В}\), \(U_3=7{,}5\ \text{В}\).
2
Используем формулу сопротивления проводника:
\[ R=\rho \frac{l}{S}. \]
Для нихрома:
\[ \rho=1{,}1\ \frac{\text{Ом}\cdot\text{мм}^2}{\text{м}}. \]
Подставим:
\[ R=1{,}1\cdot\frac{40}{0{,}5}=1{,}1\cdot80=88\ \text{Ом}. \]
Ответ: \(\boxed{88\ \text{Ом}}\).
3
На рисунке резисторы соединены последовательно, поэтому их сопротивления складываются:
\[ R_{\text{общ}}=R_1+R_2=3+7=10\ \text{Ом}. \]
По закону Ома:
\[ I=\frac{U}{R_{\text{общ}}}. \]
\[ I=\frac{26}{10}=2{,}6\ \text{А}. \]
Ответ:
\[ \boxed{R_{\text{общ}}=10\ \text{Ом}},\qquad \boxed{I=2{,}6\ \text{А}}. \]
4
Сначала переведём длину в метры:
\[ 150\ \text{см}=1{,}5\ \text{м}. \]
Для алюминия:
\[ \rho=0{,}028\ \frac{\text{Ом}\cdot\text{мм}^2}{\text{м}}. \]
Находим сопротивление:
\[ R=\rho\frac{l}{S} \]
\[ R=0{,}028\cdot\frac{1{,}5}{0{,}1}=0{,}42\ \text{Ом}. \]
Теперь определим напряжение по закону Ома:
\[ U=IR. \]
\[ U=0{,}5\cdot0{,}42=0{,}21\ \text{В}. \]
Ответ:
\[ \boxed{R=0{,}42\ \text{Ом}},\qquad \boxed{U=0{,}21\ \text{В}}. \]
5
В каждой части схемы резисторы соединены параллельно.
Для двух одинаковых параллельных резисторов:
\[ R_{\text{паралл}}=\frac{R}{2}. \]
Слева:
\[ R_{12}=\frac{40}{2}=20\ \text{Ом}. \]
Справа:
\[ R_{34}=\frac{20}{2}=10\ \text{Ом}. \]
Эти две получившиеся части соединены последовательно:
\[ R_{\text{общ}}=R_{12}+R_{34}=20+10=30\ \text{Ом}. \]
Ответ:
\[ \boxed{R_{\text{общ}}=30\ \text{Ом}}. \]
6
Амперметр показывает ток:
\[ I=0{,}5\ \text{А}. \]
Вольтметр показывает напряжение на всей последовательной цепи:
\[ U=30\ \text{В}. \]
Сначала найдём общее сопротивление цепи:
\[ R_{\text{общ}}=\frac{U}{I}=\frac{30}{0{,}5}=60\ \text{Ом}. \]
Все проводники соединены последовательно:
\[ R_{\text{общ}}=R_1+R_{\text{лампы}}+R_3. \]
\[ 60=25+R_{\text{лампы}}+15. \]
\[ R_{\text{лампы}}=60-25-15=20\ \text{Ом}. \]
Теперь найдём напряжение на каждом проводнике по формуле \(U=IR\):
\[ U_1=0{,}5\cdot25=12{,}5\ \text{В}; \]
\[ U_{\text{лампы}}=0{,}5\cdot20=10\ \text{В}; \]
\[ U_3=0{,}5\cdot15=7{,}5\ \text{В}. \]
Проверка:
\[ 12{,}5+10+7{,}5=30\ \text{В}. \]
Сумма равна показанию вольтметра, значит решение верное.
\[ \boxed{R_{\text{лампы}}=20\ \text{Ом}} \]
\[ \boxed{U_1=12{,}5\ \text{В},\quad U_{\text{лампы}}=10\ \text{В},\quad U_3=7{,}5\ \text{В}} \]