Баллы скрыты. Решайте по частям: открывайте подсказки и ответ только когда застряли, отмечайте решённое.
1.1 На рисунке изображен участок цепи. Сопротивления резисторов, показанных на рисунке равны , , , , сила тока, протекающего через резистор равна . Найдите:
значения сил токов, протекающих через остальные резисторы;
напряжения на всех резисторах;
напряжение на участке ;
общее сопротивление данного участка цепи.
Нарисуй направления всех токов и отметь узлы разветвления. Подумай, через какие резисторы течёт один и тот же ток, а где ток делится между ветвями.
Воспользуйся законом Ома в виде и правилами для последовательного и параллельного соединений: в параллельных ветвях напряжения одинаковы, в последовательных — одинаковы силы тока. Применяй эти соотношения к паре резисторов, которые образуют ветвь, и к общей ветви с остальными элементами.
Определи, какие резисторы соединены параллельно (у них одно и то же напряжение) и пометь соответствующие токи и .
Воспользуйся условием сохранения тока в узле: суммарный ток, входящий в разветвление, равен сумме токов в ветвях; учти, что через одну из боковых ветвей течёт тот же ток, что и через .
По закону Ома вычисли напряжения на каждом резисторе через найденные токи, записав для каждой ветви .
Составь выражение для напряжения на участке как суммы напряжений вдоль пути , а затем выразите общее сопротивление участка через полученную разность потенциалов и заданный ток.
Так как резисторы и соединены параллельно, то напряжения на них одинаковы. Поэтому отношение сил токов через резисторы обратно отношению их сопротивлений. Кроме того, их сумма равна силе тока . Следовательно, силы токов через эти резисторы равны
Сила тока через резистор Ом равна силе тока через первый резистор
А
Напряжения на всех резисторах рассчитываются по закону Ома
ВВВ
Напряжение на участке равно сумме
В
Общее сопротивление цепи можно найти как отношения общего напряжения к общей силе тока
ОмВозможна и иная последовательность расчетов.
1.2 Из одинаковых стержней (электрическое сопротивление каждого из них равно ) изготовлена узорная решетка, показанная на рисунке. Эта решетка прикреплена к рамке , электрическое сопротивление которой пренебрежимо мало. К рамке и центру решетки подключили источник тока. При этом сила суммарного тока оказалась равной . Определите электрическое напряжение между точками и .
Симметрия задачи позволяет сразу указать значения токов через все звенья сетки (см. рис). Поэтому искомое напряжение будет равно
Мы воспользовались свойством потенциальности электростатического поля – разность потенциалов между точками не зависит от пути перехода от одной из них к другой.
Возможны и другие варианты решения (например, соединить точки равного потенциала).
1.3 Из проволоки, сопротивление единицы длины которой равно , изготовлен каркас, показанный на рисунке. Там же указаны и геометрические размеры каркаса . С одной стороны все выводы каркаса подключены к стержню , электрическим сопротивлением которого можно пренебречь. К стержню и противоположному выводу каркаса подключен источник тока. При этом сила суммарного тока оказалась равной . Определите электрическое напряжение между точками и . Определите электрическое сопротивление каркаса между точками и .
В данной задаче распределение токов также очевидно (в каждом узле ток делится пополам). Не сложно найти и геометрические размеры всех участков (см. рис.). Искомое напряжение можно найти как сумму напряжений, двигаясь от точки до стержня любым путем (мы пойдем «по краю»):
Возможны и другие варианты решения (например, соединить точки равного потенциала).