Страница 196 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

55.7 [1365] Начертите схему следующей установки: три последовательно соединенных элемента питают током две параллельно соединенные электрические лампы так, что у каждой лампы свой выключатель.

55.7 [1365]

Решение

Для того чтобы начертить схему установки, необходимо правильно изобразить соединение ее элементов: источника тока, двух ламп и двух выключателей, согласно условиям задачи.

• Источник тока: состоит из трех последовательно соединенных гальванических элементов. При последовательном соединении положительный полюс одного элемента соединяется с отрицательным полюсом следующего. На схеме это изображается как цепочка из трех символов гальванического элемента.
• Потребители тока: две электрические лампы соединены параллельно. Это означает, что обе лампы подключены к двум одним и тем же точкам (узлам) цепи, образуя две параллельные ветви. Напряжение на обеих лампах будет одинаковым.
• Устройства управления: у каждой лампы свой выключатель. Чтобы управлять каждой лампой независимо, выключатель должен быть включен в ту же ветвь, что и "cвоя" лампа, то есть последовательно с ней.

Принципиальная электрическая схема, соответствующая описанной установке, представлена на рисунке ниже.

Ответ: Принципиальная электрическая схема, удовлетворяющая условиям задачи, представлена на рисунке выше. Она включает в себя источник тока из трёх последовательно соединённых элементов, питающий две параллельные ветви, в каждой из которых последовательно установлены выключатель и лампа.

55.8 [1366] Начертите схему цепи, состоящей из четырёх последовательно соединённых элементов питания и параллельно подключённых к ним трёх ламп, каждая из которых со своим выключателем.

Для решения данной задачи необходимо начертить принципиальную электрическую схему, которая соответствует заданным условиям. Схема должна включать в себя следующие компоненты, соединенные определенным образом:

• Источник тока: четыре элемента питания, соединенные последовательно.
• Потребители (нагрузка): три лампы, подключенные параллельно к источнику тока.
• Элементы управления: три выключателя, по одному для каждой лампы, включенные в цепь соответствующей лампы.

Процесс построения схемы можно разбить на несколько этапов:

1. Изображение источника питания. Четыре элемента питания соединяются последовательно. Это значит, что положительный полюс (+) одного элемента соединяется с отрицательным полюсом (–) следующего. На схемах элемент питания условно обозначается двумя параллельными линиями: длинная и тонкая представляет положительный полюс, а короткая и толстая — отрицательный. В результате такого соединения образуется батарея элементов с общим напряжением, равным сумме напряжений всех четырех элементов.
2. Изображение нагрузки. Три лампы подключаются параллельно. Это означает, что все три ветви цепи, содержащие лампы, подключаются к одним и тем же двум точкам — клеммам (полюсам) источника питания. При параллельном соединении напряжение на каждой лампе будет одинаковым и равным напряжению на клеммах источника.
3. Изображение элементов управления. Каждая лампа должна иметь возможность включаться и выключаться независимо от других. Для этого в каждую параллельную ветвь последовательно с лампой устанавливается свой выключатель (ключ). Выключатель позволяет замыкать и размыкать цепь в данной ветви. Лампа на схемах обычно изображается в виде круга с крестом внутри, а выключатель — в виде разрыва цепи с подвижным контактом.

Ниже представлена электрическая схема, собранная в соответствии с этими правилами.

Ответ:

Принципиальная электрическая схема, удовлетворяющая условиям задачи, представлена на рисунке выше. Она включает батарею из четырех последовательно соединенных элементов питания, к которой параллельно подключены три ветви. Каждая ветвь содержит лампу (Л1, Л2, Л3) и последовательно соединенный с ней выключатель (K1, K2, K3).

55.9 [1367] На панели укреплены три патрона с электрическими лампами. Начертите схему соединения ламп между собой и между полюсами источника тока так, чтобы лампы были соединены:

параллельно;

последовательно;

две параллельно, а третья последовательно с ними.

параллельно;

При параллельном соединении все три лампы подключаются к полюсам источника тока так, что они оказываются под одним и тем же напряжением. Начала всех проводников, идущих к лампам, соединяются в одной точке (подключенной к одному полюсу источника), а концы — в другой точке (подключенной к другому полюсу).

Ответ: Схема параллельного соединения трёх ламп представлена на рисунке выше.

последовательно;

При последовательном соединении лампы включаются в цепь одна за другой, образуя единый неразветвленный контур. Ток, протекающий через каждую лампу, одинаков, а общее напряжение распределяется между ними.

Ответ: Схема последовательного соединения трёх ламп представлена на рисунке выше.

две параллельно, а третья последовательно с ними.

При таком смешанном соединении две лампы соединяются параллельно друг другу. Затем этот участок цепи, состоящий из двух параллельных ламп, соединяется последовательно с третьей лампой.

Ответ: Схема смешанного соединения, где две лампы соединены параллельно, а третья последовательно с ними, представлена на рисунке выше.

55.10 [1368] В цепи батареи параллельно включены три электрические лампы. Начертите схему подключения двух выключателей так, чтобы один управлял двумя лампами одновременно, а другой — одной третьей лампой.

Решение

Для выполнения условия задачи необходимо собрать электрическую цепь, в которой три лампы (обозначим их Л1, Л2 и Л3) подключены к источнику напряжения. Управление лампами должно осуществляться двумя выключателями (В1 и В2) в соответствии с заданными условиями.

Схема должна быть устроена следующим образом:

1. Общая цепь, идущая от источника напряжения, разветвляется на две параллельные ветви.
2. В первой (верхней на схеме) ветви последовательно устанавливаются выключатель В2 и лампа Л3. Таким образом, выключатель В2 будет замыкать и размыкать цепь только для лампы Л3, управляя её работой.
3. Во второй (нижней на схеме) ветви последовательно устанавливается выключатель В1 и блок из двух других ламп. В этом блоке лампы Л1 и Л2 соединены между собой параллельно. Следовательно, выключатель В1 будет управлять одновременно обеими лампами Л1 и Л2.

При такой схеме подключения все три лампы являются параллельно подключенными к источнику, когда оба выключателя замкнуты. При этом управление лампами разделено: В1 управляет парой ламп Л1 и Л2, а В2 — лампой Л3.

Ниже представлена принципиальная электрическая схема такого подключения.

Ответ:

Принципиальная схема электрической цепи, удовлетворяющая условиям задачи, представлена на рисунке в разделе "Решение". На схеме выключатель В1 управляет группой из двух параллельно соединенных ламп Л1 и Л2, а выключатель В2 управляет одной лампой Л3. Все три лампы при замкнутых ключах подключены к источнику параллельно.

55.11 [1369] На рисунке VII-65 показана проводка к двум электрическим лампам. Правильно ли включены лампы, если обе они рассчитаны на напряжение 220 В и напряжение в сети равно 220 В?

Рис. VII-65

Дано:

Номинальное напряжение каждой лампы, $U_{л} = 220 \text{ В}$

Напряжение в сети, $U_{сеть} = 220 \text{ В}$

Найти:

Правильно ли включены лампы?

Решение:

На представленной схеме (Рис. VII-65) две электрические лампы соединены параллельно друг другу. Выключатель включен в цепь последовательно с этой группой ламп.

При параллельном соединении напряжение на каждом из элементов цепи равно напряжению источника тока. В данном случае, напряжение на каждой лампе будет равно напряжению в сети:

$U_1 = U_2 = U_{сеть} = 220 \text{ В}$

где $U_1$ и $U_2$ – напряжения на первой и второй лампах соответственно.

По условию задачи, обе лампы рассчитаны на напряжение $U_{л} = 220 \text{ В}$. Так как напряжение, подаваемое на каждую лампу, соответствует ее номинальному (рабочему) напряжению, лампы будут работать в нормальном режиме, т.е. светить с номинальной яркостью и не перегорят.

Выключатель, установленный в цепи, позволяет одновременно включать и выключать обе лампы, что является стандартным решением для управления освещением.

Следовательно, схема подключения ламп является правильной.

Ответ: Лампы включены правильно, так как они соединены параллельно, и напряжение в сети соответствует номинальному напряжению ламп.

Рис. VII-65

55.12* [1370*] Начертите схему электрической цепи, состоящей из источника тока, электрической лампы, звонка и трёх рубильников (ключей), причём если включить первый рубильник, то горит лампа, если второй — работает звонок, если третий — одновременно загорается лампа и работает звонок. (В последнем случае лампа горит неполным накалом.)

Решение

Для построения требуемой электрической схемы проанализируем условия её работы при замыкании каждого из трёх рубильников (ключей). Обозначим ключи как К1, К2 и К3, электрическую лампу — Л, а звонок — З.

1. «если включить первый рубильник, то горит лампа». Это означает, что должна существовать цепь, которая замыкается ключом К1 и в которую включена только лампа. В этом случае на лампу подаётся полное напряжение источника, и она горит с максимальной яркостью.

2. «если второй — работает звонок». Аналогично первому условию, должна существовать цепь, замыкаемая ключом К2, в которую включён только звонок.

3. «если третий — одновременно загорается лампа и работает звонок. (В последнем случае лампа горит неполным накалом.)». Условие, что лампа горит неполным накалом, является ключевым. Уменьшение яркости свечения означает, что напряжение на лампе меньше, чем в первом случае. Такое падение напряжения происходит, когда в цепь последовательно с лампой включён другой потребитель тока — в данном случае звонок. При последовательном соединении общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений лампы и звонка ($R_{общ} = R_Л + R_З$), а напряжение источника распределяется между ними. Таким образом, ключ К3 должен замыкать цепь, в которой лампа и звонок соединены последовательно.

Чтобы удовлетворить всем трём условиям, необходимо создать схему с тремя параллельными ветвями, подключёнными к одному источнику тока:

• Первая ветвь будет содержать последовательно соединённые ключ К1 и лампу Л.
• Вторая ветвь будет содержать последовательно соединённые ключ К2 и звонок З.
• Третья ветвь будет содержать последовательно соединённые ключ К3, лампу Л и звонок З.

На принципиальной электрической схеме один и тот же физический компонент (например, лампа Л) может быть изображён в нескольких местах, если он участвует в разных контурах. Важно, что все изображения одного компонента имеют одинаковое буквенное обозначение.

Ответ:

Принципиальная схема электрической цепи, удовлетворяющая всем условиям задачи, приведена ниже.

55.13 [1371] На рисунке VII-66 показаны батарея А, два звонка В и С и два выключателя b и с. Начертите, как они должны быть соединены проводами, чтобы выключатель b управлял звонком В, а выключатель с — звонком С.

Рис. VII-66

Решение

Для того чтобы выключатель b управлял только звонком B, а выключатель c — только звонком C, необходимо собрать электрическую цепь, в которой эти два контура работают независимо друг от друга. Это достигается с помощью параллельного соединения.

Нужно создать две отдельные электрические ветви, которые питаются от одного общего источника — батареи A. Каждая ветвь будет содержать выключатель и соответствующий ему звонок, соединенные последовательно. Первая ветвь будет состоять из выключателя b и звонка B, а вторая — из выключателя c и звонка C.

Эти две ветви подключаются параллельно к клеммам батареи A. Это означает, что один полюс батареи (например, положительный «+») подключается к одному из контактов каждого выключателя. Другой контакт каждого выключателя соединяется с соответствующим звонком (выключатель b со звонком B, а выключатель c со звонком C). Наконец, оставшиеся контакты обоих звонков соединяются вместе и подключаются к другому полюсу батареи (отрицательному «-»).

При такой схеме замыкание выключателя b приведет к протеканию тока только через звонок B, и он зазвенит. Цепь со звонком C останется разомкнутой, и он работать не будет. Аналогично, при замыкании выключателя c зазвенит только звонок C.

Схема соединений проводов показана на рисунке ниже.

Ответ:

Необходимо собрать цепь с параллельным соединением. Создаются две ветви: первая ветвь состоит из последовательно соединенных выключателя b и звонка B; вторая ветвь — из последовательно соединенных выключателя c и звонка C. Обе ветви подключаются параллельно к клеммам батареи A, как показано на схеме.