Номер 8, страница 81, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 19. Применение закона Ома к последовательному соединению проводников - номер 8, страница 81.

Условие.

8. Напряжение на участке цепи, состоящем из двух последовательно соединённых резисторов сопротивлениями $R_1 = 4$ Ом и $R_2 = 8$ Ом, равно $24$ В.

а) Начертите в тетради схему данного участка цепи и изобразите на ней амперметр и вольтметр, с помощью которых можно измерить силу тока и напряжение на этом участке цепи. Укажите возле резисторов значения их сопротивлений, а показания приборов обозначьте $\text{U}$ и $\text{I}$.

б) Чему равна сила тока $\text{I}$ в данном участке цепи?

в) Как надо изменить схему, чтобы измерить напряжение на первом резисторе? Что покажут теперь амперметр и вольтметр?

г) Как надо изменить схему, чтобы измерить напряжение на втором резисторе? Что покажут теперь амперметр и вольтметр?

Решение.

Дано:

$R_1 = 4 \text{ Ом}$

$R_2 = 8 \text{ Ом}$

$U = 24 \text{ В}$

Найти:

а) Схему цепи

б) $I - ?$

в) $I_1 - ?, U_1 - ?$

г) $I_2 - ?, U_2 - ?$

Решение:

а)

Для измерения силы тока в участке цепи амперметр включается последовательно с резисторами. Для измерения напряжения на всем участке цепи вольтметр включается параллельно этому участку (то есть параллельно обоим резисторам). Схема будет выглядеть так: два последовательно соединенных прямоугольника, обозначающих резисторы $R_1$ и $R_2$, с подписанными значениями 4 Ом и 8 Ом. В разрыв цепи последовательно с ними включен амперметр (кружок с буквой А), показывающий силу тока $\text{I}$. Параллельно всей группе из двух резисторов и амперметра подключен вольтметр (кружок с буквой V), показывающий напряжение $\text{U}$.

Ответ: Схема представляет собой последовательное соединение амперметра и двух резисторов $R_1=4 \text{ Ом}$ и $R_2=8 \text{ Ом}$. Вольтметр подключен параллельно всему участку, состоящему из двух резисторов.

б)

При последовательном соединении общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных резисторов:

$R_{общ} = R_1 + R_2 = 4 \text{ Ом} + 8 \text{ Ом} = 12 \text{ Ом}$

Согласно закону Ома для участка цепи, сила тока $\text{I}$ равна отношению напряжения $\text{U}$ к общему сопротивлению $R_{общ}$:

$I = \frac{U}{R_{общ}} = \frac{24 \text{ В}}{12 \text{ Ом}} = 2 \text{ А}$

Ответ: Сила тока в данном участке цепи равна 2 А.

в)

Чтобы измерить напряжение на первом резисторе, необходимо подключить вольтметр параллельно только этому резистору ($R_1$). Амперметр остается в цепи, так как он измеряет общую силу тока.

Поскольку общее сопротивление цепи и напряжение на всем участке не изменились, показания амперметра останутся прежними.

$I_1 = I = 2 \text{ А}$

Вольтметр покажет напряжение на первом резисторе $U_1$, которое можно найти по закону Ома для этого участка:

$U_1 = I \cdot R_1 = 2 \text{ А} \cdot 4 \text{ Ом} = 8 \text{ В}$

Ответ: Вольтметр нужно подключить параллельно первому резистору. Амперметр покажет 2 А, а вольтметр покажет 8 В.

г)

Чтобы измерить напряжение на втором резисторе, необходимо подключить вольтметр параллельно только этому резистору ($R_2$).

Показания амперметра, измеряющего общую силу тока в цепи, не изменятся.

$I_2 = I = 2 \text{ А}$

Вольтметр покажет напряжение на втором резисторе $U_2$, которое можно найти по закону Ома для этого участка:

$U_2 = I \cdot R_2 = 2 \text{ А} \cdot 8 \text{ Ом} = 16 \text{ В}$

Ответ: Вольтметр нужно подключить параллельно второму резистору. Амперметр покажет 2 А, а вольтметр покажет 16 В.