Номер 20, страница 119, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 22. Полупроводники и полупроводниковые приборы - номер 20, страница 119.

Условие.

20. На рисунке 22.10 изображена схема электрической цепи. К клеммам А и В подключают полюсы источника тока напряжением 12 В. Сопротивления резисторов $R_1 = 2 \text{ Ом}$, $R_2 = 3 \text{ Ом}$.

Рис. 22.10

а) Чему будет равна сила тока в цепи, если к клемме А подключить: положительный полюс источника тока; отрицательный?

б) Чему будет равна мощность тока в цепи, если к клемме А подключить: положительный полюс источника тока; отрицательный?

Решение.

Дано:

Напряжение источника тока, $U = 12$ В

Сопротивление первого резистора, $R_1 = 2$ Ом

Сопротивление второго резистора, $R_2 = 3$ Ом

Все величины представлены в системе СИ.

Найти:

а) Силу тока в цепи, $\text{I}$ - ?

б) Мощность тока в цепи, $\text{P}$ - ?

Решение:

В задаче рассматривается случай, когда к клемме А подключен положительный полюс источника тока, а к клемме B — отрицательный. Это означает, что условное направление тока — от A к B.

Диоды обладают односторонней проводимостью: они пропускают ток в направлении, указанном "стрелкой" в их обозначении, и не пропускают в обратном. В данной задаче будем считать диоды идеальными, то есть их сопротивление в прямом направлении равно нулю, а в обратном — бесконечно велико.

а)

Когда ток течет от клеммы А, он разветвляется на две параллельные ветви:

1. Ветвь с резистором $R_1$: диод в этой ветви включен в прямом направлении (по направлению тока), поэтому он пропускает ток.

2. Ветвь с резистором $R_2$: диод в этой ветви включен в обратном направлении (против направления тока), поэтому он не пропускает ток.

Таким образом, вся цепь будет вести себя так, как будто вторая ветвь отсутствует, и ток будет течь только через первую ветвь с резистором $R_1$. Общее сопротивление цепи будет равно сопротивлению этого резистора:

$R_{общ} = R_1 = 2$ Ом

Силу тока в цепи найдем по закону Ома:

$I = \frac{U}{R_{общ}} = \frac{U}{R_1}$

Подставим числовые значения:

$I = \frac{12 \text{ В}}{2 \text{ Ом}} = 6 \text{ А}$

Ответ: 6 А.

б)

Условия подключения источника тока к цепи те же, что и в пункте а). Ток в цепи равен 6 А и протекает через общее сопротивление, равное 2 Ом.

Мощность тока в цепи можно рассчитать по одной из формул мощности:

$P = U \cdot I$

Подставим известные значения напряжения и силы тока, найденной в пункте а):

$P = 12 \text{ В} \cdot 6 \text{ А} = 72 \text{ Вт}$

Проверим результат, используя другую формулу мощности:

$P = \frac{U^2}{R_{общ}} = \frac{(12 \text{ В})^2}{2 \text{ Ом}} = \frac{144 \text{ В}^2}{2 \text{ Ом}} = 72 \text{ Вт}$

Ответ: 72 Вт.