Номер 5, страница 115, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 22. Полупроводники и полупроводниковые приборы - номер 5, страница 115.

Условие.

5. На рисунке 22.7 изображена схема электрической цепи. К клеммам A и B подключают полюсы источника тока напряжением 12 В. Сопротивления резисторов $R_1 = 3 \text{ Ом}$, $R_2 = 4 \text{ Ом}$.

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

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

Рис. 22.7

Решение.

Дано

$U = 12 \text{ В}$

$R_1 = 3 \text{ Ом}$

$R_2 = 4 \text{ Ом}$

Найти:

а) $\text{I}$ - сила тока при разной полярности подключения

б) $\text{P}$ - мощность тока при разной полярности подключения

Решение

На схеме изображены две параллельные ветви, каждая из которых содержит диод и резистор. Диод является полупроводниковым прибором, который пропускает электрический ток преимущественно в одном направлении (указанном стрелкой на его обозначении) и практически не пропускает в обратном. Сопротивление идеального диода в прямом направлении равно нулю, а в обратном — бесконечности.

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

Случай 1: К клемме А подключен положительный полюс, к клемме В — отрицательный.

Ток пытается течь от клеммы А (положительный полюс) к клемме В (отрицательный полюс). Рассмотрим каждую ветвь:

• В верхней ветви (1) диод направлен против течения тока (от B к A), поэтому он запирает цепь. Ток через эту ветвь не идет.
• В нижней ветви (2) диод направлен по течению тока (от A к B), поэтому он открыт и пропускает ток.

Таким образом, ток будет течь только через нижнюю ветвь с резистором $R_2$. Силу тока найдем по закону Ома для участка цепи:

$I_1 = \frac{U}{R_2} = \frac{12 \text{ В}}{4 \text{ Ом}} = 3 \text{ А}$

Случай 2: К клемме А подключен отрицательный полюс, к клемме В — положительный.

Ток течет от клеммы B к клемме А. Рассмотрим каждую ветвь:

• В верхней ветви (1) диод направлен по течению тока (от B к A), поэтому он открыт.
• В нижней ветви (2) диод направлен против течения тока, поэтому он заперт.

В этом случае ток будет течь только через верхнюю ветвь с резистором $R_1$. Сила тока будет равна:

$I_2 = \frac{U}{R_1} = \frac{12 \text{ В}}{3 \text{ Ом}} = 4 \text{ А}$

Ответ: если к клемме А подключить положительный полюс, сила тока будет 3 А; если отрицательный — 4 А.

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

Случай 1: К клемме А подключен положительный полюс.

Как мы выяснили, ток $I_1 = 3 \text{ А}$ течет только через нижнюю ветвь. Мощность тока в цепи равна:

$P_1 = U \cdot I_1 = 12 \text{ В} \cdot 3 \text{ А} = 36 \text{ Вт}$

Случай 2: К клемме А подключен отрицательный полюс.

В этом случае ток $I_2 = 4 \text{ А}$ течет только через верхнюю ветвь. Мощность тока в цепи равна:

$P_2 = U \cdot I_2 = 12 \text{ В} \cdot 4 \text{ А} = 48 \text{ Вт}$

Ответ: если к клемме А подключить положительный полюс, мощность тока будет 36 Вт; если отрицательный — 48 Вт.