Номер 6, страница 49, часть 2 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 7. Постоянный электрический ток. Параграф 49. Последовательное соединение проводников - номер 6, страница 49.

Условие.

6. В таблице показаны схемы трёх электрических цепей. Сила тока $\text{I}$, текущего через источник, равна $3 A$. Сопротивления резисторов и лампочки одинаковы и равны $R = 1 \text{ Ом}$. Сопротивления соединительных проводов малы. Заполните таблицу, отвечая на вопросы.

Схема 1

Какой силы ток течёт через лампочку?
Чему равно напряжение на лампочке?
Чему равно напряжение между клеммами источника тока?

Схема 2

Какой силы ток течёт через лампочку?
Чему равно напряжение на лампочке?
Какой силы ток течёт через резистор $R_2$?
Чему равно напряжение на резисторе $R_2$?
Чему равно общее сопротивление резистора и лампочки?
Чему равно общее напряжение на резисторе и лампочке?
Чему равно напряжение между клеммами источника тока?

Схема 3

Какой силы ток течёт через лампочку?
Чему равно напряжение на лампочке?
Какой силы ток течёт через резистор $R_2$?
Чему равно напряжение на резисторе $R_2$?
Какой силы ток течёт через резистор $R_3$?
Чему равно напряжение на резисторе $R_3$?
Чему равно общее сопротивление резисторов и лампочки?
Чему равно общее напряжение на лампочке и двух резисторах?
Чему равно напряжение между клеммами источника тока?

Окончание

Какой силы ток течёт через лампочку?
Чему равно напряжение на лампочке?
Какой силы ток течёт через резистор $R_2$?
Чему равно напряжение на резисторе $R_2$?
Какой силы ток течёт через резистор $R_3$?
Чему равно напряжение на резисторе $R_3$?
Чему равно общее сопротивление резисторов и лампочки?
Чему равно общее напряжение на лампочке и двух резисторах?
Чему равно напряжение между клеммами источника тока?

Решение.

Дано:

Сила тока, текущего через источник: $I = 3$ А
Сопротивление лампочки: $R_1 = 1$ Ом
Сопротивление резистора: $R_2 = 1$ Ом
Сопротивление резистора: $R_3 = 1$ Ом
(Все данные уже в системе СИ)

Найти:

Все величины, указанные в таблице для Схемы 1, Схемы 2 и Схемы 3.

Решение:

Схема 1

Какой силы ток течёт через лампочку?
В данной схеме лампочка соединена с источником последовательно. При последовательном соединении сила тока во всех участках цепи одинакова и равна общей силе тока $\text{I}$. Следовательно, ток через лампочку $I_1$ равен току источника.
$I_1 = I = 3$ А.

Ответ: 3 А.

Чему равно напряжение на лампочке?
Напряжение на лампочке $U_1$ можно найти по закону Ома для участка цепи: $U = I \cdot R$.
$U_1 = I_1 \cdot R_1 = 3 \text{ А} \cdot 1 \text{ Ом} = 3$ В.

Ответ: 3 В.

Чему равно напряжение между клеммами источника тока?
Напряжение между клеммами источника тока $U_{ист}$ равно общему напряжению в цепи. Так как в цепи только один элемент (лампочка), напряжение на источнике равно напряжению на лампочке.
$U_{ист} = U_1 = 3$ В.

Ответ: 3 В.

Схема 2

Какой силы ток течёт через лампочку?
В данной схеме лампочка и резистор $R_2$ соединены последовательно. При последовательном соединении сила тока во всех участках цепи одинакова и равна общей силе тока $\text{I}$.
$I_1 = I = 3$ А.

Ответ: 3 А.

Чему равно напряжение на лампочке?
Используем закон Ома: $U_1 = I_1 \cdot R_1$.
$U_1 = 3 \text{ А} \cdot 1 \text{ Ом} = 3$ В.

Ответ: 3 В.

Какой силы ток течёт через резистор $R_2$?
Так как соединение последовательное, ток через резистор $I_2$ равен общему току в цепи.
$I_2 = I = 3$ А.

Ответ: 3 А.

Чему равно напряжение на резисторе $R_2$?
Используем закон Ома: $U_2 = I_2 \cdot R_2$.
$U_2 = 3 \text{ А} \cdot 1 \text{ Ом} = 3$ В.

Ответ: 3 В.

Чему равно общее сопротивление резистора и лампочки?
При последовательном соединении общее сопротивление $R_{общ}$ равно сумме сопротивлений.
$R_{общ} = R_1 + R_2 = 1 \text{ Ом} + 1 \text{ Ом} = 2$ Ом.

Ответ: 2 Ом.

Чему равно общее напряжение на резисторе и лампочке?
При последовательном соединении общее напряжение $U_{общ}$ равно сумме напряжений на каждом элементе.
$U_{общ} = U_1 + U_2 = 3 \text{ В} + 3 \text{ В} = 6$ В.
Также можно найти по закону Ома для всей цепи: $U_{общ} = I \cdot R_{общ} = 3 \text{ А} \cdot 2 \text{ Ом} = 6$ В.

Ответ: 6 В.

Чему равно напряжение между клеммами источника тока?
Напряжение между клеммами источника равно общему напряжению в цепи.
$U_{ист} = U_{общ} = 6$ В.

Ответ: 6 В.

Схема 3

Какой силы ток течёт через лампочку?
Лампочка $R_1$ включена в цепь последовательно с участком, содержащим параллельно соединенные резисторы $R_2$ и $R_3$. Через лампочку течет весь ток от источника.
$I_1 = I = 3$ А.

Ответ: 3 А.

Чему равно напряжение на лампочке?
Используем закон Ома: $U_1 = I_1 \cdot R_1$.
$U_1 = 3 \text{ А} \cdot 1 \text{ Ом} = 3$ В.

Ответ: 3 В.

Какой силы ток течёт через резистор $R_2$?
Ток $\text{I}$, пройдя через лампочку, разветвляется на два пути через $R_2$ и $R_3$. Так как сопротивления $R_2$ и $R_3$ равны ($R_2 = R_3 = 1$ Ом), ток разделится между ними поровну.
$I_2 = I / 2 = 3 \text{ А} / 2 = 1.5$ А.

Ответ: 1.5 А.

Чему равно напряжение на резисторе $R_2$?
Используем закон Ома: $U_2 = I_2 \cdot R_2$.
$U_2 = 1.5 \text{ А} \cdot 1 \text{ Ом} = 1.5$ В.

Ответ: 1.5 В.

Какой силы ток течёт через резистор $R_3$?
Аналогично резистору $R_2$, так как $R_2 = R_3$.
$I_3 = I / 2 = 3 \text{ А} / 2 = 1.5$ А.

Ответ: 1.5 А.

Чему равно напряжение на резисторе $R_3$?
Используем закон Ома: $U_3 = I_3 \cdot R_3$.
$U_3 = 1.5 \text{ А} \cdot 1 \text{ Ом} = 1.5$ В. (При параллельном соединении напряжения на ветвях равны: $U_2 = U_3$).

Ответ: 1.5 В.

Чему равно общее сопротивление резисторов и лампочки?
Сначала найдем эквивалентное сопротивление параллельного участка $R_{23}$.
$R_{23} = \frac{R_2 \cdot R_3}{R_2 + R_3} = \frac{1 \cdot 1}{1 + 1} = \frac{1}{2} = 0.5$ Ом.
Затем найдем общее сопротивление всей цепи $R_{общ}$, сложив сопротивление $R_1$ и $R_{23}$, так как они соединены последовательно.
$R_{общ} = R_1 + R_{23} = 1 \text{ Ом} + 0.5 \text{ Ом} = 1.5$ Ом.

Ответ: 1.5 Ом.

Чему равно общее напряжение на лампочке и двух резисторах?
Общее напряжение $U_{общ}$ равно сумме напряжений на последовательных участках: на лампочке $U_1$ и на параллельном блоке резисторов $U_{23}$. Напряжение на параллельном участке равно напряжению на любом из его элементов: $U_{23} = U_2 = U_3 = 1.5$ В.
$U_{общ} = U_1 + U_{23} = 3 \text{ В} + 1.5 \text{ В} = 4.5$ В.
Также можно найти по закону Ома для всей цепи: $U_{общ} = I \cdot R_{общ} = 3 \text{ А} \cdot 1.5 \text{ Ом} = 4.5$ В.

Ответ: 4.5 В.

Чему равно напряжение между клеммами источника тока?
Напряжение между клеммами источника равно общему напряжению в цепи.
$U_{ист} = U_{общ} = 4.5$ В.

Ответ: 4.5 В.