Номер 226, страница 106, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Материалы для повторения при подготовке к экзамену. 6. Электромагнитные явления - номер 226, страница 106.

Условие.

226. На рисунке 72 изображена схема электрической цепи. К клеммам A и B подключают полюса источника тока напряжением 12 В. Сопротивления резисторов $R_1 = 2 \text{ Ом}$, $R_2 = 3 \text{ Ом}$.

a) 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. 72

Решение.

Дано:

Напряжение источника тока, $U = 12 \text{ В}$

Сопротивление резистора в ветви 1, $R_1 = 2 \text{ Ом}$

Сопротивление резистора в ветви 2, $R_2 = 3 \text{ Ом}$

Все данные представлены в системе СИ.

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

Найти:

$I_1$ — сила тока, когда клемма А подключена к положительному полюсу.

$I_2$ — сила тока, когда клемма А подключена к отрицательному полюсу.

Решение:

Схема содержит два диода, включенных в противоположных направлениях. Диод пропускает ток только в направлении, указанном его стрелкой. Будем считать диоды идеальными: в прямом (пропускном) направлении их сопротивление равно нулю, а в обратном (запирающем) — бесконечности.

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

В этом случае ток пытается течь от клеммы А к клемме В. Диод в ветви 2 (с резистором $R_2$) включен в прямом направлении и пропускает ток. Диод в ветви 1 (с резистором $R_1$) включен в обратном направлении и ток не пропускает. Следовательно, ток в цепи будет протекать только через вторую ветвь. Общее сопротивление цепи будет равно сопротивлению $R_2$.

По закону Ома для участка цепи, сила тока равна:

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

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

Теперь ток пытается течь от клеммы В к клемме А. Диод в ветви 1 (с резистором $R_1$) включен в прямом направлении и пропускает ток. Диод в ветви 2 (с резистором $R_2$) включен в обратном направлении и ток не пропускает. Ток в цепи будет протекать только через первую ветвь. Общее сопротивление цепи будет равно сопротивлению $R_1$.

Сила тока в цепи в этом случае будет равна:

$I_2 = \frac{U}{R_1} = \frac{12 \text{ В}}{2 \text{ Ом}} = 6 \text{ А}$

Ответ: если к клемме А подключить положительный полюс, сила тока будет 4 А; если отрицательный — 6 А.

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

Найти:

$P_1$ — мощность тока, когда клемма А подключена к положительному полюсу.

$P_2$ — мощность тока, когда клемма А подключена к отрицательному полюсу.

Решение:

Мощность электрического тока вычисляется по формуле $P = U \cdot I$.

Случай 1: К клемме А подключен положительный полюс.

Сила тока в этом случае, как было найдено в пункте а), составляет $I_1 = 4 \text{ А}$.

Мощность тока равна:

$P_1 = U \cdot I_1 = 12 \text{ В} \cdot 4 \text{ А} = 48 \text{ Вт}$

Случай 2: К клемме А подключен отрицательный полюс.

Сила тока в этом случае, как было найдено в пункте а), составляет $I_2 = 6 \text{ А}$.

Мощность тока равна:

$P_2 = U \cdot I_2 = 12 \text{ В} \cdot 6 \text{ А} = 72 \text{ Вт}$

Ответ: если к клемме А подключить положительный полюс, мощность тока будет 48 Вт; если отрицательный — 72 Вт.