Задачи на закон Ома для полной цепи
Задачи на закон Ома для полной цепи .
\( I= \dfrac{\varepsilon }{R+r} \)
\(I\)- Сила тока цепи
\(\varepsilon \) — ЭДС источника питания, [Вольт]
\(r \)- внутреннее сопротивление источника, [Ом]
\(R \) -сопротивление внешней цепи [Ом]
Чаще всего на схемах внутреннее сопротивление источника тока не изображается отдельно от источника, считаю что это усложняет понимание данной темы и провоцирует ошибки для осваивающих тему: «Закон Ома для полной цепи»
Мы всегда будем изображать внутреннее сопротивление источника рядом с ним
Задача 1. (закон Ома для полной цепи)
На схеме, изображенной на рисунке ЭДС источника тока \(\varepsilon=12 Вольт \), внутреннее сопротивление
источника тока \(r=2 Ом\), сопротивление внешней цепи \(R=22 Ом\)
Вычислить силу тока цепи.
Показать ответ Показать решение Видеорешение
Ответ: \( I= 0,5 A \)
Дано:
\( r=2 Ом \)
\( R=22 Ом \)
\(\varepsilon=12 Вольт \)
\(I-?\)
\( I= \dfrac{\varepsilon }{R+r} \) \( I= \dfrac{ 12 В }{22 Ом +2 Ом}= 0,5 A \)
Ответ: \( I= 0,5 A \)
Задача 2. (закон Ома для полной цепи)
Сила тока в электрической цепи, изображенной на рисунке равна 2 Ампера, внутреннее
сопротивление батареи \(r=1 Ом\), сопротивление внешней цепи \(R=19 Ом\)
Показать ответ Показать решение Видеорешение
Ответ: \( \varepsilon=40 Вольт \)
Запишем закон Ома для полной цепи,
после чего умножим обе части уравнения на \((R+r)\)
Дано:
\( r=1 Ом \)
\( R=19 Ом \)
\(I=2А \)
\(\varepsilon-?\)
\( I= \dfrac{\varepsilon }{R+r} \) \(I(R+r)=\dfrac{\varepsilon }{(R+r)}\cdot (R+r) \)
\(I(R+r)=\varepsilon \)
\( \varepsilon=I(R+r) \)
\( \varepsilon=2А \cdot (19 Ом+1 Ом)=40 Вольт \)
Ответ: \( \varepsilon=40 Вольт \)
Ниже приведено решение этой задачи для «ленивых»
Задача 2. (Решение для ленивых)
Найти ЭДС батареи \(\varepsilon \)
Показать ответ Показать решение Видеорешение
Ответ: \( \varepsilon=40 Вольт \)
Запишем закон Ома для полной цепи,
после чего просто вставим числа:
Дано:
\( r=1 Ом \)
\( R=19 Ом \)
\(I=2А \)
\(\varepsilon-?\)
\( I= \dfrac{\varepsilon }{R+r} \) \(2=\dfrac{\varepsilon }{19+1} \)
\(2=\dfrac{\varepsilon }{20} \)
\(2 \cdot 20=\varepsilon \)
\( \varepsilon=40 Вольт \)
Ответ: \( \varepsilon=40 Вольт \)
Задача 3. (закон Ома для полной цепи)
ЭДС источника тока в цепи, изображенной на рисунке \(\varepsilon=6 Вольт \), сила тока в этой
цепи составляет 3 Ампера, внутреннее сопротивление источника \(r=0,5 Ом .\)
Найти сопротивление внешней цепи \(R\)
Показать ответ Показать решение Видеорешение
Ответ: \( R=1,5 Ом \)
Запишем закон Ома для полной цепи,
после чего умножим обе части уравнения на \((R+r)\)
Дано:
\( r=0,5 Ом \)
\( \varepsilon =6 Вольт \)
\(I=3 А \)
\(R-?\)
\(I(R+r)=\varepsilon \)
\(IR+Ir=\varepsilon \)
\(IR=\varepsilon-Ir \)
\(R=\dfrac{\varepsilon-Ir}{I} \)
\(R=\dfrac{6В-3А \cdot 0,5 Ом}{3А}=1,5 Ом \)
Ответ: \(R=1,5 Ом \)
Ниже приведено решение этой задачи для «ленивых»
Задача 3. (решение для ленивых)
ЭДС источника тока в цепи, изображенной на рисунке \(\varepsilon=6 Вольт \), сила тока в этой
цепи составляет 3 Ампера, внутреннее сопротивление источника \(r=0,5 Ом .\)
Найти сопротивление внешней цепи \(R\)
Показать ответ Показать решение Видеорешение
Ответ: \( R=1,5 Ом \)
Запишем закон Ома для полной цепи,
после чего просто вставим числа
Дано:
\( r=0,5 Ом \)
\( \varepsilon =6 Вольт \)
\(I=3 А \)
\( I= \dfrac{\varepsilon }{R+r} \) \( 3= \dfrac{6 }{R+0,5} \)
\( 3(R+0,5)= 6 \)
\( 3R+1,5= 6 \)
\( 3R= 6-1,5 \)
\( 3R= 4,5 \)
\( R= 4,5:3 \)
\(R=1,5 Ом\)
Ответ: \(R=1,5 Ом \)
Задача 7. (закон Ома для полной цепи)
ЭДС батареи в электрической цепи, изображенной на рисунке \(\varepsilon=6 Вольт \), сила тока в этой
цепи составляет 3 Ампера,
внутреннее сопротивление батареи \(r=0,5 Ом .\)
Показать ответ Показать решение Видеорешение
Ответ: \( U= 4,5 Вольт \)
Вольтметр показывает напряжение на резисторе \(R\) Зная силу тока цепи и сопротивление \(R\) сможем найти напряжение на резисторе \(R\) по закону Ома \(U=IR\) Запишем закон Ома для полной цепи,
Дано:
\( r=0,5 Ом \)
\( \varepsilon =6 Вольт \)
\(I=3 А \)
\(U-?\)
\( I= \dfrac{\varepsilon }{R+r} \) \(I(R+r)=\dfrac{\varepsilon }{(R+r)}\cdot (R+r) \)
\(I(R+r)=\varepsilon \)
\(IR+Ir=\varepsilon \)
\(IR=\varepsilon-Ir \)
\(U=\varepsilon-Ir \)
\(U=6В-3А \cdot 0,5 Ом=4,5 Вольт \)
Ответ: \(U= 4,5 Вольт \)
Задачи на закон Ома с решением
Знание закона Ома на сегодняшний день – вопрос общей эрудиции каждого человека. В сегодняшней статье займемся решением задач по теме «закон Ома».
Подписывайтесь на наш телеграм и получайте интересные новости каждый день! А если хотите получить скидку и не упустить выгоду – загляните на наш второй канал с приятными акциями и бонусами для клиентов.
Закон Ома: задачи с решением
Для новичков, которые только начинают решать задачи по физике, мы подготовили специальную памятку и собрали вместе более 40 формул по разным темам. Берите и пользуйтесь!
Задача на закон Ома №1
Условие
Определите силу тока в медном проводнике сеченим 0,5 мм2, если длина проводника 100 м, а напряжение на его концах равно 6,8 В.
Решение
Сначала запишем закон Ома:
I=UR
В данном случае, чтобы найти силу тока I, нужно определить сопротивление R. Используем формулу с удельным сопротивлением и перепишем выражение для закона Ома:
R=ρlSI=USρl
Осталось подставить числа и рассчитать:
I=6,8·0,50,017·100=2 А
Значение удельного сопротивления «ро» для меди берется из таблиц. Для меди ρ=0,017Ом·мм2м
Ответ: 2 А.
Задача на закон Ома №2
Условие
По вольфрамовой проволоке длиной 3 м протекает электрический ток силой 0,04 А. Проволока находится под напряжением 5 В. Определите величину площади поперечного сечения проволоки.
Решение
Выразим площадь поперечного сечения проводника из формулы для сопротивления:
R=ρlSS=ρlR
Сопротивление R найдем из закона Ома:
I=URR=UI
Подставим выражение для R в формулу для S и рассчитаем:
S=ρl·IU=0,055·3·0,045=0,0013 мм2
Ответ: 0,0013 мм2
Задача на закон Ома №3
Условие
Каково напряжение на неоднородном участке цепи?
Решение
По закону Ома для неоднородного участка цепи:
U12=φ1-φ2+ε
Считая началом участка точку A, а концом – точку B, и беря поэтому ЭДС со знаком плюс (внутри источника направление тока от отрицательного полюса к положительному), получаем:
UAB=φA-φB+ε=5-7+3=1 В
Ответ: 1В.
Нужно больше примеров решений задач? Вы найдете их в нашем блоге!
Задача на закон Ома №4
Условие
Какова сила тока в резисторе, если его сопротивление 12 Ом, а напряжение на нем 120 В?
Решение
Это простейшая задача на закон Ома для участка цепи, которая решается в одно действие. Просто записываем закон Ома и производим расчет:
I=UR=12012=10 А
Ответ: 10 А.
Задача на закон Ома №5
Условие
Источник постоянного тока с ЭДС E = 12 В и внутренним сопротивлением г = 1 Ом замкнут на внешнее сопротивление R = 9 Ом. Определить силу тока в цепи I, падение напряжения UR на внешнем участке и падение напряжения Ur на внутреннем участке цепи.
Решение
Это задача на закон Ома для полной цепи. По закону Ома для замкнутой цепи:
I=εR+r=129+1=1,2 А
Падение напряжения на внешнем участке цепи:
UR=I·R=εRR+r=12·99+1=10,8 В
Падение напряжение на внутреннем участке цепи:
Ur=ε-UR=12-10,8=1,2 В
Ответ: 1,2 А; 10,8 В; 1,2 В.
Школьный учитель Георг Симон Ом открыл свой закон в 1826 году. Подробнее об истории открытия и самом законе Ома читайте в нашем блоге.
Вопросы на закон Ома
Вопрос 1. Сформулируйте закон Ома для однородного участка цепи.
Ответ. Закон Ома для однородного участка цепи нласит:
Ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.
Вопрос 2. Сформулируйте закон Ома для замкнутой цепи.
Ответ. Закон Ома для замкнутой цепи гласит:
Величина тока в замкнутой цепи, состоящей из источника тока, обладающего внутренним и внешним нагрузочным сопротивлениями, равна отношению электродвижущей силы источника к сумме внутреннего и внешнего сопротивлений.
Вопрос 3. От чего зависит сопротивление цепи?
Ответ. Сопротивление вещества обусловлено колебанием атомов кристаллической решетки.
Сопротивление зависит от:
- температуры;
- материала;
- поперечного сечения проводника.
Вопрос 4. Зависит ли сопротивление от напряжения и силы тока?
Ответ. Нет. Сопротивление не зависит от напряжения и силы тока в проводнике.
Вопрос 5. Всегда ли соблюдается закон Ома?
Ответ. Нет, не всегда. Например, закон Ома не действует при низких температурах для веществ, обладающих сверхпроводимостью.
Проблемы с учебой? Обращайтесь в профессиональный сервис для студентов за квалифицированной помощью.
Закон Ома: Решенные примеры задач
ЗАКОН ОМА:
Решенные примеры задачПРИМЕР 2.5
Разность потенциалов на резисторе 24 Ом составляет 12 В. Какова сила тока через резистор?
Раствор
В = 12 В и R = 24 Ом
Ток, I = ?
По закону Ома I = V/R = 12/24 = 0,5 А0007
Сопротивление провода 20 Ом. Каково будет новое сопротивление, если его равномерно растянуть в 8 раз?
Решение
R1 = 20 Ом, R2 = ?
Пусть исходная длина (l1) равна l .
Новая длина, l 2 = 8 l 1 (т.е., д) l2 = 8 l
Исходное сопротивление, R = ρ [ l 1 / A1]
6 Новое сопротивление
R2 =
Хотя проволока натянута, ее объем не меняется.
Начальный объем = окончательный том
A1 L 1 = A2 L 2, A1 L = A28 L
A1/ A2 = 8 L / L = 8 99999999999999999999999999999999999969999699999999999999999699969
9999999999999999699
999999999999999999999996999969996999969
999999999999699 L / деля уравнение R2 на уравнение R1, получаем
. Подставляя значение А1/А2, получаем растяжение провода увеличило его сопротивление.
ПРИМЕР 2.7
Рассмотрим прямоугольный металлический брусок высотой A, шириной B и длиной C, как показано на рисунке.
Если между двумя гранями A и B блока (рисунок (a)) приложена разность потенциалов V, наблюдается текущий IAB . Найдите силу тока, если между двумя гранями В и С блока будет приложена одинаковая разность потенциалов V (рисунок (б)). Дайте свои ответы с точки зрения IAB.
Раствор
В первом случае сопротивление блока
Резисторы последовательно и параллельно: батареи, а также найти разность потенциалов на резисторах 4 Ом и 6 Ом в цепи.
Решение
Поскольку резисторы соединены последовательно, эффективное сопротивление в цепи
= 4 Ом + 6 Ом = 10 Ом
Ток I в цепи = В/треб. = 24/10 = 2,4 А
Напряжение на резисторе 4 Ом 4 А × 4 Ом = 9,6 В
Напряжение на резисторе 6 Ом
V2 = IR1 = 2 . 4 А × 6 Ом = 14,4 В
ПРИМЕР 2.9
Рассчитайте эквивалентное сопротивление в следующей цепи, а также найдите ток I, I1 и I2 в данной цепи.
Решение
Поскольку сопротивления соединены параллельно, поэтому эквивалентное сопротивление в цепи равно
Сопротивления соединены параллельно, потенциал (напряжение) на каждом резисторе одинаков.
Ток I представляет собой сумму токов в двух ветвях. Тогда
I = I1 + I2 = 6 А + 4 А = 10 А
ПРИМЕР 2.10
Когда два сопротивления соединены последовательно и параллельно, их эквивалентные сопротивления составляют 15 Ом и 56/15 Ом соответственно. Найдите индивидуальные сопротивления.
Решение
Rs = R1 + R2 = 15 Ом (1)
Приведенное выше уравнение можно решить с помощью факторизации.
R12-8 R1-7 R1+ 56 = 0
R1 (R1– 8) – 7 (R1– 8) = 0
(R1– 8) (R1– 7) = 0
Если (R1= 8) Ом)
используя в уравнении (1)
8 + R2 = 15
R2 = 15 – 8 = 7 Ом ,
R2 = 7 Ом, т.е. (когда R1 = 8 Ом; R2 = 7 Ом)
7
Если (R1= 7 Ом)
Подставляя в уравнение (1)
7 + R2 = 15
R2 = 8 Ом, т. е. (когда R1 = 8 Ом; R2 = 7 Ом)
Решение
ПРИМЕР 2.12. Рассчитайте эквивалентное сопротивление между точками а и b.
Решение
Случай (a)
Чтобы найти эквивалентное сопротивление между точками a и b, предположим, что ток входит в соединение a. Так как все сопротивления во внешнем контуре одинаковы (1 Ом), ток в ветвях ac и ad должен быть равен. Таким образом, электрический потенциал в точках c и d одинаков, поэтому ток не течет через сопротивление 5 Ом. Это означает, что 5 Ом не играют никакой роли в определении эквивалентного сопротивления и могут быть удалены. Итак, схема упрощена, как показано на рисунке.
. Эквивалентное сопротивление цепи между A и B равен REQ = 1 Ом
Температурная зависимость удельного сопротивления: Решенные примеры задачи
Пример 2.13
, если сопротивление 3 Ом при 20 0С и α = 0,004/0С, затем определить его сопротивление при 100 0С.
Раствор
R0= 3 Ом, T = 100ºC, T0 = 20ºC
α = 0,004/ºC, RT = ?
RT= R0(1 + α(T-T0))
R100 = 3 (1 + 0,004 × 80)
R100 = 3 (1 + 0,32)
R100 = 3 (1,32)
R100 = 3,96 ω
Пример 2,14
Устойчивый при 10ºC и 40ºC составляют 45 Ом и 85 Ом соответственно. Найдите его температурный коэффициент сопротивления.
Раствор
T0 = 10ºC, T = 40ºC, R0= 45 Ом, R = 85 Ом
α = 1/R. ΔR /ΔT
α = 0,0296 на ºC
Учебный материал, Лекционные заметки, Задание, Справочник, Объяснение описания Wiki, краткая информация
Цепи постоянного тока — решение задач
Пример задачи по закону Ома: основная цепь
Вопрос
Источник ЭДС \(6,0 В\) подключен к чисто резистивной лампе и ток \(2,0\) ампер течет. Все провода без сопротивления. Каково сопротивление лампы?
Рисунок 1: Схема схемы в этой задаче.Подсказки
- Где в цепи происходит прирост потенциальной энергии?
- Где в цепи происходит потеря потенциальной энергии?
- Что такое закон Ома?
Решение
Прирост потенциальной энергии происходит при прохождении заряда через аккумулятор, то есть он приобретает потенциал \(\varepsilon = 6. 0V\). Никакая энергия не теряется в проводах, так как предполагается, что они не имеют сопротивления. При сохранении энергии полученный потенциал (т. Е. \ (\ varepsilon = V = 6,0 В \)) должен быть потерян в резисторе. Итак, по закону Ома:
\(V = I R\)
\(R=V/I\)
\(R = 3,0 \Омега\)
Пример задачи о резисторах, соединенных последовательно
Вопрос
Ток, протекающий в цепи, содержащей четыре последовательно соединенных резистора, равен \(I = 1,0 А\). Падение потенциала на первом, втором и третьем резисторах соответственно: \(V = 5 В\), \(V = 8 В\) и \(V = 7 В\).
Эквивалентное сопротивление цепи равно \(R = 30 \Омега\).
Найдите общее напряжение, выдаваемое батареей, а также ток, падение напряжения и сопротивление каждого резистора в цепи.
Подсказки
- Как связаны резисторы при последовательном соединении?
- Что верно в отношении падения потенциала резисторов при последовательном соединении?
- Вам нужно будет использовать закон Ома.
Решение
Рис. 3 Пример задачи с заданными даннымиВо-первых, давайте пометим диаграмму информацией, указанной в вопросе.
Существует несколько способов решения этой проблемы (см. альтернативные решения), но в этом руководстве рассматривается только один из них.
Поскольку резисторы соединены последовательно, через каждый из них протекает одинаковый ток. Используя закон Ома, мы можем найти сопротивления первого, второго и третьего резисторов.
\(R_1 = \frac {V_1}{I}, R_2 = \frac{V_2}{I} , R_3 = \frac {V_3}{I}\)
\(R_1 = \frac {5.0}{ 1,0} = 5,0 \quad \Omega R_2 = \frac{8,0}{1,0} = 8,0 \quad \Omega R_3 = \frac {7,0}{1,0} = 7,0\Omega\)
Теперь, используя эквивалентное сопротивление, мы можно найти сопротивление в четвертом резисторе. Это последовательная цепь, поэтому эквивалентное сопротивление представляет собой сумму отдельных сопротивлений.
\(R_ \mathrm {эквивалент} = R_1 + R_2 +R_3+R_4\)
\(R_4 = R _\mathrm {эквивалент} — ( R_1+R_2+R_3)\)
\(R_4 = 30 — (5,0 + 8,0 + 7,0) = 10 \Омега\)
Ток, протекающий через четвертый резистор, также \(I=1,0А\). Снова используя закон Ома, мы находим напряжение на этом резисторе.
\(V_4 = I \cdot R_4\)
\(V_4 = (1.0)\cdot (10) = 10В\)
Общее напряжение, выдаваемое аккумулятором, должно равняться полному падению напряжения в цепи ( это известно как закон напряжения Кирхгофа). Значит, надо просуммировать падения напряжения на резисторах.
\(V = V_1 +V_2 +V_3 +V_4\)
\(V = 5,0+8,0+7,0+10 = 30 В\)