1 Сформулировать закон Ома для участка цепи; для участка цепи с источником эдс; для замкнутого контура.

Ответы на контрольные вопросы по лаб. раб. №5

Сила тока в проводнике прямо пропорциональна разности потенциалов на концах проводника и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Рисунок 2 – Участок цепи с источником электрической энергии

где r – внутреннее сопротивление источника электрической энергии;

r – сопротивление участка цепи вне источника электроэнергии;

– напряжение между концами участка;

Е – ЭДС источника.

“+” – в случае совпадения направлений тока и ЭДС на участке;

“ – ” – в случае их встречного направления.

где – сумма внутренних сопротивлений источников электрической энергии;

– сумма сопротивлений внешних участков;

– алгебраическая сумма ЭДС данного контура.

2. Дать определение узла, ветви, контура, простой цепи, сложной цепи.

К простым относят электрические цепи, которые содержат либо один источник электрической энергии, либо несколько находящихся в одной ветви электрической цепи.

Самая простая электрическая цепь состоит из :

источника тока

потребителя электроэнергии

замыкающего и размыкающего устройства

соединительных проводов.

К сложным электрическим цепям относят цепи, содержащие несколько источников электрической энергии, включенных в разные ветви.

2. Дать определение источника ЭДС, источника напряжения, источника тока.

Источники ЭДС — это такие элементы электрической цепи, у которых разность потенциалов на выходе не зависит от величины и направления протекания тока, т.е. их вольтамперные характеристики (ВАХ) представляют собой прямые линии параллельные оси I.

Источники напряжения – это устройства, преобразующее один из видов энергии в электрическую энергию.

Источники тока — это такие элементы электрической цепи, у которых протекающий через них ток не зависит от знака и значения разности потенциалов на выходе, т. е. их (ВАХ) представляют собой прямые линии параллельные оси U.

2. Сформулировать первый и второй законы Кирхгофа.

3. Сформулировать принцип баланса мощностей.

4. Дать определение единиц электрических величин: ампер, вольт.

Ампер – сила неизменяющегося тока, который, проходя по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенного на расстоянии 1 м один от другого в вакууме, вызвал бы между этими проводниками силу .

Вольт – это напряжение между двумя точками цепи, когда при перемещении заряда в 1 Кл совершается работа в 1 Дж.

2. Дать определение: электрический ток, сила тока, электрический потенциал, электрическое напряжение, напряженность электрического поля, работа и мощность электрического тока.

Сила тока I – это количество электричества q, протекающего через поперечное сечение проводника в единицу времени t.

Напряжение – это скалярная величина, равная работе, которая совершается при перемещении единицы положительного электричества между двумя точками цепи:

Напряженность – это сила F, действующая на единицу положительного электричества в данной точке поля. Это величина векторная:

Работа источника электрической энергии при перемещении заряда вдоль некоторого участка цепи равна произведению этого заряда на напряжение между концами этого участка.

где А – работа, Джоуль [Дж].

Если заряд переносится равномерно в течение времени t током I, то перенесённый заряд будет

тогда

(17)

при постоянных значениях U и I.

А в случае изменяющихся значений напряжения и силы тока, работа за промежуток времени будет:

Отношение работы к соответствующему промежутку времени называется мощностью:

(19)

при постоянных U и I.

При изменяющихся значениях тока и напряжения используется понятие мгновенная мощность:

Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для замкнутого контура.

Вернёмся ещё раз к рис. 7.1. Здесь изображена замкнутая проводящая цепь. На участке цепи 1-а-2 движение носителей заряда происходит под действием только электростатической силы=q. Такие участки называютсяоднородными.

Совсем по-другому обстоят дела на участке контура 2-b-1. Здесь на заряды действует не только электростатическая, но и сторонняя сила. Полную силунайдем, сложив эти две:

.

Участок замкнутого контура, где наряду с электростатической силой действуют и сторонние силы, называют неоднородным.

Можно показать, что на однородном участке цепи средняя скорость направленного движения носителей заряда пропорциональна действующей на них силе. Для этого достаточно сравнить формулы, полученные на прошлой лекции: =(6.3) и=(6.13).

Пропорциональность скорости силе, а плотности тока — напряжённости сохранится и в случае неоднородного участка цепи. Но теперь напряжённость поля равна сумме напряжённостей электростатического поля и поля сторонних сил:

. (7.5)

Это уравнение закона Ома в локальной дифференциальной форме для неоднородногоучастка цепи.

Теперь перейдём к закону Ома для неоднородного участка цепи в интегральной форме.

Выделим двумя близкими сечениями Sучастокdlтрубки тока (рис. 7.3.). Сопротивление этого участка:

,

а плотность тока можно связать с силой тока:

.

Рис. 7.3.

Эти два выражения используем в уравнении (7.5), спроецировав его предварительно на линию тока:

Проинтегрировав последнее уравнение по неоднородному участку 1-2, получим:

.

Произведение IR_1-2=U— напряжение на участке 1-2;

первый интеграл справа ==₁–₂— разность потенциалов на концах участка;

второй интеграл ==_1-2— э.д.с. источника тока.

Учтя всё это, конечный результат запишем в виде:

. (7.6)

Это закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной форме. Обратите внимание, что напряжение на неоднородном участке цепиUне совпадает с разностью потенциалов на его концах (₁–₂):

IR_1-2=U_1-2= (₁–₂) +_1-2. (7.7)

Эти две величины равны только в случае однородного участка, где источники тока отсутствуют и _1-2= 0. Тогда:

U_1-2=₁–₂.

Для замкнутого контура уравнение закона Ома (7.6) несколько видоизменяется, так как разность потенциалов в этом случае равна нулю:

. (7.8)

В законе Ома для замкнутой цепи (7.8) R — полное сопротивление контура, складывающееся из внешнего сопротивления цепи R₀ и внутреннего сопротивления источника r:

R=R₀+r.

Рассмотренные нами законы постоянного тока позволяют рассчитать токи в сложных разветвлённых электрических цепях. Эти расчёты упрощаются, если пользоваться правилами Кирхгофа.

Правил Кирхгофа два: правило токовиправило напряжений.

Правило токов относится к узлам цепи, то есть, к таким точкам схемы, где сходятся не менее трёх проводников (рис. 7.4.). Правило токов гласит: алгебраическая сумма токов в узле равняется нулю:

. (7.9)

Рис. 7.4.

При составлении соответствующего уравнения, токи, втекающие в узел, берутся со знаком плюс, а покидающие его — со знаком минус. Так, для узла А(рис. 7.3.) можно записать:

I₁–I₂–I₃+I₄–I₅= 0.

Это первое правило Кирхгофа является следствием уравнения непрерывности (см. (6.7)) или закона сохранения электрического заряда.

Правило напряженийотносится к любому замкнутому контуру разветвлённой цепи.

Выделим, например, в разветвлённой сложной цепи замкнутый элемент 1-2-3-1 (рис. 7.5.). Произвольно обозначим в ветвях контура направления токов I₁,I₂,I₃. Для каждой ветви запишем уравнение закона Ома для неоднородного участка цепи:

Участок .

Здесь R₁,R₂,R₃—полноесопротивление соответствующих ветвей. Сложив эти уравнения, получим формулу второго правила Кирхгофа:

I₁R₁–I₂R₂–I₃R₃=₁+₂–₃–₄+₅.

Правило напряжений формулируется так: в любом замкнутом контуре алгебраическая сумма падений напряжения равна алгебраической сумме э.д.с., встречающихся в этом контуре:

. (7.10)

Рис. 7.5.

При составлении уравнения (7.10) второго правила Кирхгофа задаются направлением обхода: в нашем примере — по часовой стрелке. Токи, совпадающие с направлением обхода, берутся со знаком плюс (I₁), токи противоположного направления — со знаком минус (–I₂, –I₃).

Э.д.с. источника берётся со знаком плюс, если он создаёт ток, совпадающий с направлением обхода (+₁, +₂, +₅). В противном случае э.д.с. отрицательна (–₃, –₄).

В качестве примера составим уравнения правил Кирхгофа для конкретной электрической схемы — измерительного моста Уитстона (рис. 7.6.). Мост образуют четыре резистора R₁,R₂,R₃,R₄. В точкахAиBк мосту подключен источник питания (,r), а в диагоналиBD — измерительный гальванометр с сопротивлениемR_g.

Рис. 7.6.

1. Во всех ветвях схемы произвольнообозначим направления токовI₁,I₂, I₃, I₄, I_g, I_.

2. В схеме четыре узла: точки A,B,C,D. Для трёх из них составим уравнения первого правила Кирхгофа — правила токов:

точка А: I_ – I₁ – I₄ = 0; (1)

точка B: I₁ – I₂ – I_g = 0; (2)

точка D: I₄ + I_g – I₃ = 0. (3)

3. Для трёх контуров цепи ABDA,BCDBиADCAсоставим уравнения второго правила Кирхгофа. Во всех контурах направление обхода по часовой стрелке.

ABDA: I₁R₁ + I_gR_g – I₄R₄ = 0; (4)

BCDB: I₂R₂ – I₃R₃ – I_gR_g = 0; (5)

ADCA: I₄R₄ + I₃R₃ + I_r = . (6)

Таким образом, мы получили систему шести уравнений, решая которую можно найти все шесть неизвестных токов.

Но чаще мост Уитстона используется для измерения неизвестного сопротивления R_xR₁. В этом случае резисторыR₂,R₃иR₄— переменные. Меняя их сопротивления, добиваются того, чтобы ток в измерительной диагонали моста оказался равным нулюI_g= 0. Это означает, что:

I₁=I₂см. (1),

I₃=I₄см.(3),

I₁R₁ = I₄R₄ см. (4),

I₂R₂ = I₃R₃ см. (5).

Учитывая эти упрощающие обстоятельства, приходим к выводу, что:

,

или:

.

Замечательно, что для определения неизвестного сопротивления нужно знать лишь сопротивления резисторов моста R₂,R₃иR₄. Э.д.с. источника, его внутреннее сопротивление, как и сопротивление гальванометра при таком измерении не играют никакой роли.

Закон Ома — AP Physics 1

All AP Physics 1 Ресурсы

7 Диагностические тесты 170 практических тестов Вопрос дня Карточки Learn by Concept

← Предыдущая 1 2 3 Следующая →

AP Physics 1 Справка » Электричество и волны » Электричество » Схемы » Закон Ома

Если замкнутая цепь, подключенная к батарее, имеет сопротивление , какой ток протекает по этой цепи?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

Этот вопрос можно решить, воспользовавшись законом Ома, который гласит, что разность напряжений в цепи пропорциональна току, протекающему по цепи, а также сопротивлению цепи. Записав в виде уравнения, мы имеем:

Решая для тока, мы можем переставить, чтобы получить:

Сообщить об ошибке

Определить падение напряжения на проводе, соединенном с двумя последовательно соединенными резисторами с сопротивлениями и , при токе, протекающем по цепи ?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

По закону Ома:

, где — падение напряжения на проводе. — ток, протекающий по проводу, и — полное сопротивление в цепи.

Поскольку резисторы соединены последовательно: 

, где и  – сопротивления двух резисторов.

В нашем случае:

Следовательно:

Сообщить об ошибке

Через цепь проходит ток  . Один резистор в этой цепи имеет сопротивление . Каково падение напряжения на этом резисторе?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Здесь нам нужно использовать закон Ома, который определяется как:

Где  напряжение в вольтах,  ток в амперах, а  сопротивление в омах. Мы знаем ток в цепи, а также сопротивление резистора. Мы подставляем наши известные значения и находим напряжение, которое даст нам падение напряжения на резисторе.

 

Сообщить об ошибке

Цепь имеет источник питания и сопротивление. Какой ток в цепи?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

Мы используем закон Ома, , чтобы найти силу тока в цепи. В законе Ома это напряжение в цепи, это ток в цепи и это сопротивление цепи.

Решив уравнение для , получим

Сообщить об ошибке

Внутреннее сопротивление батареи . Если бы ток в батарее нужно было измерить с помощью мультиметра, какую величину зафиксировал бы мультиметр?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

Мы используем закон Ома, , чтобы найти силу тока в цепи. В законе Ома это напряжение в цепи, это ток в цепи и это сопротивление цепи.

Решив уравнение для , получим

.

Сообщить об ошибке

Какое напряжение необходимо для создания тока в цепи с сопротивлением?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

Мы используем закон Ома, , чтобы найти силу тока в цепи. В законе Ома это напряжение в цепи, это ток в цепи и это сопротивление цепи.

В нашей задаче

Сообщить об ошибке

Если в цепи есть напряжение  и ток , каково сопротивление цепи?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

Мы используем закон Ома, , чтобы найти силу тока в цепи. В законе Ома это напряжение в цепи, это ток в цепи и это сопротивление цепи.

Решение закона Ома для сопротивления дает нам

.

Сообщить об ошибке

Если падение напряжения на  составляет  , каково сопротивление или ?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Несколько правил цепей, которые помогут здесь для последовательных цепей: нет текущих развязок. Поскольку сумма всех падений напряжения должна равняться ЭДС батареи, можно найти падение напряжения на  :

Мы можем использовать закон Ом, чтобы найти сопротивление:

Метод 2:

Закон о ом:

Сообщить об ошибке

Какое из следующих утверждений верно?

Возможные ответы:

Ни один из этих

Уменьшение сопротивления цепи всегда уменьшает ток, протекающий через цепь

Повышение напряжения всегда увеличивает ток, протекающий по цепи, а уменьшение сопротивления цепи всегда уменьшает ток, протекающий по цепи.

Повышение напряжения всегда увеличивает ток, протекающий по цепи.

Правильный ответ:

Ни один из этих

Пояснение:

Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно использовать определение закона Ома.

, где  напряжение,  ток и сопротивление. Как следует из уравнения, для определения влияния напряжения на ток нам нужна информация о сопротивлении. Например, увеличение напряжения приведет к увеличению тока, если сопротивление уменьшится или если сопротивление останется прежним. С другой стороны, увеличение напряжения приведет к уменьшению тока, если сопротивление резко возрастет; следовательно, мы не можем определить влияние напряжения на ток, ничего не зная о сопротивлении (нам нужно знать, увеличивается ли сопротивление, уменьшается или остается неизменным). Точно так же мы не можем определить влияние сопротивления на ток, не зная о напряжении.

Сообщить об ошибке

Учащийся собирает схему с резистором и источником напряжения. Он понимает, что ему нужно увеличить количество электронов, протекающих через цепь, чтобы достичь своей цели. Что ученик может сделать для этого?

I. Заменить источник напряжения на источник переменного тока

II. Используйте новый источник напряжения с более высоким напряжением

III. Используйте другой резистор с меньшим сопротивлением

Возможные ответы:

I, II и III

II и III

I и III

I и II

Правильный ответ:

II и III

Пояснение:

Вспомним, что определение тока — это количество электронов, протекающих по цепи за заданный промежуток времени. Мы можем увеличить количество электронов, протекающих через цепь (за заданное время), если увеличим ток. Используя закон Ома, мы можем определить условия, при которых ток будет увеличиваться.

Решая для тока, мы получаем

Это означает, что мы можем получить большой ток, если мы увеличим напряжение или уменьшим сопротивление. Обратите внимание, что изменение источника напряжения с постоянного источника на переменный источник будет генерировать переменный ток с аналогичной амплитудой; это не увеличит общий ток системы и, следовательно, количество электронов, протекающих через цепь за заданное время.

Сообщить об ошибке

← Предыдущий 1 2 3 Далее →

Уведомление об авторских правах

Все ресурсы AP Physics 1

7 Диагностические тесты 170 практических тестов Вопрос дня Карточки Learn by Concept

— В замкнутом контуре Э.Д.С. и внутреннее сопротивление генератора равны E и r соответственно. Если внешнее сопротивление в цепи равно R, то закон Ома имеет вид: А.

$I = \\dfrac{E}{{\\left( {R + r} \\right)}}$B. $I = \\dfrac{E}{r}$ C. $I = \\dfrac{E}{r}$D. $I = \\dfrac{E}{{R

Ответить

Проверено

234k+ просмотров

Подсказка: Для решения этого вопроса воспользуемся законом Ома. В этом вопросе в замкнутой цепи используются два сопротивления: внутреннее сопротивление и внешнее сопротивление. Мы должны знать термин внутреннее сопротивление. Это сопротивление в источнике напряжения, которое вызывает снижение напряжения источника при наличии тока. А внешнее сопротивление — это ограничение потока электричества.

Полный пошаговый ответ:
Мы знаем, что соотношение между напряжением, током и сопротивлением определяется законом Ома. Итак, согласно закону Ома, электрический ток, который движется внутри проводника, напрямую связан с разностью потенциалов на нем, а константой пропорциональности является сопротивление проводника.
Математически закон Ома можно записать так:
$V = IR$
Здесь $V$ — разность потенциалов, $I$ — ток, а $R$ — сопротивление.