Электротехника Законы Ома и Кирхгофа Постоянный электрический ток Молекулярная физика Колебания Термодинамика

Три одинаковые батареи соединены параллельно и подключены к внешнему сопротивлению. Как изменится сила тока через это сопротивление, если полярность одной из батарей поменять на обратную?

  Решение

 1. Отметим сразу что, в связи с идентичностью элементов в обоих случаях их параллельного включения суммарное внутреннее сопротивление будет в три раза меньше, чем у одного источника, при этом при согласном включении сила тока через внешнее сопротивление R определится уравнением

 . (1)

  2. Проанализируем ситуацию при встречном включении одного из источников тока. Результирующий ток определится как

 . (2)

 3. Отношение сил токов

 . (3)

  2.3.6. Что покажет вольтметр, если в цепи, изображённой на рисунке, если источники одинаковы, ЭДС каждого из них e =1,5 В, внутреннее сопротивление r = 2 Ом? Чему будет равна сила тока в цепи?

 Решение

 1. Будем считать, что вольтметр обладает бесконечно большим сопротивлением, в этом случае сила тока в цепи определится соотношением

 . (1)

 2. Поскольку все три элемента в данной схеме включения работают в режиме короткого замыкания, и ток I0, по сути является током короткого замыкания, то в указанных на схеме точках разность потенциалов будет равна нулю, т.е. UV =0.

  2.3.7. Определите заряд конденсатора С ёмкостью С = 4 мкФ в стационарном режиме, если R1 = R2 = R3 = R= 100 Ом. Источник тока обладает ЭДС e = 300 В и нулевым внутренним сопротивлением.

 Решение

 1. Сопротивления R2 и R3 включены параллельно, поэтому их можно представить эквивалентным одним сопротивлением величиной

  . (1)

 2. Определим силу тока в цепи

 . (2)

 3. Падение напряжения на сопротивлении R1 будет равно разности потенциалов на обкладках конденсатора, который для постоянного тока обладает бесконечным сопротивлением

 . (3)

 4. Заряд конденсатора определим из уравнения энергии

 . (4)

  2.3.8. Два вертикально расположенных стержня, имеющие длину L = 1 м и диаметр d = 1 см сопротивление на единицу длины r = 1×10 - 5 Ом×м, подсоединены через идеальный амперметр к источнику ЭДС e = 1,5 В и внутренним сопротивлением r0 = 0,05 Ом. Полосок касается сопротивление R = 0,1 Ом, которое в поле тяжести g начинает соскальзывать вдоль них из верхней точки вниз без нарушения контакта, как показано на рисунке. В пренебрежении эффектами, связанными с магнитным полем, определить какое значение тока I покажет амперметр через время t = 0,5 с после начала движения? Силу трения не учитывать

 Решение

 1. Запишем кинематические уравнения движения сопротивления, считая, что на него действует только сила тяжести и движение происходит по вертикальной оси с нулевой начальной скоростью

  , (1)

и определим расстояние которое пройдёт сопротивление за время t

  . (2)

 2. Определим электрическое сопротивление одного отрезка стержня длиной

  . (3)

  3. Электрическая схема установки, таким образом представит собой три последовательно включенных внешних сопротивления: R0 = R + 2r

и внутреннее сопротивление источника r0. Закон Ома для полной цепи в этом случае запишется так

 . (4)

  2.3.9. Два гальванических элемента с e1 =1,5 В и e2 = 4,5 В соединены одноимёнными полюсами. Внутреннее сопротивление первого источника r1 в два раза меньше внутреннего сопротивления второго элемента r2, т.е. r2 = 2 r1. Каковы при этом включении элементов будут показания вольтметра?

  Решение

 1. Если считать, что вольтметр обладает бесконечным сопротивлением, то разность электродвижущих сил источников тока будет равна сумме падений напряжения на их внутренних сопротивлениях

 . (1)

 2. С другой стороны второй элемент является внешней нагрузкой для первого элемента

 , (2)

где U - показания вольтметра.

 3. Выразим из последнего уравнения силу тока в цепи

  . (3)

 4. Подставим значение силы тока в уравнение (1)

 , (4)

откуда

 . (5)


Физика примеры решения задач