фізика 14/21

 02.12.2022

Урок 44

Тема. Розв'язування задач з теми "Постійний електричний струм:ЕРС, закон Ома для повного кола, розрахунок електричних кіл, робота та потужність"

Завдання:

1. Опрацювати практичний матеріал
2. Записати конспект в зошит
3. Записати розв'язок задач в зошит

Практикум із розв'язування задач № 2

Задачі про рух електричних зарядів у провідниках умовно поділяють на такі типи: обчислення опору, сили струму або напруги на будь-якій ділянці кола; визначення роботи, потужності, теплової дії струму; задачі на електроліз.

У процесі розв'язування задач із визначення сили струму, напруги або опору на ділянці кола потрібно: 1) накреслити електричну схему й зобразити на ній джерела струму, резистори й конденсатори; 2) встановити, які елементи кола під'єднано послідовно, які — паралельно; 3) у кожній точці розгалуження записати рівняння струмів і напруги; 4) використовуючи закон Ома, встановити зв'язок між ними; 5) із одержаної системи рівнянь визначити шукану величину.

Розв'язування переважної кількості задач на постійний електричний струм здійснюється на основі застосування закону Ома для повного кола.

Знаючи напругу на ділянці кола, за законом Ома знаходимо силу струму в ній. Значні ускладнення зазвичай викликають задачі з розрахунку кіл, що містять кілька з'єднаних послідовно або паралельно джерел струму.

Якщо джерела з'єднані паралельно, зручно діяти так: 1) зобразити струми, що протікають через елементи кола (іноді їх напрямок можна передбачати заздалегідь, якщо ж ні, то вибрати його довільно); 2) записати рівняння струмів у вузлах і використати формулу

для кожної із паралельних гілок, що містять ЕРС. Оскільки вони з'єднані між собою паралельно, то напруга на них буде однаковою.

Задачі з визначення роботи, потужності й теплової дії струму поділяють умовно на три групи.

1. У задачах першої групи під час розрахунку параметрів електричного кола до відомих рівнянь закону Ома додають формули обчислення роботи і потужності струму:

2. До другої групи належать задачі на теплову дію струму, що розв'язуються на основі закону Джоуля — Ленца: Q = I2Rt. Якщо ж в отриманому рівнянні виявиться два і більше невідомих, до нього додають формули калориметрії і визначення загального опору кола. Якщо на певній ділянці немає джерела струму, то Q = IUt = I2Rt.

3. Третю групу утворюють задачі про перетворення електричної енергії в механічну, внутрішню і хімічну під час виконання роботи електромашинами постійного струму. Розв'язування таких задач здійснюється на основі застосування рівняння закону збереження і перетворення енергії Iε = I2R + Νмех + Νx.

Приклади розв'язування задач

Задача 1. Визначте загальний опір ділянки кола і струми в кожному резисторі (рис. 1), якщо напруга між точками А і D дорівнює 26 В; R1 = 2 Ом, R2 = 3 Ом, R3 = 6 Ом, R4 = 1 Ом, R5 = 2 Ом, R6 = 2 Ом, R7 = 4 Ом, R8 = 12 Ом.

Рис. 1

Задача 2. Обчисліть загальний опір електричного кола (рис. 2), якщо внутрішній опір джерела струму становить 1 Ом, а опори інших ділянок відповідно дорівнюють 4, 3, 12 і 6 Ом.

Задача 3. У мережу з напругою 220 В послідовно підключили дві лампи потужністю 60 і 250 Вт, кожна з яких розрахована на напругу 110 В. Як розподілиться напруга на лампах? Визначте потужність, яку споживає кожна лампа, та кількість теплоти, що виділиться за 30 хв роботи кожної лампи.

Задача 4. Визначте ЕРС і внутрішній опір акумулятора, якщо він продукує в зовнішнє коло потужність 9,5 Вт за сили струму 5 А і 14,4 Вт — за сили 8 А.