Электрические явления: закон Ома, соединения проводников, работа и мощность тока

Закон Ома для участка цепи: I = U / R, откуда U = I·R и R = U / I. Сопротивление проводника: R = ρ·l / S, где ρ — удельное сопротивление, Ом·мм²/м. Работа тока: A = U·I·t = I²·R·t = U²·t / R, единица — джоуль. Мощность тока: P = U·I = I²·R = U² / R, единица — ватт. Закон Джоуля—Ленца: Q = I²·R·t — количество теплоты, выделяемое проводником с током.

1) Упростить схему: найти участки с явно параллельным или последовательным соединением и заменить их эквивалентным сопротивлением. 2) Найти общее сопротивление цепи R(общ). 3) Найти общий ток по закону Ома: I = U(источника) / R(общ). 4) Спуститься обратно по схеме: на последовательных участках ток известен, ищем напряжение U = I·R; на параллельных участках известно напряжение, ищем токи ветвей I = U / R. 5) Проверить: сумма напряжений на последовательных участках равна напряжению источника.

Условие: «Два резистора сопротивлением 6 Ом и 3 Ом соединены параллельно и подключены последовательно с резистором 4 Ом к источнику напряжением 12 В. Определите силу тока в резисторе 6 Ом.» Дано: R₁ = 6 Ом, R₂ = 3 Ом (параллельно) R₃ = 4 Ом (последовательно) U = 12 В Найти: I₁ Решение: 1) Сопротивление параллельного участка: R₁₂ = R₁·R₂ / (R₁ + R₂) = 6·3 / (6 + 3) = 18/9 = 2 Ом. 2) Общее сопротивление: R = R₁₂ + R₃ = 2 + 4 = 6 Ом. 3) Общий ток: I = U / R = 12 / 6 = 2 А. 4) Напряжение на параллельном участке: U₁₂ = I·R₁₂ = 2 · 2 = 4 В. 5) Ток в резисторе 6 Ом: I₁ = U₁₂ / R₁ = 4 / 6 ≈ 0,67 А. Ответ: I₁ ≈ 0,67 А. Проверка: I₂ = 4/3 ≈ 1,33 А; I₁ + I₂ = 0,67 + 1,33 = 2 А — совпадает с общим током.

Условие: «Электрический чайник мощностью 2 кВт работает 5 минут. Какое количество теплоты он выделит? Какова сила тока в нём при напряжении 220 В?» Дано: P = 2 кВт = 2000 Вт; t = 5 мин = 300 с; U = 220 В. Найти: Q, I. Решение: 1) Работа тока (она же выделенная теплота): A = Q = P·t = 2000 · 300 = 600 000 Дж = 600 кДж. 2) Сила тока: из P = U·I следует I = P / U = 2000 / 220 ≈ 9,1 А. Ответ: Q = 600 кДж; I ≈ 9,1 А. Единицы: время обязательно в секундах, мощность в ваттах — иначе джоули не получатся.

1) При параллельном соединении складывают сами сопротивления вместо обратных величин: R = 6 + 3 = 9 Ом вместо 2 Ом. 2) Забывают, что формула R = R₁·R₂/(R₁+R₂) работает только для ДВУХ резисторов. 3) Закон Ома применяют, смешивая величины разных участков: берут напряжение источника и сопротивление одного резистора. 4) Время оставляют в минутах при расчёте работы тока: 5 мин = 300 с. 5) Мощность в киловаттах не переводят в ватты: 2 кВт = 2000 Вт. 6) Проверочный признак ошибки: общее сопротивление параллельного участка получилось больше наименьшего из резисторов — значит расчёт неверный. 7) В оформлении расчётной задачи не выписывают формулу эквивалентного сопротивления — снимается балл.