Закон Ома

Таблица 6.1 – Законы Ома

цепь	схема	формула закона
участок цепи		, где I – сила тока на участке цепи; U – напряжение на концах участка; R – сопротивление участка.
замкнутая цепь		, где I – сила тока в цепи; ε – ЭДС источника тока; R – внешнее сопротивление цепи; r – внутреннее сопротивление источника тока.

Законы последовательного и параллельного соединения

Таблица 6.2 – Последовательное и параллельное соединение проводников

последовательное соединение	параллельное соединение

Мощность постоянного тока – скалярная физическая величина, численно равная

, [ Р ] = 1 Вт,

где I – сила тока на участке цепи;

U – напряжение на концах участка;

R – сопротивление участка.

6.2 Пример выполнения задания

Задача:

К схеме (рисунок 6.1) приложено напряжение U = 100 В. Определить:

1) общее сопротивление R схемы;

2) общий ток I, потребляемый схемой;

3) силу тока I ₅, идущего по резистору R ₅;

4) падение напряжения U ₃ на резисторе R ₃;

5) мощность тепловыделения P ₁ в резисторе R ₁.

Решение:

При решении задачи воспользуемся формулами из таблиц 6.1 и 6.2.

Вычертим эквивалентные схемы (рисунок 6.2), учитывая, что исходная схема состоит из двух последовательно соединенных составных участков 1-2 и 3-4-5. Участок 1-2 состоит из параллельно соединенных резисторов R ₁ и R ₂. Участок 3-4-5 представляет собой последовательно включенные резисторы R ₃, R ₄ и параллельно присоединенный к ним резистор R ₅.

1. Найдем общее сопротивление схемы R:

1.1. Найдем общее сопротивление участка схемы, содержащего параллельно соединённые резисторы R ₁ и R ₂:

.

1.2. Найдем общее сопротивление участка схемы, содержащего последовательно соединённые резисторы R ₃ и R ₄:

.

1.3. Найдем общее сопротивление участка схемы, содержащего последовательно соединённые резисторы R ₃ и R ₄ и параллельно присоединённый к ним резистор R ₅:

.

1.4. Найдем общее сопротивление схемы:

.

Произведем вычисления:

.

2. Найдем общий ток, потребляемый схемой, используя закон Ома для участка цепи:

.

Произведем вычисления:

.

3. Найдем силу тока I ₅, протекающего через резистор R ₅, используя закон Ома для участка цепи:

.

Учитывая, что

(параллельное соединение),

(последовательное соединение) ,

(закон Ома для участка цепи),

получим

.

Произведем вычисления:

.

4. Найдем падение напряжения на резисторе R ₃, используя закон Ома для участка цепи:

.

Учитывая, что

(последовательное соединение),

(параллельное соединение) ,

(последовательное соединение),

получим

.

Произведем вычисления:

.

5. Найдем мощность тепловыделения в резисторе R ₁:

.

Учитывая, что

(параллельное соединение),

(закон Ома для участка цепи),

(последовательное соединение),

получим

.

Произведем вычисление:

.

Ответ: R = 20 Ом; I = 5 А; I ₅ = 3 А; U ₃ = 30 В; Р ₁ = 160 Вт.

7 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПРОРАБОТКИ

При самостоятельной проработке материала необходимо руководствоваться следующими правилами:

1. Внимательно прочитать название вопроса.

2. Выбрать необходимые учебные пособия из предложенного списка литературы или подобрать источники, используя справочный каталог библиотеки.

3. Внимательно прочитать отобранный материал. При этом:

1) выделить в тексте базовые понятия вопроса и выяснить их физический смысл;

2) обратить внимание на условные обозначения физических величин и единицы их измерения;

3) провести анализ встречающихся физических законов:

– выяснить, связь между какими явлениями (процессами) или величинами выражает закон, установить границы его применимости;

– выделить в тексте словесную формулировку закона и дать (если возможно) его математическое выражение;

– найти (если возможно) опытные факты, подтверждающие справедливость закона;

4) при наличии в тексте математических преобразований (которые, как правило, даются в учебниках в сокращённой форме) целесообразно провести те же преобразования самостоятельно в полной форме;

5) провести анализ встречающихся рисунков (графиков, чертежей):

– выделить основную часть рисунка;

– найти в тексте описание рисунка;

– сопоставить условные обозначения в тексте и на рисунках;

6) разобраться с материалом, представленным в виде схем и таблиц:

– выделить составные элементы;

– уяснить взаимосвязи между элементами и закономерности этих взаимосвязей.

4. Составить план проработанного материала.

5. На основе составленного плана своими словами логично и последовательно изложить материал, представив его в виде реферата объёмом не более 2–3-х страниц стандартного формата по каждому вопросу.

ЛИТЕРАТУРА

1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики: Учеб. пособие для втузов. – 2-е изд. испр. и доп. – М.: Высш. шк., 1999.– 718 с.: ил.

Концепции современного естествознания: Задания к расчетно-графической работе №1 «Концепции классической физики» для студентов экономических и гуманитарных специальностей очной и заочной форм обучения. / Брянская гос. инж.-технол. акад. Сост. К.Н. Евтюхов. – Брянск, 2007. – 12 с.

3. Трофимова Т.И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов/Т.И. Трофимова. – 7-е изд., стер. – М.: Высш. шк., 2003. – 541 с.: ил.

4. Физический энциклопедический словарь./ Гл. ред. А.М. Прохоров. Ред. кол. Д.М. Алексеев, А.М. Бонч-Бруевич, А.С. Боровик-Романов и др. – М.: Сов. энциклопедия, 1984. – 944 с., ил.

Бабкова Элеонора Васильевна