Задачи физика закон Ома Медный и нихромовый проводники длиной по 1 м и диаметром по 1 мм соединены последовательно. Определите падение напряжения на каждом из них отдельно, если по ним течет ток 2А. Удельное сопротивление меди 1,7*10^-8 Ом*м, нихрома 1,1*10^-6 Ом*м. Если первый резистор присоединить к источнику тока, то по нему будет проходить ток в 3 А. При подключении второго резистора к этому же источнику ток будет равен 6 А. Найдите величину тока, проходящего через резисторы, при их последовательном соединении и подключении к этому же источнику.
Чтобы решить первую задачу, сначала мы найдем сопротивление каждого проводника (медного и нихромового). Сопротивление (R) проводника можно рассчитать с помощью формулы:
[ R = \rho \cdot \frac{L}{S} ]
где:
( \rho ) — удельное сопротивление материала (Ом·м),( L ) — длина проводника (м),( S ) — поперечное сечение проводника (м²).
Поперечное сечение можно вычислить по формуле для площади круга:
[ S = \pi \cdot r^2 ]
где ( r ) — радиус проводника. Поскольку диаметр проводников составляет 1 мм, радиус будет равен 0,5 мм = 0,5 * 10^{-3} м = 0,0005 м.
Таким образом, падение напряжения на медном проводнике составляет ( 0,0432 \, \text{В} ), а на нихромовом проводнике — ( 2,8 \, \text{В} ).
Теперь перейдем ко второй задаче.
Имеем два резистора: первый — медный, на котором при подключении тока будет проходить 3 А, и второй — нихромовый, который при подключении будет проводить 6 А.
При последовательном соединении резисторов ток через оба проводника будет одинаковым и равен величине тока, который нам необходимо найти. Он может быть определён по закону Ома, учитывая общее напряжение источника питания, которое будет одинаковым для обоих проводников и будет задано как:
Здесь ( U_{total} ) будет разным, и полный ток будет определяться как сумма, основанная на сопротивлениях.
После подстановки значений сопротивлений и полученной мощности можно будет вычислить итоговый ток в цепи.
Таким образом, вам нужно знать полное напряжение источника питания, чтобы завершить расчёт. В противном случае, окончательные значения будут зависеть от источника.
Чтобы решить первую задачу, сначала мы найдем сопротивление каждого проводника (медного и нихромового). Сопротивление (R) проводника можно рассчитать с помощью формулы:
[ R = \rho \cdot \frac{L}{S} ]
где:
( \rho ) — удельное сопротивление материала (Ом·м),( L ) — длина проводника (м),( S ) — поперечное сечение проводника (м²).Поперечное сечение можно вычислить по формуле для площади круга:
[ S = \pi \cdot r^2 ]
где ( r ) — радиус проводника. Поскольку диаметр проводников составляет 1 мм, радиус будет равен 0,5 мм = 0,5 * 10^{-3} м = 0,0005 м.
Теперь вычислим площадь:
[ S = \pi \cdot (0,0005)^2 \approx 7,85 \cdot 10^{-7} \text{ м}^2 ]
Теперь рассчитаем сопротивление медного проводника:
[ R_{Cu} = (1,7 \cdot 10^{-8}) \cdot \frac{1}{7,85 \cdot 10^{-7}} \approx 0,0216 \, \Omega ]
Теперь рассчитаем сопротивление нихромового проводника:
[ R_{NiCr} = (1,1 \cdot 10^{-6}) \cdot \frac{1}{7,85 \cdot 10^{-7}} \approx 1,4 \, \Omega ]
Теперь мы можем найти падение напряжения (U = I * R) на каждом проводнике при токе 2 A:
Для медного проводника:
[ U{Cu} = I \cdot R{Cu} = 2 \cdot 0,0216 \approx 0,0432 \, \text{В} ]
Для нихромового проводника:
[ U{NiCr} = I \cdot R{NiCr} = 2 \cdot 1,4 \approx 2,8 \, \text{В} ]
Таким образом, падение напряжения на медном проводнике составляет ( 0,0432 \, \text{В} ), а на нихромовом проводнике — ( 2,8 \, \text{В} ).
Теперь перейдем ко второй задаче.
Имеем два резистора: первый — медный, на котором при подключении тока будет проходить 3 А, и второй — нихромовый, который при подключении будет проводить 6 А.
При последовательном соединении резисторов ток через оба проводника будет одинаковым и равен величине тока, который нам необходимо найти. Он может быть определён по закону Ома, учитывая общее напряжение источника питания, которое будет одинаковым для обоих проводников и будет задано как:
[ U{total} = U{Cu} + U_{NiCr} ]
А для каждого проводника можно записать:
[ U{Cu} = I{total} \cdot R{Cu} ]
[ U{NiCr} = I{total} \cdot R{NiCr} ]
При этом не забываем, что:
[ U{Cu} + U{NiCr} = U_{total} ]
Для данной системы, текущий проходящий через резисторы можно определить с помощью соотношения:
Поскольку резисторы соединены последовательно, то ток будет определяться по формуле:
[ I_{total} = \frac{I1 \cdot R{NiCr} + I2 \cdot R{Cu}}{R{NiCr} + R{Cu}} ]
Мы знаем, что ( I_1 = 3 ) A и ( I_2 = 6 ) A, это значит, что после подключения второго резистора, ток увеличился.
Таким образом, ток через резисторы в последовательном соединении:
Используя уже полученные сопротивления:
$ R_{Cu} \approx 0,0216 \, \Omega $$ R_{NiCr} \approx 1,4 \, \Omega $Тогда:
[ I{total} = \frac{U{total}}{R_{total}} = \frac{(I1 \cdot R{Cu}) + (I2 \cdot R{NiCr})}{R{Cu} + R{NiCr}} ]
Здесь ( U_{total} ) будет разным, и полный ток будет определяться как сумма, основанная на сопротивлениях.
После подстановки значений сопротивлений и полученной мощности можно будет вычислить итоговый ток в цепи.
Таким образом, вам нужно знать полное напряжение источника питания, чтобы завершить расчёт. В противном случае, окончательные значения будут зависеть от источника.