Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1, потом по схеме 2 (см.рисунок). Сопротивление резистора равно R, сопротивление амперметра 0,01 R,  сопротивление вольтметра 9R. Найдите отношение мощностей Р₂/Р₁, выделяемое на резисторах в этих схемах. Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь.

Похожая задача есть среди подборки задач для подготовки к ЕГЭ, которую Вы можете сказать здесь.

Для начала давайте разберёмся с амперметром и вольтметром. В условии задачи — даны их сопротивления. То есть эти электроизмерительные приборы не являются идеальными. Как быть и что делать в этой ситуации?

Надо изменить схему и поставить вместо этих приборов другие — идеальные. Таким образом схемы будут выглядеть:

А далее, используя законы последовательного и параллельного соединения, ищем ответ на вопрос задачи с учётом того, что амперметр и вольтметр в нашей задаче — являются идеальными.

Мощность тока, выделяющаяся на резисторе определяется по формулам:То есть для ответа на вопрос, необходимо определить силу тока, текущую через резистор, или напряжение на нём в первом и во втором случае.

Для первой схемы найдём общее сопротивление электрической цепи (соединение смешанное). Имеем: Далее определяем общую силу тока в цепи:Найдём напряжение на участке, состоящем из параллельно соединённых резистора и вольтметра:Зная напряжение на резисторе, можно определить мощность тока, выделяющуюся в первом случае.

Далее, работаем со второй схемой.

Так как внутреннее сопротивление источника в задаче не учитывается, то напряжение на резисторе и амперметре равно напряжению на источнике. Следовательно, сила тока, показываемая амперметром во втором случае определяется по формуле: Теперь остаётся рассчитать мощность тока, выделяющуюся на резисторе во втором случае и найти искомое отношение мощностей.

Надеюсь с оставшейся математикой Вы справитесь самостоятельно. Удачи!

Запись Элементы в электрической цепи впервые появилась Физика дома.

Запись Законы постоянного тока впервые появилась Физика дома.

Электрическая цепь состоит из батареи и ЭДС Е=4 В и внутренним сопротивлением r , подключённого к ней резистора нагрузки с  сопротивлением R. При изменение сопротивления нагрузки изменяется напряжение на ней и мощность.

Используя известные Вам физические законы, нарисовать график изменения мощности, выделяющейся на нагрузке, в зависимости от напряжения на нагрузке. Объясните вид данного графика.

Для построения графика изменения мощности от напряжения на нагрузке, необходимо вспомнить ряд формул из обозначенных в начале решения тем. А именно: законы Ома для участка цепи и полной цепи, формулу мощность тока.

По виду формулы, видим, что данная функция представляет собой квадратичную зависимость (неполное квадратное уравнение), причём ветви параболы направлены вниз (коэффициент, стоящий перед квадратичным слагаемым, отрицателен). Определяем точки пересечения графика с осью напряжений, а далее строим график изменения мощности от напряжения на нагрузке в осях (PU).Зная значение внутреннего сопротивления, можно было бы определить вершину параболы — максимальную мощность, выделяющуюся на нагрузке.

Запись График зависимости мощности впервые появилась Физика дома.

Какую разность потенциалов приложили  к однородному медному цилиндрическому  проводнику длиной 10 м, если за 15 с его температура повысилась на 10 К? Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди 1,7*10^-8 Ом*м, плотность меди 8900 кг/м³).

В основе решения задачи лежит явление теплового действия тока, изучавшееся еще в 8-м классе. То есть нагревание проводника связано с протеканием по нему электрического тока.

То есть, с одной стороны, записываем формулу, описывающую процесс нагревания проводника, а с другой стороны, формулу для определения работы электрического тока.С учётом условия задачи, что рассеянием тепла мы пренебрегаем (а следовательно потерями энергии), правые части этих двух уравнений приравниваем.

Далее расписываем сопротивление проводника (через его геометрические размеры и удельное сопротивление)   и массу проводника,

где объём равен:

Сокращая одинаковые сомножители, получаем формулу, из которой выражаем неизвестную величину — напряжение  на концах проводника (разность потенциалов). В итоге после непродолжительных математических действий имеем итоговую  формулу:В итоговую формулу входит сразу несколько табличных величин, в том числе удельная теплоёмкость вещества, значение которой можно найти в таблице, прилагаемой к тесту.

Важно! Удельное сопротивление проводников и плотность вещества обозначаются одинаковыми буквами. При подстановке в формулу Важно учитывать, где плотность, а где удельное сопротивление.

Ну и для самопроверки, неплохо проверить правильность выведенной формулы методом размерностей.

Запись Закон сохранения энергии в эл.цепи впервые появилась Физика дома.

На схеме на рисунке сопротивление резистора и полное сопротивление реостата равны R, ЭДС батарейки равна Е, ее внутреннее сопротивление ничтожно мало. Как ведут себя (увеличиваются, уменьшаются, остаются неизменными) показания идеального вольтметра при перемещении ползунка реостата из крайнего верхнего в крайнее нижнее положение? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

Для ответа на вопрос, прежде всего нужно иметь четкое представление, что такое реостат , да и знание понятия «идеальный вольтметр» — тоже не помешает.

В задачах, где присутствует идеальный вольтметр, сопротивление этого электроизмерительного прибора считается бесконечно большим, а следовательно много больше сопротивления реостата, включенного последовательно с вольтметром.

Когда ползунок находится в крайнем верхнем положении, сопротивление реостата равно R, а сопротивление внешней ветви (состоит из реостата и вольтметра) бесконечно большое. Ток пойдет только по резистору, а вольтметр будет показывать напряжение на этом резисторе, равное ЭДС источника тока, так как внутренним сопротивлением источника тока мы пренебрегаем.

При перемещении ползунка реостата вниз, его сопротивление уменьшается, так как длина активной части уменьшается. И когда ползунок реостата достигает крайнего нижнего положения, его сопротивление становится равно нулю, а ток опять будет протекать только через резистор — по внешней ветке ток не идёт. И опять вольтметр будет показывать напряжение на резисторе, равное ЭДС источника тока.

То есть, согласно приведённым рассуждениям, показания идеального вольтметра не изменятся.

Если вольтметр — не идеален, то он будет обладать конечным электрическим сопротивлением, и для ответа на вопрос надо будет использовать законы постоянного тока.

Запись Задача с реостатом и вольтметром. впервые появилась Физика дома.

Запись Задачи части 3 варианта 2013 года по физике впервые появилась Физика дома.

Но к 10-му классу непонятные вопросы при решении задач все-таки остаются.

Давайте разберёмся с этим физическим прибором и рассмотрим ряд примеров и задач, которые встречались на экзамене и вполне могут встретиться.

В основе решения задач с реостатом надо знать формулу зависимости сопротивления проводников от его геометрических размеров. Именно эта формула лежит в основе принципа работы реостата.

Необходимо научиться определять «активную часть» реостата, то есть эта та часть реостата, по которой течет электрический ток. Чем больше длина активной части, тем большим электрическим сопротивлением обладает реостат. А от сопротивления реостата зависит сила тока в цепи.

Давайте рассмотрим два обозначения реостата на схеме, и посмотрим, отличие этих схем друг от друга. А после разберем несколько примеров.

Один из способов включения реостата в цепь	Один из способов включения реостата в цепь
Первый способ изображения реостата в электрической цепи.	Второй способ изображения реостата в электрической цепи.
При перемещении ползунка реостата влево длина «активной части» реостата увеличивается, а следовательно его сопротивление тоже увеличивается. Активная часть обозначена штриховой линией. При перемещении ползунка реостата вправо, длина «активной части, напротив, уменьшается. Уменьшается сопротивление реостата.	При перемещении ползунка реостата влево длина «активной части» реостата уменьшается, а следовательно его сопротивление тоже уменьшается.Активная часть обозначена штриховой линией. При перемещении ползунка реостата вправо, длина «активной части, напротив, увеличивается. Увеличивается сопротивление реостата.

Следствием всех перемещений ползунка реостата является изменение силы тока, согласно законам Ома для участка цепи и для полной цепи.

Ряд задач с реостатом Вы можете посмотреть на сайте. А ниже рассмотрим еще пару вопросов и задач с реостатом, чтобы закрепить материал.

Задача 1. Как будут изменяться показания электроизмерительных приборов при перемещении ползунка реостата вверх? Объяснить.

При перемещении ползунка реостата вверх, длина рабочей части реостата уменьшится. Так как реостат соединен последовательно с резистором, общее сопротивление цепи — уменьшиться. А следовательно сила тока в цепи, согласно законам Ома — увеличится. Напряжения, измеряемое на резисторе тоже увеличится.

Задача 2.
Реостат параллельно включён с резистором в электрическую цепь так, как показано на рисунке. Как будут изменяться показания амперметра, при перемещении ползунка реостата вправо? Объяснить.

При перемещении ползунка реостата вправо сопротивление реостата будет уменьшаться, а следовательно общее сопротивление электрической цепи, согласно формулам для расчета параллельного соединения — будет тоже уменьшаться. То есть сила тока в цепи будет увеличиваться.

Запись Как решать задачи с реостатом впервые появилась Физика дома.

Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1, затем по схеме 2. Сопротивление резистора — R, сопротивление амперметра — 0,01R , сопротивление вольтметра 9R. Найти отношение I₂/I₁ показаний амперметров в схемах. Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь.

Схема 1	Схема 2

Для начала «неидеальный» амперметр, заменим «идеальным» прибором. Идеальный амперметр имеет нулевое сопротивление. И поэтому последовательно с «идеальным» амперметром» ставим резистор, имеющий сопротивление, равное сопротивлению амперметра.

И после этих преобразований, решение задачи сводится к определению  силы тока, протекающего через «идеальный» амперметр. А для этого используем законы последовательного и параллельного соединения.

Для первой схемы — определяем общее сопротивление электрической цепи. И по закону Ома определяем силу тока .

Для второй цепи — раз амперметр с резистором параллельно подключены к вольтметру, то напряжение на этих участках цени равно напряжению источника тока. Зная общее сопротивление ветви, состоящей из амперметра и резистора, опять с помощью закона Ома, определяем силу тока во втором случае.

Зная показания амперметра в первом и втором случае, отвечаем на поставленный в задаче вопрос.

Запись Амперметр и вольтметр в эл.цепи впервые появилась Физика дома.

На фотографии изображена электрическая цепь, состоящая из резистора, реостата, ключа, цифровых вольтметра, подключенного к батарее, и амперметра.
Составьте принципиальную электрическую схему этой цепи и, используя законы постоянного тока, объясните, как изменятся (увеличатся или уменьшатся) сила тока в цепи и напряжение на батарее при перемещении движка реостата в крайнее правое положение.

Для ответа на вопрос, поставленный в задании, прежде всего необходимо определить, какие элементы включены в цепь.

Цепь, представленная на фото, состоит из последовательно соединенных источника тока, реостата, амперметра, резистора. Параллельно источнику тока подключен вольтметр, который измеряет напряжение на внешнем участке цепи, когда ключ замкнут.

Электрическая схема будет иметь следующий вид.

Далее мысленно перемещаем ползунок реостата вправо. Сопротивление реостата будет уменьшаться, и следовательно, согласно закону Ома для полной цепи, сила тока в цепи будет увеличиваться.

Чтобы ответить на второй вопрос задачи про показания вольтметра, необходимо вспомнить формулу для определения напряжения на участке цепи. Из закона Ома для участка цепи, имеем

где (Rp+R) — сопротивление участка, состоящее из реостата и резистора, на котором измеряется напряжение.

При уменьшении сопротивления реостата, числитель в последнем уравнении убывает быстрее знаменателя дроби. Следовательно, можно сделать вывод, что показания вольтметра уменьшаются.

Запись Реостат в электрической цепи впервые появилась Физика дома.

Электрический чайник имеет две спирали. При включении одной из них вода закипит через 15 минут, при включении второй – через 10 минут. Через сколько минут закипит чайник, если спирали включить параллельно?

Прежде всего необходимо уяснить, что мы проводим три опыта с одинаковым количеством воды и нагреваем её на одинаковое количество градусов. Это — во-первых.

Во-вторых. Записав формулу для расчёта количества теплоты, выделяющегося при работе нагревателя, выводим формулу для расчета сопротивления первой спирали, а потом для расчёта второй.

В-третьих. Определяем сопротивление спиралей при параллельном (последовательном) соединении проводников. И эту формулу подставляем в формулу для расчёта искомого времени нагревания жидкости.

Важно. Последовательность Ваших действий и рассуждений может быть несколько иная.

Обратите внимание на искомый ответ! Выведенная формула напоминает формулу для расчёта сопротивления параллельно — соединенных резисторов.

Запись Задача со спиралями в эл.чайнике впервые появилась Физика дома.