Правила расчета электрической цепи смешанного сопротивления

1. Находим в схеме участки, где четко видно какое это соединение и его рассчитываем.

2. Упрощаем участки цепи, заменяя их эквивалентным сопротивлением, и чертим эквивалентную схему замещения.

3. Далее выполняем пункт 1 и 2 до тех пор, пока цепь не рассчитаем.

Пример решения задачи № 928 (12.67)

Д ано: Решение:

R₁ = 3 Ом

R₂ = R₃ = 20 Ом

R₄ = R₅ = R₆ = 30 Ом

R₇ = 3 Ом

U = 110 В

I - ?

1)Из схемы видно, что резисторы R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ соединены параллельно, но исходя из условия задачи (R₂ = R₃ и R₄ = R₅ = R₆), рассчитать их удобнее по группам по формуле для одинаковых сопротивлений.

2) Начертим эквивалентную схему:

R₁

U

R₂₃

R₄₅₆

R₇

3

R₇

)Из схемы видно, что резисторы R₂₃, R₄₅₆, соединены параллельно

4 ) Начертим эквивалентную схему:

5) Из схемы видно, что резисторы R₁, R_2-6, и R₇ соединены последовательно.

R₀ = R₁ + R_2-6 + R₇ = 3 Ом + 5 Ом + 3 Ом = 11 Ом

Ответ: I = 10 А.

Решить задачи:

906, 907, 909, 910, 911, 913, 923-т, 925-т, 926, 933, 934, 938 939, 941-т, 942.

12.44, 12.45, 12.47, 12.48, 12.49, 12.51, 12.62-т, 12.64-т, 12.65, 12.72, 12.73, 12.77, 12.78, 12.80-т, 12.81

Работа и мощность постоянного тока

При прохождении тока по эл.цепи происходит перемещение ЭЛЕКТРОНОВ  совершается работа

А = QU

Выразим работу электрического тока через его параметры – силу тока и напряжение:

Q = I t

A = IUt (1)

I – сила тока

U – падение напряжения на участке цепи

t – время прохождения тока.

[A] = [I ][U][t] 1 Дж = 1А1В1с

по данной формуле вычисляется работа независимо от того, в какой вид энергии превращается электрическая энергия. Выведем другие формулы работы, используя закон Ома для участка цепи.

(2)

U = IR- подставим в (1)

A = I I Rt = I²Rt

A = I²Rt (3)

W – расход электроэнергии измеряется в кВтч (киловатт в час) и оплата потребителями производится за 1 кВтч. Численно расход электроэнергии равен работе электрического тока.

W = A 1 Втч = 3600 Дж = 3600 Вт с = 3,6  10³ Вт с

Мощностью электрического тока называется работа электрического тока совершаемая в единицу времени.

;

(4)

И спользуя закона Ома для участка цепи, получим следующие формулы

P = I ² R (5) [P]= =1А1В=1Вт

(6)

Тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

Q = A = I²Rt

Формулировка: Количество теплоты, выделяемое током в проводнике прямо пропорционально сопротивлению проводника, квадрату силы тока и времени его прохождения.

Q = I²Rt или Q = или Q = U I t

Для решения задач по данной теме надо вспомнить, что

А_п = Q = cmt – если что-то нагревается за счет электрического тока;

А_п = E_п = mgh – при совершении работы по поднятию груза

А_п = F_тягиS – при перемещении электрифицированного транспорта;

А_з – это всегда работа электрического тока, т.е. можно воспользоваться любой из вышеуказанных формул работы электрического тока.

Решить задачи: №№ 1034, 1053, 1054, 1060, 1061, 1062. №№ 13.32, 13.53, 13.54, 13.61, 13.62, 13.63.

Пример решения задачи № 1064 или №13.65

Дано: mк = 46г mв = 180г R = 2,0 Ом U = 4,8 В t = 5мин  =100% t- ?

СИ 4610-3кг 18010-3кг 600 с

Решение: Т.к. потери не учитываются и  =100% Апол = Азатр Азатр – это работа эл.тока (1) Эта работа тока расходуется на нагревание воды и калориметра Апол = Qк + Qв = скmкt+ свmвt = t( скmк+ свmв) (2) Приравняем правые части формул (1) и (2): t( скmк+ свmв) t = t= ск и св – удельные теплоемкости найдем из таблицы. Если бы КПД был равен, например, 70%, то:  = = далее работать с этой формулой.

РАССЧИТАЙТЕ СОЕДИНЕНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ: R = 10 Ом; R₀ - ?

1.

2.

4.…...

Задачи для подготовки к обязательной контрольной работе.

№ 1.

Сопротивление медного провода при 30°С равно 50 Ом. Определить его сопротивление при - 40°С

№ 2

Сопротивление алюминиевого провода длиной 20 м и площадью поперечного сечения 1 мм² равно 0,56 Ом. Определить удельное сопротивление алюминия.

№ 3

Допустимый ток для изолированного медного провода площадью поперечного сечения 1 мм² при продолжительной работе равен 22 А. Сколько метров такой проволоки можно включить в сеть с напряжением 220 В?

№ 4

Сопротивление угольного проводника при температуре 0°С равно 15 Ом, а при температуре 220°С равно 13,5Ом. Определить температурный коэффициент сопротивления угля.

№ 5

Электрическая проводка выполнена медным проводом длиной 100 м и сечение

1 мм². Каково ее сопротивление?

№ 6

Реостат изготовлен из никелиновой проволоки длиной 25 м и сечением 1 мм². Какой ток пойдет через полностью введенный реостат, если напряжение на его зажимах поддерживать 20 В?

№ 7

Батарея аккумуляторов имеет ЭДС 12 В. Сила тока в цепи 5 А, а напряжение на клеммах 10 В. Определить ток короткого замыкания?

№ 8

Определить силу тока при коротком замыкании батареи с ЭДС 12 В, если при замыкании ее на внешний резистор сопротивлением 3 Ом, сила тока в цепи равна 3 А.

№ 9

Определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока, если при внешнем сопротивлении 4 Ом сила тока в цепи равна 0,7 А, а при внешнем сопротивлении 2 Ом сила тока равна 1,3 А.

№ 10

Источник тока с ЭДС 220 В и внутренним сопротивлением 2 Ом замкнут проводником сопротивлением 110 Ом. Определить падение напряжения внутри источника тока.

№ 11

Разность потенциалов на клеммах разомкнутого источника тока равна 5 В. Определить внутреннее сопротивление источника тока, если при сопротивлении внешнего участка цепи 5 Ом сила тока равна 0,8 А.

№ 12

ЭДС источника электрической энергии равна 120 В. При внешнем сопротивлении 45 Ом сила тока в цепи 2,5А. Найти падение напряжения внутри источника и его внутреннее сопротивление.

№ 13

Определить падение напряжения на каждом резисторе и падение напряжения между точками А и В цепи, если R₁=4 Ом, R₂=20 Ом, R₃=80 Ом, R₄=30 Ом, Iо=4А. Схема изображена на рисунке

№ 14

Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображенного на рисунке, если R₁=16 Ом, R₂= 10 Ом, R₃ 6 Ом, R₄= 48 Ом.

№15

На рисунке дана схема смешанного соединения четырех резисторов по 10 Ом каждый. Найти общее (эквивалентное) сопротивление этого участка цепи.

№16

На рисунке дана схема соединения шести одинаковых резисторов по 60 Ом. Определить силу тока в каждом резисторе, если напряжение между точками А и В равно 220 В.

№17

На рисунке дана схема последовательного соединения трех резисторов. Падение напряжения на резисторе R₁=36 Ом равно 9 В. Определить напряжение на резисторе R₂= 64 Ом и сопротивление резистора R₃, если напряжение на его концах 120 В.

№18

Найти общее сопротивление участка цепи, изображенного на рисунке, если

R₁=2 Ом, R₂= R₃=R₄ =15 Ом, R₅ =3 Ом, R₆=90 Ом.

№19

В электрическом чайнике за 10 минут нагревается 2,5 л воды до температуры 20°С до кипения. Определить сопротивление спирали чайника, если напряжение в сети 220 В, а КПД чайника 80%.

№20

Через поперечное сечение спирали нагревательного элемента паяльника каждую секунду проходит 0,510¹⁹ электронов проводимости. Определить мощность паяльника, если он подключен в сеть с напряжением 220В.

№21

Сколько времени будут нагреваться 2 л воды от 20°С до кипения в электрическом чайнике мощностью 800 Вт, если его КПД составляет 85%?

№22

П о данным рисунка определить количество теплоты, которое выделится в цепи за 5 минут.

№ 23

По данным рисунка определить количество теплоты, которое выделится в резисторе R₁ =55 Ом за 5 минут. R₂=50 Ом. Напряжение на вольтметре 100 В.

№ 24

В электрическом кипятильнике вместимостью 2,5 л вода нагревается до кипения за 35 минут. Определить силу тока, проходящего по обмотке нагревателя, если разность потенциалов между его концами равна 220 В и КПД нагревателя 70%.

16