7. Провода в электрических схемах | 2. Закон Ома | Часть1

7. Провода в электрических схемах

Провода в электрических схемах

До сих пор мы с вами анализировали электрические цепи (состоящие из одной батареи и одного сопротивления) без учета проводов, соединяющих компоненты этих цепей и формирующих полную схему. И вот тут-то, когда мы вспомнили про провода, сразу навязывается вопрос: а как их длина и форма прокладки повлияют на все наши вычисления? Чтобы выяснить это, давайте посмотрим на пару конфигураций электрических схем: 

При разработке и анализе электрических схем на бумаге, мы обычно считаем что провода, соединяющие компоненты этих схем, имеют очень незначительное сопротивление, которое не оказывает заметного влияния на общее сопротивление схемы. Поэтому единственное сопротивление, с которым мы считаемся, это сопротивление электронных компонентов (радиодеталей). В приведенных выше схемах сопротивление (величиной 5 Ом) порождается только резисторами, и только это сопротивление мы будем учитывать во всех наших расчетах. В реальности, металлические провода действительно обладают некоторым сопротивлением, но его величина намного меньше сопротивления других компонентов схемы, в связи с чем мы со спокойной совестью можем его игнорировать. Исключение из этого правила составляет силовая электропроводка, где даже небольшое сопротивление провода может создать значительное падение напряжения.

Если сопротивление соединительного провода очень мало или вовсе отсутствует, мы можем рассматривать соединяемые им точки схемы как электрически общие

. То есть, точки 1 и 2 в приведенных выше схемах могут быть непосредственно соединены между собой, а могут отстоять друг от друга на расстоянии длины соединяющего их провода, и это не будет влиять на величины напряжения и сопротивления, измеряемых по отношению к этим точкам. То же самое относится и к точкам 3 и 4. Это означает, что вы можете перерисовать любой провод на схеме так, как вам будет удобно, или при необходимости укоротить или удлинить провода в реальной схеме без заметного воздействия на ее функции.

Величина напряжения, измеряемого между наборами «электрически общих» точек, будет одинакова. То есть, напряжение между точками 1 и 4  (на контактах батареи) будет таким же, как и напряжение между точками 2 и 3 (на выводах резистора). Теперь внимательно посмотрите на следующую схему, и попытайтесь определить, какие точки здесь будут электрически общими:

Эта схема, не считая проводов, содержит два компонента: батарею и резистор. Несмотря на то, что провода при формировании облика схемы принимают замысловатый путь, мы можем увидеть две группы электрически общих точек. Общими по отношению друг к другу здесь являются точки 1,2,3, потому что они связаны одним проводом, и точки 4,5,6, которые связаны между собой другим проводом.

Напряжение между точками 1 и 6 составляет 10 В, это напряжение на клеммах батареи. В связи с тем, что точки 4 и 5 являются электрически общими по отношению к точке 6, а точки 2 и 3 — по отношению к точке 1, напряжение между любыми двумя точками этих групп так же будет равно 10 вольтам:

Напряжение между точками 1 и 4 = 10 вольт                             
Напряжение между точками 2 и 4 = 10 вольт                               
Напряжение между точками 3 и 4 = 10 вольт (напряжение на резисторе)
Напряжение между точками 1 и 5 = 10 вольт                             
Напряжение между точками 2 и 5 = 10 вольт                             

Напряжение между точками 3 и 5 = 10 вольт                              
Напряжение между точками 1 и 6 = 10 вольт (напряжение батареи) 
Напряжение между точками 2 и 6 = 10 вольт                            
Напряжение между точками 3 и 6 = 10 вольт

Теперь мы рассмотрим электрически общие точки. Так как эти точки связаны между собой одним проводом (имеющим нулевое сопротивление), то между ними не будет никакого напряжения, независимо от величины тока, проходящего по этому проводу от одной его точки до другой. Таким образом, если мы измерим напряжение между этими точками, то оно будет равно нулю:

Напряжение между точками 1 и 2 = 0 вольт       Точки 1, 2, и 3 являются 

Напряжение между точками 2 и 3 = 0 вольт          электрически общими
Напряжение между точками 1 и 3 = 0 вольт                          
                                                            
Напряжение между точками 4 и 5 = 0 вольт       Точки 4, 5, и 6 являются
Напряжение между точками 5 и 6 = 0 вольт          электрически общими
Напряжение между точками 4 и 6 = 0 вольт

Нулевые значения напряжения можно подтвердить математическими расчетами. При напряжении батареи 10 вольт и сопротивлении резистора 5 Ом, сила тока в нашей цепи будет равна 2 амперам. Так как провод имеет нулевое сопротивление, то падение напряжение между двумя любыми его точками по Закону Ома будет равно:

 

Из этого уравнения видно, что напряжение между двумя точками одного провода, обладающего нулевым сопротивлением, вне зависимости от величины тока равно нулю. (Результатом умножения любого числа на ноль, всегда будет ноль).

В связи с тем, что электрически общие точки при измерениях показывают одинаковые значения напряжения и сопротивления, провода, соединяющие эти точки, очень часто имеют одинаковые обозначения:

В этой схеме точки 1, 2 и 3 являются электрически общими, поэтому провод соединяющий точки 1 и 2 (провод #2) имеет такое же обозначение, как и провод соединяющий точки 2 и 3 (провод #2). В реальной цепи, провод соединяющий точки 1 и 2 может отличаться по цвету и размеру от провода, соединяющего точки 2 и 3, но оба эти повода будут иметь одинаковое обозначение. То же самое касается и проводов, соединяющих точки 6, 5 и 4.

Знание того, что между электрически общими точками напряжение всегда равно нулю, может помочь вам в поиске неисправностей схемы. Если вы уверены, что измеряете напряжение между электрически общими точками, а прибор показывает напряжение отличное от нуля, то между этими точками существует обрыв провода.

Примечание: в подавляющем большинстве практических случаев, мы с вами можем считать, что провода обладают нулевым сопротивлением на всем своем протяжении. В действительности, если провода не являются сверхпроводимыми, то они обладают небольшим сопротивлением. Зная это, мы должны иметь в виду, что принципы электрически общих точек действительны в значительной степени, но не абсолютно. То есть, правило, согласно которому электрически общие точки имеют нулевое напряжение между собой, можно сформулировать поточнее: между электрически общими точками существует очень маленькое напряжение. Такое напряжение практически неизбежно вследствие того, что небольшая величина сопротивления соединительного провода не может не породить небольшое напряжение при прохождении тока по этому проводу. Теперь, когда вы понимаете, что правила основываются на идеальных условиях, вы не будете озадачены, если столкнетесь с некоторыми условиями, кажущимися исключением из правил.

Краткий обзор:

• Соединительные провода в цепи, как предполагается, имеют нулевое сопротивление, если не указано иное.

• Провода в схеме можно укоротить или удлинить, и это не повлияет на ее функционирование.

• Точки цепи, непосредственно связанные между собой проводом с нулевым сопротивлением, называются электрически общими.

• Напряжение между электрически общими точками, вне зависимости от величины тока, будет равно нулю (в идеале).

• Напряжение или сопротивление между группами электрически общих точек будет одинаково.

• Все эти правила описывают идеальные условия, где предполагается, что соединительные провода имеют абсолютно нулевое сопротивление. В реальности дела обстоят не совсем так. Чтобы эти правила выполнялись, провода должны обладать очень маленьким сопротивлением.   

Напряжения в точке.

Если мысленно вырезать вокруг какой-нибудь точки тела элемент в виде бесконечного малого кубика, то по его граням в общем случае будут действовать напряжения, представленные на рис. 3.1.

Совокупность нормальных и касательных напряжений, действующих по всем площадкам (сечениям), содержащим какую-либо точку называют напряженным состоянием тела в данной точке

Рис. 3.1

Таким образом, на гранях элементарного параллелепипеда, выделенного в окрестности точки нагруженного тела, действуют девять компонентов напряжения. Запишем их в виде следующей квадратной матрицы:

,

 

 

 

 

где в первой, второй и третьей строках расположены составляющие напряжений соответственно на площадках, перпендикулярных к осям , , . Эта совокупность напряжений называется тензором напряжений.

Закон парности касательных напряжений. Главные площадки и главные напряжения.

Составим уравнение моментов всех сил, приложенных к элементарному параллелепипеду относительно оси . (рис. 3.1.).

Силы, параллельные этой оси и пересекающие ее, в уравнение не войдут. Моменты сил на двух гранях, перпендикулярных оси , уравновешиваются, равно как и моменты сил на верхней и нижней гранях элемента. Таким образом, получаем:

Отсюда следует, что .

Аналогично из двух других уравнений находим:

Итак, имеем равенства

, (3.1)

называемые законом парности касательных напряжений

Закон парности касательных напряжений – касательные напряжения на двух любых, но взаимно перпендикулярных площадках, направленные перпендикулярно к линии пересечения площадок, равны по величине. При этом они стремятся повернуть элемент в разные стороны.

При изменении ориентации граней выделенного элемента меняются также действующие на его гранях напряжения. Можно провести такие площадки, на которых касательные напряжения равны нулю. Площадки, на которых касательные напряжения равны нулю, называются главными площадками, а нормальные напряжения на этих площадках – главными напряжениями.

Можно доказать, что в каждой точке напряженного тела существует три главные взаимно перпендикулярные площадки.

Главные напряжения обозначают , , . При этом индексы следует расставлять так, чтобы выполнялось неравенство 

>>.

Если отличны от нуля все три главных напряжения, то напряженное состояние называется трехосным или объемным (рис.3.2, а).

Если равно нулю одно из главных напряжения, то напряженное состояние называется двухосным или плоским (рис.3.2, б).

Если равно нулю два главных напряжения, то напряженное состояние называется одноосным или линейным (рис.3.2, в).

 

Рис. 3.2

Плоское напряженное состояние.

При исследовании напряженного состояния элементов конструкций наиболее часто приходится иметь дело с плоским напряженным состоянием. Оно встречается при кручении, изгибе и сложном сопротивлении. Поэтому на нем мы остановимся несколько подробнее.

Рассмотрим элемент, грани которого являются главными площадками. 

Рис. 3.3

По ним действуют положительные напряжения и , а третье главное напряжение (направление перпендикулярно к плоскости чертежа).

Проведем сечение I – I, которое определит площадку (), характеризуемую положительным углом . Напряжения и по этой площадке будут определяться по формулам:

(3.2)

(3.3)

 

Сжимающие главные напряжения подставляют в эти формулы со знаком «минус», а угол отсчитывают от алгебраически большего главного напряжения.

Проведем сечение II – II, которое определит площадку , перпендикулярную площадке . Нормаль к ней образует с направлением угол

.

Подставив в формулы (3.2) и (3.3) значения угла , будем иметь

; (3.4)

. (3.5)

 

Совокупность формул (3.2) — (3.5) дает возможность находить напряжения по любым взаимно перпендикулярным наклонным площадкам, если известны главные напряжения.

Складывая равенства (3.2) и (3.4), обнаруживаем, что

, (3.6)

 

т. е. сумма нормальных напряжений по двум взаимно перпендикулярным площадкам не зависит от угла наклона этих площадок и равна сумме главных напряжений.

Из формул (3.3) и (3.5) видим, что касательные напряжения достигают наибольшей величины при , т. е. по площадкам, наклоненным к главным площадкам под углом , причем

. (3.7)

 

Сравнивая формулы (3.3) и (3.5), находим, что

(3.8)

Это равенство выражает закон парности касательных напряжений.

Проведем теперь еще два сечения (рис. 3.3): Сечение ІІІ – ІІІ, параллельное І – І, и сечение ІV – ІV, параллельное ІІ – ІІ. Элемент , выделенный четырьмя сечениями из элемента (рис. 3.4, а), будет иметь вид, показанный на рис 3.4, б. Оба элемента определяют одно и то же напряженное состояние, но элемент представляет его главными напряжениями, а элемент — напряжениями на наклонных площадках.

Рис. 3.4

В теории напряженного состояния можно разграничить две основные задачи.

Прямая задача. В точке известны положения главных площадок и соответствующие им главные напряжения; требуется найти нормальные и касательные напряжения по площадкам, наклоненным под заданным углом к главным.

Обратная задача. В точке известны нормальные и касательные напряжения, действующие в двух взаимно перпендикулярных площадках; требуется найти главные направления и главные напряжения. Обе задачи можно решать как аналитически, так и графически.

Прямая задача в плоском напряженном состоянии. Круг напряжений (круг Мора).

 

Аналитическое решение прямой задачи дается формулами (3.2) – (3.5).

Проанализируем напряженное состояние, воспользовавшись простым графическим построением. Для этого введем в рассмотрение геометрическую плоскость и отнесем ее к прямоугольным координатным осям и . Порядок расчета опишем на примере напряженного состояния, изображенного на рис. 3.5, а.

Выбрав для напряжений некоторый масштаб, откладываем на оси абсцисс (рис 3.5, б) отрезки

На как на диаметре строим окружность с центром в точке . Построенный круг носит название круга напряжений или круга Мора.

Рис. 3.5 

Координаты точек круга соответствуют нормальным и касательным напряжениям на различных площадках. Так, для определения напряжения на площадке, проведенной под углом (рис. 3.5, а) из центра круга (рис 3.5, б) проводим луч под углом до пересечения с окружностью в точке (положительные углы откладываем против часовой стрелки). Абсцисса точки (отрезок ) равна нормальному напряжению , а ордината ее (отрезок ) – касательному напряжению .

Напряжение на площадке, перпендикулярной к рассмотренной, найдем, проведя луч под углом и получив в пересечении с окружностью точку . Очевидно, ордината точки соответствует касательному напряжению , а абсцисса точки — нормальному напряжению .

Проведя из точки линию, параллельную (в нашем случае горизонталь), до пересечения с кругом, найдем полюс – точку . Линия, соединяющая полюс с любой точкой круга, параллельна направлению нормального напряжения на площадке, которой эта точка соответствует. Так, например, линия параллельна главному напряжению . Очевидно, что линия параллельна направлению главного напряжения .

Обратная задача в плоском напряженном состоянии.

При практических расчетах обычно определяют нормальные и касательные напряжения на некоторых двух взаимно перпендикулярных площадках. Пусть, например, известны напряжения , , , (рис. 3.6, а). По этим данным требуется определить величины главных напряжений и положение главных площадок.

Сначала решим эту задачу графически. Примем, что >, а >.

В геометрической плоскости в системе координат нанесем точку , с координатами , и точку с координатами ,(рис. 3.6, б). Соединив точки и , находим центр круга – точку — и радиусом проводим окружность. Абсциссы точек ее пересечения с осью — отрезки и — дадут соответственно величины главных напряжений и .

Для определения положения главных площадок найдем полюс и воспользуемся его свойством. Проведем из точки линию параллельно линии действия напряжения , т. е. горизонталь. Точка пересечения этой линии с окружностью и является полюсом. Соединяя полюс с точками и , получим направления главных напряжений. Главные площадки перпендикулярны к найденным направлениям главных напряжений.

Рис. 3.6

Используем построенный круг для получения аналитических выражений главных напряжений и :

(3.9)

(3.10)

 

Формула (3.10) определяет единственное значение угла , на который нужно повернуть нормаль , чтобы получить направление алгебраически большего главного напряжения. Отрицательному значению соответствует поворот по часовой стрелке.

Если одно из главных напряжений окажется отрицательным, а другое положительным, то их следует обозначать и . Если оба главных напряжения окажутся отрицательными, то их следует обозначать и .

Лекция 4. Теории прочности. Чистый сдвиг{jcomments on}

Теории прочности.

Важнейшей задачей инженерного расчета является оценка прочности элемента конструкции по известному напряженному состоянию. Для простых видов деформаций, в частности для одноосных напряженных состояний, определение значений опасных напряжений не представляет особых трудностей. Вспомним, что под опасными напряжениями понимают напряжения, соответствующие началу разрушения (при хрупком состоянии материала) или появлению остаточных деформаций (в случае пластического состояния материала):

или

По опасным напряжениям устанавливают допускаемые напряжения, обеспечивающие определенный запас против наступления предельного состояния.

При сложном напряженном состоянии, как показывают опыты, опасное состояние может иметь место при различных значениях главных напряжений , , в зависимости от соотношений между ними. В этом случае вводят гипотезу о преимущественном влиянии на прочность материала того или иного фактора. Предельное значение фактора, определяющего прочность, находят на основании простых опытов (на растяжение, сжатие, кручение).

Выбранная указанным образом гипотеза называется механической теорией прочности.

Рассмотрим классические теории прочности.

Еще раз про «Массы» ⋆ CHIPTUNER.RU

Еще раз про «Массы»

©Олег Братков, Пятигорск 

Контроллеры Январь 7.2 и Bosch 7.9.7 имеют в своём 81-контактном разъёме отдельные выводы для масс датчиков, что снижает зависимость показаний датчиков друг от друга, повышает точность измерения и видимо необходимо для выполнения норм Евро‑4. Однако некий умник на заводе-изготовителе жгута электропроводки лёгкой рукой объединил все массы датчиков одной обжимкой. Контроллеры Январь 5.1, Bosch 1.5.4 вообще-то так и работали, все массы датчиков приходили на одну клемму. Разница невелика. Однако «шаловливая» мысль конструкторов пошла дальше. Вот фотография электропроводки ВАЗ 2115. Рядом с разъёмом контроллера две обжимки проводов. Та, что справа – массы датчиков, экраны.… Было бы лучше, если каждый провод шёл бы на свою клемму, но пусть так и останется. Обжимка слева (хлорвиниловые трубки и изолента уже сняты) – силовая масса. В чём же главная ошибка отечественных производителей? Это провод, который соединяет эти обжимки. Помечен жёлтыми точками, сам провод просто коричневый. Его надо просто вырезать, обжимки пропаять (зря разбирали, что ли?), и замотать изолентой, то есть восстановить изоляцию.

Суть доработки в том, что массы датчиков должны приходить только на контроллер. То есть если снять разъём с контроллера, ни ДТ, ни ДПДЗ, ни ДМРВ, ни ДД на корпус (минус АБ) не «звонятся». Надо снять разъём с контроллера и например ДТ, и проверить сопротивление между двигателем и проводом массы в разъёме. Оба провода «прозваниваем» на двигатель. Оба должны иметь большое или бесконечное сопротивление – обрыв. Если КЗ – снимаем изоленту рядом с контроллером, ищем указанную перемычку и удаляем её. После этого массы датчиков будут соединены с корпусом машины только при одетом разъёме контроллера! 

Все провода имеют сопротивление, даже очень толстые. Вспоминаем закон дяди Ома. Чем больше сопротивление и чем больше ток, тем больше напряжение. Провода массы подчиняются всё тому же закону. Физика однако. При включении реле, форсунок, РХХ (ключи зажигания имеют отдельный толстый провод массы и в нашем процессе не участвуют) напряжение на массе самого контроллера меняется относительно массы автомобиля. 

Видимо форсунки, РХХ работают постоянно и их вмешательство не учитывается. Однако ток через реле вентилятора идёт – не идёт относительно длительное время. При включении реле вентилятора напряжение на массе контроллера оказывается ещё выше, чем в точке соединения провода массы с кузовом, и если двигаться вдоль провода массы, постепенно уменьшается. Разность потенциалов есть всегда, просто она то больше, то меньше. 

При правильной разводке проводов масс напряжение на общем проводе датчиков не меняется относительно массы самого контроллера и практически равно нулю. По крайней мере, из-за меньших токов датчиков колебания напряжения гораздо меньше. Изменение напряжения на массе контроллера относительно кузова автомобиля, минуса АКБ приводит к такому же изменению напряжения на массе датчиков и не оказывает влияния на их показания. И действительно – на всех машинах, где только пахнет электроникой, например на карбюраторной восьмёрке с электронным зажиганием, где датчик Холла стоит в трамблёре, к датчику идут три провода. Питание, сигнальный и масса от отдельной клеммы коммутатора зажигания. 

Но вернёмся к нашему барану. Перемычка, внесённая на заводе, соединяет массу датчиков с проводом, идущим от контроллера на корпус машины, на котором меняется напряжение вследствие изменения тока, в частности, при включении реле вентилятора. В результате включения реле вентилятора напряжение на массе контроллера становится больше. Но, как мы помним, оно постепенно уменьшается, если двигаться вдоль провода. Точку на силовой массе, куда подключена злополучная перемычка, можно считать за «ноль», поскольку оставшийся провод между обжимкой и кузовом машины в создании помех не участвует. 

А дальше всё просто. Масса датчиков подключена к «нулю». От этого «нуля» до массы самого контроллера включено сопротивление силового провода. Включилось реле – напряжение на массе контроллера стало больше, чем было. Увеличились соответственно относительно «нуля» и опорное напряжение АЦП. Однако масса датчиков осталась на месте, на «нуле», и контроллер «увидит», обработав показания АЦП, уменьшение напряжения от датчиков. Ну, ДМРВ, ДТ… ну уменьшилось, с кем не бывает… Там вон какой диапазон! Однако для ДПДЗ уменьшение напряжения закрытого состояния сведётся к запоминанию в ОЗУ контроллера этого самого «напряжения закрытого состояния», то есть минимального напряжения от ДПДЗ. Вот мы и приехали 🙂

Реле выключилось, напряжение на массе самого контроллера уменьшилось, а напряжение массы датчиков вместе с их показаниями относительно массы самого контроллера увеличилась. Увеличилось напряжение от ДПДЗ при закрытой дроссельной заслонке, что соответствует её открытию… Короче говоря, обороты «зависли».

Перенос силового провода вентилятора, дополнительные массы уменьшают напряжение ошибки, или создают противо-напряжение, компенсирующее напряжение ошибки, но не устраняют саму ошибку.

Электрическое напряжение. Единицы напряжения. Вольтметр

1008. Выразите в вольтах напряжение: 400 мВ; 80 кВ; 200 мВ; 300 мВ.

1009. Можно ли от одного и того же источника тока получить различную силу тока? Как это сделать?
Можно, включив в сеть переменное сопротивление.

1010. Сопротивление осветительного прибора 1,2 Ом, напряжение 48 В. Какой силы ток проходит через прибор?

1011. Определите силу тока, проходящего через лампочку накаливания, если напряжение на ней 110 В, а сопротивление ее во время горения 80 Ом.

1012. Напряжение на электрическом утюге равно 220 В, а сопротивление его нагревательного элемента 50 Ом. Какой силы ток течет через утюг?

1013. В электрическую сеть напряжением 220 В включен электрический звонок сопротивлением 480 Ом. Какова сила тока, текущего через звонок?

1014. Сила тока в волоске электролампочки равна 0,8 А. Сопротивление волоска в нагретом состоянии 275 Ом. Найдите напряжение, при котором горит лампочка.

1015. По металлическому проводу сопротивлением 20 Ом идет ток силой 0,2 А. Определите напряжение на концах провода.

1016. Амперметр, включенный в цепь с никелиновой проволокой сопротивлением 2,5 Ом, показывает силу тока 1,2 А. Какое напряжение покажет вольтметр, подключенный к концам никелиновой проволоки?

1017. Через электрическую лампочку сопротивлением 440 Ом течет ток силой 0,5 А. При каком напряжении в сети горит лампочка?

1018. Сопротивление человеческого тела в среднем составляет 50 кОм. Какое напряжение опасно для человека, если известно, что ток силой более 0,01 А может оказаться смертельным?

1019. В трамвайной сети напряжение 575 В. Средняя сила тока, проходящего по обмотке трамвайного мотора, 71 А. Каково сопротивление обмотки?

1020. Сила тока в электрическом кипятильнике 5 А при напряжении в сети 110 В. Определите сопротивление кипятильника.

1021. Какое сопротивление имеет вольтметр, рассчитанный на 127 В, если по нему течет ток, равный 0,02 А?

1022. Определите сопротивление спирали лампы накаливания, если через нее течет ток силой 0,12 А при напряжении на концах сети, равном 120 В.

1023. Сила тока в лампе 0,25 А при напряжении 120 В. Каково сопротивление горящей лампы?

1024. Каким должно быть напряжение на концах участка цепи, чтобы сила тока в проводнике равнялась 1,0 А, если при напряжении 3 В сила тока в этом же проводнике равна 0,5 А.

1025. Вольтметр показывает напряжение 2,5 В на концах участка цепи сопротивлением 1,4 Ом. Включенный в эту же цепь амперметр показывает силу тока 1,8 А. Верно ли показание амперметра?

1026. Изобразите графически зависимость тока от напряжения на участке цепи.

1027. Можно ли амперметр сопротивлением 0,02 Ом, рассчитанный на максимальный ток 10 А, подключить непосредственно к аккумулятору, напряжение на полюсах которого 2 В?

1028. Используя график зависимости тока от напряжения (рис. 100), найдите сопротивление.

1029. Амперметр, включенный в цепь, показывает силу тока 1,8 А. Правильны ли показания амперметра, если выверенный вольтметр показывает на концах сопротивления
1,4 Ом напряжение 2,5 В?

1030. Определите сопротивление обмотки мотора трамвайного вагона, если при испытании напряжением 57,5 В оказалось, что сила тока в ней равна 71 А.

 

1031. Каково сопротивление нити накала электролампочки, если через нее проходит ток силой 0,12 А при напряжении на концах нити, равном 120 В?

1032. Определите напряжение на концах проводника, сопротивление которого равно 20 Ом, если по проводнику идет ток силой 0,2 А.

1033. Какое напряжение покажет вольтметр, подключенный к концам никелиновой проволоки с сопротивлением 2,5 0м, если амперметр, включенный в цепь, показал силу тока 1,2 А?

1034. К ртутному столбику длиной 100 см и сечением 1 мм² приложено напряжение 1 В. Определите силу тока. Попытайтесь ответить, почему за единицу сопротивления выбрано сопротивление ртутного столбика длиной не 100 см, а 106,3 см.

 

Последовательное соединение проводников » ГДЗ (решебник) по физике 7-11 классов

1078. Нарисуйте схему последовательного соединения проводников.

1079. Можно ли включить в сеть напряжением 220 В две лампы, рассчитанные на напряжение 127 В? Если да, то каким способом это можно сделать?
Да, можно, если включить их последовательно

1080. Мотор и освещение в трамвае питаются от одной трамвайной сети напряжением 500 В. При этом лампочки в трамвае рассчитаны на напряжение 36 В. Каким способом включают лампочки в трамвайную сеть?
Последовательно

1081. Два вольтметра, рассчитанные на измерение напряжения до 150 В каждый, соединили последовательно, чтобы измерять напряжения до 220 В. Правилен ли такой способ измерения?
Правилен. Напряжение будет равно сумме показаний первого и второго вольтметра.

1082. Подключенный параллельно сопротивлению 20 Ом вольтметр показывает напряжение 30 В. Какое он покажет напряжение, если в той же цепи заменить сопротивление 20 Ом на сопротивление 6 Ом?
(Указание: если сила тока в обоих случаях одинакова, то напряжение на концах сопротивлений прямо пропорционально величине сопротивлений.)

1083. В цепь последовательно включены три сопротивления: 2 Ом, 4 Ом и б Ом. Каково эквивалентное сопротивление цепи?

1084. На рисунке 102 изображена цепь с сопротивлениями R1 = 1 Ом, R2 = 5 Ом, R3 = 4 м, R4 = 3 Ом. Каково общее сопротивление цепи?

1085. Одинаковые сопротивления, каждое из которых равно 4 Ом, соединяют последовательно (рис. 103). Определите общее сопротивление и силу тока, если напряжение на клеммах 12 В.

1086. Как с помощью магазина сопротивлений, изображенного на рисунке 104, получить сопротивления:

а) 1 Ом;
б) 5 Ом;
в) 6 Ом;
г) 7 Ом;
д) 10 Ом?

1087. Цепь образована двумя последовательно соединенными сопротивлениями R1 = 2 Ом и R2 = 4 Ом. Сила тока в цепи 0,3 А. Найдите напряжение на каждом из сопротивлений и общее напряжение.

1088. К сети напряжением 220 В последовательно подсоединены две лампы сопротивлением 220 Ом каждая. Найти силу тока в каждой лампе.

1089. На рисунке 105 изображена схема с двумя последовательно соединенными резисторами R1 = 8 кОм и R2 = 2 кОм. Сила тока в цепи равна 2 мА.
Определите показания вольтметра, подключенного к точкам:
а) А и С,
б) А и В,
в) В и С?

1090. На рисунке 106 вольтметр V1 показывает напряжение 120 В. Определите показания вольтметров V2 и V3.

1091. Вольтметр V1 показывает напряжение 16 В (рис. 107). Каковы показания амперметра и вольтметра V2?

1092. На рисунке 108 изображен участок цепи АВ с последовательно соединенными сопротивлениями В1 = 2 Ом и В2 = 23 Ом. Сопротивление вольтметра 125 Ом. Каково показание вольтметра, если напряжение между точками А и В равно 12 В?

1093. В сеть с напряжением 220 В включается елочная гирлянда с последовательно соединенными одинаковыми лампочками, каждая из которых рассчитана на напряжение 10 В. Сколько лампочек в гирлянде?

1094. Вольтметр, подключенный к источнику тока (рис. 109), показывает напряжение 5 В. Какова сила тока в цепи?

1095. Вольтметр, подключенный к батарее (см. рис. 109), показывает напряжение 40 В. Определите напряжение на всех сопротивлениях в цепи.

1096. Маленькая электрическая лампочка для елочной гирлянды рассчитана на ток в 0,3 А и имеет сопротивление 20 Ом. Сколько таких лампочек надо соединить последовательно, чтобы гирлянду можно было включить в сеть с напряжением 220 В?

1097. Вольтова дуга, требующая для горения напряжение 45 В при силе тока 20 А, включается в цепь с напряжением 110 В. Чему должно равняться сопротивление реостата, включенного последовательно в данную цепь для поглощения излишнего напряжения?

 

1098. Проводник АВ (рис. 110) имеет длину 1 м. На его концах напряжение 20 В. Определите напряжение между точками С и D и точками А и Е.

 

1099. На рисунке 111 изображена цепь с никелиновым проводом АВ длиной 10 м и сечением 1 мм2. Через провод пропущен электрический ток силой 2 А. Рассчитайте напряжение на участках AA1, АА2, АА3, АВ и постройте график зависимости напряжения от длины проводника АВ, откладывая по горизонтальной оси длину проводника, а по вертикальной — напряжение на этой длине.

 

1100. Магазин сопротивлений, сделанный из никелиновых проволок сечением 2 мм2 (рис. 112), рассчитан на общее сопротивление 20 Ом. Какой длины должны быть проволоки, чтобы при переводе переключателя с одного контакта на следующий сопротивление магазина увеличивалось на 2 Ом?

1101. В цепь последовательно включены два проводника из одного и того же материала сечениями S1 = 1 мм и S2 = 2 мм², длины их равны. Определите напряжение на концах каждого проводника, если на концах цепи напряжение равно 120 В.

 

1102. Проводник состоит из трех последовательно соединенных проволок одинаковой длины. На рисунке 113 приведен график зависимости напряжения от длины проводника. Найдите отношение сопротивлений этих проволок.

 

Параллельное соединение проводников » ГДЗ (решебник) по физике 7-11 классов

1103. Нарисуйте схему параллельного соединения проводников.

 

1104. В квартирах освещение и розетки для бытовой техники всегда соединяют параллельно. Почему?
Что бы при обрыве цепи, остальные потребители могли работать.

1105. На рисунке 114 изображены две параллельно соединенные проволоки одинаковой длины и одинакового сечения, но из разного материала: железная и медная. По какой из них пойдет ток большей силы? Почему?
Больший ток пойдет по той, у которой сопротивление меньше, т.е по медной.

1106. На рисунке 115 изображена схема параллельного соединения двух проводников сопротивлением 10 Ом каждый. Определите общее сопротивление цепи.

 1107. Чему равно общее сопротивление цепи на рисунке 116, если сопротивление каждой электролампочки равно 200 Ом?

1108. На участке цепи параллельно соединены две лампы сопротивлением 20 Ом и 5 Ом. Каково общее сопротивление этого участка цепи?

 

1109. Кусок изолированного провода имеет сопротивление 1 Ом. Его разрезали посередине и получившиеся половинки скрутили вместе по всей длине. Чему будет равно сопротивление скрутки?

1110. Лампа 1 сопротивлением R1 = 6 Ом и лампа 2 сопротивлением R2 = 12 Ом соединены параллельно и подключены к напряжению 12 В. Какова сила тока:
а) в лампе 1;
б) в лампе 2;
в) во всей цепи?

 1111. Сопротивления R1 = 24 Ом и R2 = 12 Ом соединены параллельно и подключены к напряжению 24 В. Определите силу тока:
а) в сопротивлении R1;
б) в сопротивлении R2;
в) во всей цепи.

 

1112. Три лампы сопротивлениями 10 Ом, 25 Ом и 50 Ом соединены параллельно и включены в сеть с напряжением 100 В. Каково общее сопротивление этого участка цепи? Какова сила тока в нем?

 

1113. Три лампочки сопротивлением R1 = 2 Ом, R2 = 4 Ом и R3 = 5 Ом соединены параллельно. В первой лампочке сила тока равна 2 А. Какова сила тока во второй и третьей лампочках?

 

1114. Проводник сопротивлением 200 Ом включен параллельно с неизвестным сопротивлением так, что общее сопротивление стало 40 Ом. Найдите неизвестное сопротивление.

 

1115. Начертите схему цепи, состоящую из источника, двух лампочек, соединенных параллельно, и амперметров, измеряющих силу тока в каждой лампочке и в проводе, подводящем ток к лампочкам. Допустим, что в цепи, составленной по вашей схеме, один из амперметров, измеряющий ток в лампочках, показал 0,1 А, а амперметр, измеряющий ток в подводящем проводе, — 0,15 А. Какой ток проходит через вторую лампочку?

 

1116. В комнатной электропроводке включено параллельно 4 лампы, каждая сопротивлением 330 Ом. Ток в каждой лампе 0,3 А. Определить ток, текущий по электропроводке, и сопротивление всей группы ламп.

 

1117. От группового распределительного щитка ток идет на две параллельные группы. В первой группе включено параллельно 10 ламп, каждая с сопротивлением 250 Ом, во второй группе 5 ламп, каждая с сопротивлением 300 Ом. Найдите ток в каждой группе, если ток, подводимый к щитку, равен 6,8 А.

 

1118. Между точками А и В включены три сопротивления (рис. 117). Определите общее сопротивление разветвленной части цепи, напряжение на концах разветвленной части цепи, ток в каждом из проводников, если ток в неразветвленной части цепи 5 А.

 

 

1119. Больше или меньше суммы сопротивлений общее сопротивление двух проводников, включенных последовательно?

1120. Больше или меньше суммы сопротивлений общее сопротивление двух проводников, включенных параллельно?

1121. Что больше: сопротивление одного проводника или общее сопротивление двух, включенных параллельно?

1122. Две проволоки — алюминиевая и никелевая — одинаковой длины и одинакового сечения включены в цепь параллельно. По какой из этих проволок пойдет ток большей силы? Почему?

1123. К каждой из двух лампочек накаливания подводится напряжение 120 В. Сопротивление первой лампочки 480 Ом, второй 120 Ом (рис. 118).
а) Чему равен ток в той и другой лампочке?
б) Какая будет гореть ярче?

1124. Те же две лампочки накаливания, что и в предыдущей задаче, включены в сеть с напряжением 120 В так, как показано на рисунке 119.
а) Сколько электрической энергии расходуется при прохождении одного кулона электричества от А до В (т.е. через обе лампочки)?
б) В какой из лампочек расходуется больше энергии?
в) Напряжение на какой из лампочек будет больше и во сколько раз?
г) Какая из лампочек будет гореть ярче?
д) Чему равно напряжение на каждой лампочке?
е) Чему равен ток через каждую лампочку?
ж) Чему равно сопротивление всего участка?

 

1125. Между двумя точками А и В (рис. 120) поддерживается напряжение 120 В.
а) Как между этими точками включить две лампочки, чтобы они горели так же ярко, как каждая в отдельности?
б) Какова будет сила тока в проводе, подводящем ток?
в) Чему равно сопротивление всего участка в этом случае?

 

1126. В сеть с напряжением 220 В включены параллельно 200 осветительных приборов, каждый сопротивлением 240 Ом. Каково сопротивление всего участка цепи? Какова сила тока, проходящего через каждый прибор? Какова сила тока во всей цепи?

 

1127. Провод сопротивлением 98 Ом разрезали на несколько одинаковых частей и получившиеся куски соединили параллельно. Измерили сопротивление этого участка — оно оказалось 2 Ом. На сколько частей разрезали провод?

 

1128. В сеть с напряжением 120 В включены пять одинаковых ламп (рис. 121), каждая сопротивлением 200 Ом. Какова сила тока в цепи?

 

1129. На рисунке 122 изображен участок цепи с двумя группами параллельно соединенных электроламп. В левой группе 8 лампочек сопротивлением по 400 Ом каждая, в правой группе 5 лампочек сопротивлением по 200 Ом каждая. Напряжение на каждой лампочке 120 В. Какова сила тока, проходящего через левую группу? через правую группу?

 1130. На рисунке 123 приведена схема электрической цепи с тремя одинаковыми лампами. Изменится ли накал ламп 1 и 2 после замыкания ключа, если напряжение в обоих случаях одинаково? Если да, то как именно?

 1131. Одинаковые сопротивления, каждое из которых равно 4 Ом, соединены параллельно (рис. 124). Определите общее сопротивление и силу тока, если напряжение на клеммах 12 В.

 1132. На рисунке 125 изображено соединение четырех одинаковых сопротивлений, каждое из которых равно 4 Ом. Напряжение на клеммах равно 12 В. Определите общее сопротивление и силу тока.

 1133. Четыре одинаковых сопротивления, каждое из которых равно 4 Ом, соединены как показано на рисунке 126. Каково общее сопротивление и сила тока, если напряжение на клеммах равно 12 В?

 

1134. Сопротивления по 4 Ом каждое включены в цепь по схеме на рисунке 127. Напряжение между клеммами равно 12 В. Каково общее сопротивление? Какова сила тока в цепи?

 

1135. На рисунке 128 приведено соединение четырех одинаковых сопротивлений, каждое из которых равно 4 Ом. Напряжение на клеммах 12 В. Определите общее сопротивление и силу тока в цепи.

 

1136. Для схемы соединения на рисунке 129 посчитайте общее сопротивление и силу тока в цепи, если сопротивления одинаковые — по 4 Ом каждое, а напряжение на клеммах равно 12 В.

 1137. Одинаковые сопротивления, каждое из которых равно 4 Ом, соединены как показано на рисунке 130. Каково общее сопротивление и сила тока, если напряжение на клеммах равно 12 В?

 

1138. Сопротивления по 4 Ом каждое соединены как показано на рисунке 131. Напряжение между клеммами равно 12 В. Каково общее сопротивление? Какова сила тока в цепи?