Задание №20 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Проанализируем схему, представленную на рисунке. Резистор $R_{1}$ включён последовательно с участком цепи, состоящим из параллельно соединённых резисторов $R_{2}$ и $R_{3}$. Амперметр включён последовательно с резистором $R_{3}$, следовательно, он показывает силу тока $I_{3}$, протекающего через этот резистор.

Дано:
$R_{1} = 10$ Ом
$R_{2} = 5$ Ом
$R_{3} = 5$ Ом
$I_{3} = 2$ А
$U_{1} - ?$

Физические законы и расчёты:

1. Так как резисторы $R_{2}$ и $R_{3}$ соединены параллельно, напряжения на них равны:
$U_{2} = U_{3}$

2. Согласно закону Ома для участка цепи, напряжение на третьем резисторе равно:
$U_{3} = I_{3} \cdot R_{3}$
Подставим значения: $U_{3} = 2 \text{ А} \cdot 5 \text{ Ом} = 10 \text{ В}$.
Следовательно, $U_{2} = 10 \text{ В}$.

3. Найдём силу тока $I_{2}$, протекающего через резистор $R_{2}$, используя закон Ома:
$I_{2} = \frac{U_{2}}{R_{2}}$
Подставим значения: $I_{2} = \frac{10 \text{ В}}{5 \text{ Ом}} = 2 \text{ А}$.

4. При параллельном соединении общая сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме токов в ветвях. Этот общий ток $I$ протекает через резистор $R_{1}$:
$I_{1} = I_{2} + I_{3}$
Подставим значения: $I_{1} = 2 \text{ А} + 2 \text{ А} = 4 \text{ А}$.

5. Теперь найдём искомое напряжение на проводнике $R_{1}$ по закону Ома:
$U_{1} = I_{1} \cdot R_{1}$
Подставим значения: $U_{1} = 4 \text{ А} \cdot 10 \text{ Ом} = 40 \text{ В}$.

Ответ: $U_{1} = 40$ В.

Источник: ФИПИ