Избери решение на задача:

Задача 1 (безплатна)

Кратко решение

а)
\( R = R_1 + R_2 \) Тъй като \( R_2 > 0 \), то \( R > R_1 \). Следователно, общото съпротивление се *увеличава*.
б)
\( \frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \) \( \frac{1}{R} = \frac{R_1 + R_2}{R_1 R_2} \) \( R = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} \) \( R - R_1 = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} - R_1 \) \( = \frac{R_1 R_2 - R_1(R_1 + R_2)}{R_1 + R_2} \) \( = \frac{\cancel{R_1 R_2} - R_1^2 - \cancel{R_1 R_2}}{R_1 + R_2} = \frac{-R_1^2}{R_1 + R_2} \) Тъй като \( R_1 > 0 \) и \( R_2 > 0 \), то \( \frac{-R_1^2}{R_1 + R_2} < 0 \), следователно \( R < R_1 \). Общото съпротивление се *намалява*.

Подробно решение

Стъпка 1: Анализираме последователно свързване

При последователно свързване на консуматори, общото съпротивление \(R\) на веригата е равно на сумата от съпротивленията на отделните консуматори. Ако \(R_1\) е съпротивлението на първия консуматор, a \(R_2\) е съпротивлението на втория консуматор, то общото съпротивление при последователно свързване е: \[ R = R_1 + R_2 \] Тъй като \(R_2\) е положително число, общото съпротивление \(R\) ще бъде по-голямо от съпротивлението на първия консуматор \(R_1\).

а)

Следователно, при последователно свързване на втори консуматор, общото съпротивление на веригата се увеличава.

Стъпка 2: Анализираме успоредно свързване

При успоредно свързване на консуматори, реципрочната стойност на общото съпротивление \(R\) е равна на сумата от реципрочните стойности на съпротивленията на отделните консуматори. С други думи, ако \(R_1\) е съпротивлението на първия консуматор, a \(R_2\) е съпротивлението на втория консуматор, то общото съпротивление при успоредно свързване е: \[ \frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \] \[ \frac{1}{R} = \frac{R_1 + R_2}{R_1 \cdot R_2} \] \[ R = \frac{R_1 \cdot R_2}{R_1 + R_2} \] За да сравним \(R\) с \(R_1\), можем да преобразуваме израза за \(R\) по следния начин: \[ R = \frac{R_1 \cdot R_2}{R_1 + R_2} = \frac{R_1}{R_1 + R_2} \cdot R_2 = \frac{1}{1 + \frac{R_2}{R_1}} \cdot R_2 = \frac{R_2}{1 + \frac{R_2}{R_1}} \] Тъй като \(R_1\) и \(R_2\) са положителни числа, знаменателят \(1 + \frac{R_2}{R_1}\) е по-голям от 1. Следователно, дробта \(\frac{R_2}{1 + \frac{R_2}{R_1}}\) е по-малка от \(R_2\), което означава, че \(R\) е по-малко от \(R_1\). Друг вариант е да преобразуваме израза за \( R \) като извадим \( R_1 \): \[ R - R_1 = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} - R_1 = \frac{R_1 R_2 - R_1 (R_1 + R_2)}{R_1 + R_2} \] \[ = \frac{R_1 R_2 - R_1^2 - R_1 R_2}{R_1 + R_2} = \frac{-\cancel{R_1}R_2 - R_1^{\cancel{2}}}{R_1 + R_2} = \frac{-R_1^2}{R_1 + R_2} \] Тъй като \( R_1 + R_2 \) е положително число, тогава \( \frac{-R_1^2}{R_1 + R_2} \) е отрицателно число, следователно \( R < R_1 \).

б)

Следователно, при успоредно свързване на втори консуматор, общото съпротивление на веригата намалява.

Най-важното от урока

Напрежение: При успоредно свързване напрежението е еднакво за всички консуматори: \(U = U_1 = U_2\).
Ток: Общият ток е сума от токовете в отделните клонове: \(I = I_1 + I_2\).
Съпротивление: Еквивалентното съпротивление намалява и се намира по формулата: \(\frac{1}{R_{екв}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}\).
Ключово свойство: Ако един консуматор прекъсне (изгори), останалите продължават да работят независимо.
При успоредно свързване на консуматори, напрежението върху всеки един от тях е еднакво и е равно на напрежението на източника.
\[ U = U_1 = U_2 = ... = U_n \] Където \(U\) е напрежението на източника, а \(U_1, U_2, ...\) са напреженията върху отделните консуматори.
Електрическа схема, показваща източник на напрежение U, свързан с два паралелни клона. Първият клон съдържа консуматор R1, а вторият клон съдържа консуматор R2. Към източника е свързан волтметър, показващ напрежение U. Към консуматор R1 е свързан волтметър, показващ напрежение U_1. Към консуматор R2 е свързан волтметър, показващ напрежение U_2. Всички волтметри показват еднакво напрежение, така че U = U_1 = U_2.
Всички електроуреди в дома са свързани успоредно към електрическата мрежа. Ако напрежението на мрежата е 220 V, то напрежението върху работеща пералня, телевизор и лампа е 220 V за всеки уред.
Две лампи са свързани успоредно към батерия от 9 V. Какво е напрежението върху всяка от лампите?
Отговор: Напрежението върху всяка лампа е 9 V, защото при успоредно свързване то е еднакво за всички консуматори.
Общият ток, който протича от източника, се разделя между отделните успоредни клонове. Той е равен на сумата от токовете, протичащи през всеки консуматор.
\[ I = I_1 + I_2 + ... + I_n \] Където \(I\) е общият ток, а \(I_1, I_2, ...\) са токовете през отделните консуматори.
Електрическа схема, включваща източник на постоянно напрежение. Общият ток 'I' протича от източника по проводник до разклонителна точка 'M'. В точка 'M' токът се разделя на два успоредни клона. Първият клон съдържа консуматор (резистор) 'R1', през който протича ток 'I_1'. Вторият клон съдържа консуматор (резистор) 'R2', през който протича ток 'I_2'. След преминаване през 'R1' и 'R2', токовете 'I_1' и 'I_2' се събират отново в съединителна точка 'N'. От точка 'N' общият ток 'I' продължава по проводник обратно към източника. Всички токове (I, I_1, I_2) са обозначени със стрелки, показващи посоката им. Точки 'M' и 'N' са ясно етикетирани.
Ако през една успоредно свързана лампа тече ток \(I_1 = 0.5 \text{ A}\), а през друга - \(I_2 = 0.7 \text{ A}\), общият ток, който батерията осигурява, е \(I = 0.5 \text{ A} + 0.7 \text{ A} = 1.2 \text{ A}\).
Общият ток във верига с два успоредни консуматора е 2.5 A. Ако токът през първия е 1 A, колко е токът през втория?
Отговор: От \(I = I_1 + I_2\) следва \(I_2 = I - I_1 = 2.5 \text{ A} - 1 \text{ A} = 1.5 \text{ A}\).
Това е съпротивлението на един-единствен консуматор, който би заменил всички успоредно свързани консуматори, така че общият ток във веригата да остане същият.
\[ \frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \] За два консуматора може да се използва и формулата: \[ R = \frac{R_1 \cdot R_2}{R_1 + R_2} \]
Еквивалентното съпротивление при успоредно свързване винаги е по-малко от най-малкото от включените съпротивления.
Дадени са два резистора, свързани успоредно: \(R_1 = 3 \Omega\) и \(R_2 = 6 \Omega\). Тяхното еквивалентно съпротивление е: \[ R = \frac{3 \Omega \cdot 6 \Omega}{3 \Omega + 6 \Omega} = \frac{18}{9} \Omega = 2 \Omega \] Забележете, че \(2 \Omega\) е по-малко и от \(3 \Omega\), и от \(6 \Omega\).
Намерете еквивалентното съпротивление на два резистора от по \(20 \Omega\), свързани успоредно.
Отговор: \( R = \frac{20 \cdot 20}{20 + 20} = \frac{400}{40} = 10 \Omega \).

Задачи за упражнение

Лесна: Два резистора, \(R_1=5\Omega\) и \(R_2=10\Omega\), са свързани успоредно към батерия с напрежение \(U=20V\). Намерете тока през всеки резистор.
Напрежението е еднакво за двата резистора: \(U_1 = U_2 = 20V\).
Ток през първия: \( I_1 = \frac{U_1}{R_1} = \frac{20V}{5\Omega} = 4A \).
Ток през втория: \( I_2 = \frac{U_2}{R_2} = \frac{20V}{10\Omega} = 2A \).
Средна: Два консуматора със съпротивления \(R_1 = 12 \Omega\) и \(R_2 = 4 \Omega\) са свързани успоредно към източник. Намерете еквивалентното съпротивление на веригата и общия ток, ако напрежението на източника е 6 V.
1. Еквивалентно съпротивление: \[ R = \frac{R_1 \cdot R_2}{R_1 + R_2} = \frac{12 \Omega \cdot 4 \Omega}{12 \Omega + 4 \Omega} = \frac{48}{16} \Omega = 3 \Omega \] 2. Общ ток: \[ I = \frac{U}{R} = \frac{6 V}{3 \Omega} = 2 A \]
Трудна: Три еднакви резистора са свързани успоредно и еквивалентното им съпротивление е \(5 \Omega\). Какво е съпротивлението на всеки от резисторите?
Нека съпротивлението на всеки резистор е \(R_x\).
Използваме формулата за еквивалентно съпротивление: \[ \frac{1}{R_{екв}} = \frac{1}{R_x} + \frac{1}{R_x} + \frac{1}{R_x} \] \[ \frac{1}{5 \Omega} = \frac{3}{R_x} \] Оттук намираме \(R_x = 3 \cdot 5 \Omega = 15 \Omega\).
Отговор: Всеки от резисторите има съпротивление 15 Ω.

Надвий
домашното
с хиляди решения, уроци и тестове:

Математика

103886 решения

1942 уроци и тестове

Иконка Математика
4 клас
5 клас
6 клас
7 клас
8 клас
9 клас
10 клас
11 клас
12 клас

Литература

773 материали

Иконка Литература
5 клас
6 клас
7 клас
8 клас
9 клас
10 клас
11 клас
12 клас