Электричество — Задание 19 ОГЭ по физике №00040173
Электричество
№2. Задание 19
ID: 00040173
Источник: ФИПИ
Решение
Что дано
К точкам А и В приложено постоянное напряжение $U$. Между ними параллельно соединены три ветви:
- верхняя — ключ К₁ и резистор сопротивлением $R$;
- средняя — ключ К₂ и резистор сопротивлением $2R$;
- нижняя — резистор $R$ без всякого ключа, он включён всегда.
Идея
Ключ в ветви — это «кран» для тока: пока он разомкнут, ветвь разорвана и тока в ней нет, будто её и не существует. Замкнули — ветвь заработала и подключилась к остальным параллельно.
Тепло в цепи считаем по закону Джоуля—Ленца. Так как задано именно напряжение (а не ток), удобна форма
$$Q=\frac{U^2}{R_{общ}}\,t$$
Напряжение между А и В по условию не меняется, время сравниваем одинаковое — значит всё решает общее сопротивление $R_{общ}$: чем оно меньше, тем больше теплоты выделится.
Считаем до замыкания
Ключи разомкнуты — работает только нижняя ветвь:
$$R_{общ,1}=R$$
Считаем после замыкания
Все три ветви включены параллельно, складываем величины, обратные сопротивлениям:
$$\frac{1}{R_{общ,2}}=\frac{1}{R}+\frac{1}{2R}+\frac{1}{R}=\frac{2+1+2}{2R}=\frac{5}{2R}$$
$$R_{общ,2}=\frac{2R}{5}=0{,}4R$$
Это общее свойство параллельного соединения: добавляя новую ветвь, мы открываем току дополнительный путь, поэтому общее сопротивление всегда становится меньше самого маленького из сопротивлений ветвей.
Сравниваем
$$\frac{Q_2}{Q_1}=\frac{U^2 t/R_{общ,2}}{U^2 t/R_{общ,1}}=\frac{R_{общ,1}}{R_{общ,2}}=\frac{R}{0{,}4R}=2{,}5$$
За одно и то же время в цепи выделится в 2,5 раза больше теплоты. Физически это понятно: сопротивление упало, общий ток от источника вырос, а с ним выросла и потребляемая мощность.
Вывод
Количество теплоты, выделяемое в цепи, изменится — оно увеличится (в 2,5 раза).
Ответ
Видеоразбор
Другие задания по теме «Электричество» (8)
- Задание 19 №00039974 — Будут ли, и если будут, то в каком направлении, отклоняться альфа-лучи, если их…
- Задание 19 №00039966 — Что произойдёт с листочками заряженного электроскопа (см. рисунок), если к…
- Задание 19 №00013132 — Две лампы, рассчитанные на одинаковое напряжение, но потребляющие различную…
- Задание 19 №00013130 — Необходимо наэлектризовать трением о ткань стальной и стеклянный стержни. В…
- Задание 19 №00013128 — На вертикально расположенной доске закреплена электрическая схема (см. рис.),…
- Задание 19 №00011394 — Стеклянную палочку потёрли о шёлковую ткань, в результате чего на палочке…
- Задание 19 №00010985 — Две лампы, рассчитанные на одинаковое напряжение, но потребляющие различную…
- Задание 19 №00010984 — Необходимо наэлектризовать трением о ткань стальной и стеклянный стержни. В…