Выведите формулу (15.6) самостоятельно.
Для того чтобы вывести формулу \( R = R_1 + R_2 \), рассмотрим два резистора с сопротивлениями \( R_1 \) и \( R_2 \), соединённых последовательно. Рассмотрим цепь, где через два последовательных резистора проходит один и тот же ток.
Закон Ома для цепи с двумя резисторами:
Когда два резистора соединены последовательно, сопротивление всей цепи можно рассчитать как сумму сопротивлений этих резисторов. Закон Ома для цепи с несколькими резисторами гласит, что общее сопротивление \( R_{\text{общ}} \) цепи равно сумме сопротивлений всех элементов:
\(R_{\text{общ}} = R_1 + R_2\).
Объяснение:
Когда резисторы соединены последовательно, ток, который протекает через цепь, одинаков для всех резисторов, так как весь ток проходит через каждый резистор. При этом напряжение на каждом резисторе может быть разным в зависимости от его сопротивления.
Так как ток через резисторы одинаков, то разность потенциалов (напряжение) на каждом из резисторов пропорциональна его сопротивлению:
\(U_1 = I R_1\)
\(U_2 = I R_2\)
где:
- \( U_1 \) и \( U_2 \) — напряжение на первом и втором резисторе соответственно,
- \( I \) — ток в цепи (одинаков для обоих резисторов).
Полное напряжение на цепи \( U_{\text{общ}} \) будет равно сумме напряжений на каждом резисторе:
\(U_{\text{общ}} = U_1 + U_2\)
Подставляем из закона Ома для каждого резистора:
\(U_{\text{общ}} = I R_1 + I R_2 = I (R_1 + R_2)\)
Теперь общее сопротивление \( R_{\text{общ}} \) можно выразить через полное напряжение и ток, используя закон Ома для всей цепи:
\(R_{\text{общ}} = \frac{U_{\text{общ}}}{I}\)
Так как \( U_{\text{общ}} = I (R_1 + R_2) \), получаем:
\(R_{\text{общ}} = R_1 + R_2\).
Заключение:
Таким образом, для двух резисторов, соединённых последовательно, общее сопротивление \( R_{\text{общ}} \) равно сумме сопротивлений этих резисторов:
\(R_{\text{общ}} = R_1 + R_2\).
Это и есть искомая формула для сопротивления резисторов, соединённых последовательно.
Решебник
"Физика - Учебник" по предмету Физика за 10 класс.
Aвторы:
Буховцев Б.Б., Мякишев Г.Я., Сотский Н.Н.
Задание
Выведите формулу (15.6) самостоятельно.