Для решения задачи необходимо рассчитать значения силы тока и напряжения на каждом резисторе, а также полное сопротивление, полную силу тока и полное напряжение участка цепи.
Дано:
- R₁ = 15 Ом
- R₂ = 30 Ом
- R₃ = 5 Ом
- R₄ = 10 Ом
- R₅ = 30 Ом
- U₂ = 60 В
Схема состоит из последовательно-параллельного соединения резисторов. Сначала определим токи и напряжения для параллельных участков, затем для последовательных.
-
Участок с R₁ и R₂ (параллельное соединение):
- U₁ = U₂ = 60 В (напряжение на параллельных участках одинаково)
- I₁ = U₁ / R₁ = 60 В / 15 Ом = 4 A
- I₂ = U₂ / R₂ = 60 В / 30 Ом = 2 A
-
Участок с R₃ и R₄ (параллельное соединение):
- Найдем общее сопротивление этого участка: 1/Rобщ = 1/R₃ + 1/R₄ = 1/5 + 1/10 = 3/10; Rобщ = 10/3 ≈ 3.33 Ом
- Общий ток через этот участок равен току через R₅: I₅ = I₃ + I₄
-
Участок с R₅ (последовательное соединение):
- Так как R₅ соединен последовательно с параллельным участком R₃ и R₄, то ток через R₅ равен общему току через параллельный участок: I₅ = I₃ + I₄
- Напряжение на R₅ неизвестно, поэтому будем искать полный ток в цепи, начиная с участка, где известно напряжение (R₁ и R₂)
-
Полное сопротивление участка с R₁ и R₂:
- 1/Rобщ12 = 1/R₁ + 1/R₂ = 1/15 + 1/30 = 3/30 = 1/10; Rобщ12 = 10 Ом
-
Полное сопротивление участка с R₃ и R₄:
-
Найдем общее сопротивление цепи (Rобщ12 + R₅ + Rобщ34):
- Rобщ = 10 + 30 + 10/3 = 40 + 3.33 = 43.33 Ом
-
Напряжение на участке AB:
- Так как известны U₂ и R₂, то можно найти общий ток, проходящий через R₂: I₂ = U₂ / R₂ = 60 / 30 = 2 A
- Так как R₁ и R₂ соединены параллельно, то U₁ = U₂ = 60 В
- I₁ = U₁ / R₁ = 60 / 15 = 4 A
- Общий ток через параллельный участок: I12 = I₁ + I₂ = 4 + 2 = 6 A
-
Напряжение на R₅:
- Так как I12 = I₅ = 6 A (последовательное соединение), то U₅ = I₅ * R₅ = 6 * 30 = 180 В
-
Напряжение на участке с R₃ и R₄:
- U34 = I₅ * Rобщ34 = 6 * (10/3) = 20 В
-
Токи через R₃ и R₄:
- I₃ = U34 / R₃ = 20 / 5 = 4 A
- I₄ = U34 / R₄ = 20 / 10 = 2 A
-
Полное напряжение участка:
- U = U12 + U₅ + U34 = 60 + 180 + 20 = 260 В
Таблица:
| I₁ (A) |
I₂ (A) |
I₃ (A) |
I₄ (A) |
I₅ (A) |
U₁ (В) |
U₂ (В) |
U₃ (В) |
U₄ (В) |
U₅ (В) |
R (Ом) |
I (A) |
U (В) |
| 4 |
2 |
4 |
2 |
6 |
60 |
60 |
20 |
20 |
180 |
43.33 |
6 |
260 |
Ответ: I₁=4 A, I₂=2 A, I₃=4 A, I₄=2 A, I₅=6 A, U₁=60 B, U₂=60 B, U₃=20 B, U₄=20 B, U₅=180 B, R=43.33 Ом, I=6 A, U=260 B