Участок цепи состоит из четырех резисторов. Резисторы R1 = 2 Ом и R2 = 3 Ом соединены параллельно. Последовательно с ними соединены резисторы R3 = 3 Ом и R4 = 0,8 Ом. К концам участка приложено напряжение U = 20 В. Найдите силу тока в каждом из четырех резисторов.
Решение
Закон Ома
I=U/R
Последовательное соединение проводников
Uобщ=U1+U2
Iобщ=I1=I2
Rобщ=R1+R2
Параллельное соединение проводников
Uобщ=U1=U2
Iобщ=I1+I2
Rобщ=(R1*R2)/(R1+R2)
Приведем к эквивалентным сопротивлениям:
Rэкв1=(R1*R2)/(R1+R2)=(2*3)/(2+3)=1,2 Ом
Rэкв2=R3+R4=3+0,8=3,8 Ом
Rэкв3=Rэкв1+Rэкв2=1,2+3,8=5 Ом
I=U/R=20/5=4 A
Тогда значит на R3 и R4 ток I=4 А, т.е. I3=I4=4 А
Проверим
Uобщ=U1+U2=I*Rэкв1+I*Rэкв2=4*1.2+4*3.8=20 В
Далее
U1=I*Rэкв1=4*1,2=4,8 В
I1=U1/R1=4,8/2=2,4 A
I2=U1/R2=4,8/3=1,6 A
Проверим баланс токов:
I1+I2=I3=4 --->2.4+1.6=4=4--->4=4=4
Проверим баланс напряжений
4,8+4*3,8=20--->20=20
I1= 2,4 А
I2 = 1,6 А
I3=I4= 4 А
В июне 1783 г. французы — братья Жозеф и Этьен Монгольфье соорудили воздушный шар — аэростат. Они наполнили его теплым воздухом, а в прикрепленную к нему корзину посадили петуха и барана. Шар поднялся в небо и затем благополучно приземлился. Убедившись, что подъем в воздух не грозит опасностью, стали летать на воздушных шарах и люди.
Первый такой полет совершили в ноябре 1783 г. французы Пилатр де Розье и д'Арланд. Шар продержался в воздухе 25 мин. Началась эра воздухоплавания. Первые полеты на аэростатах были развлекательными. Потом воздушные шары стали применять для научных и военных целей. Русский химик Д. И. Менделеев воспользовался воздушным шаром для наблюдения солнечного затмения над облаками. Однако аэростат летел не туда, куда нужно было воздушным путешественникам, а куда нес его ветер. Поэтому воздухоплавателей не оставляла мысль сделать полет управляемым. Французский изобретатель А. Жиффар построил в 1852 г. сигарообразный аэростат — дирижабль с воздушным рулем и гребным винтом, приводившимся во вращение небольшой паровой машиной. Дирижабли, к сожалению, были громоздки, неуклюжи и тихоходны. Поэтому их вытеснили другие летательные аппараты — самолеты и вертолеты.
Аэростаты и сейчас используют для научных целей. При современных шаров-зондов и аэростатов, поднимающихся с автоматическими приборами и радиостанциями на 30— 40 км, ученые исследуют атмосферу Земли. Используют аэростаты и как стартовые площадки для запуска метеорологических ракет и для подъема телескопов. Для подъема аэростата вместо нагретого воздуха можно использовать газы, которые легче воздуха, например водород или гелий. В последнее время снова возродился интерес к использованию дирижаблей. Внимание привлекают их экономичность и большая грузоподъемность. Например, дирижабль «Урал-3» работает как подъемный кран. Он может доставлять грузы массой до 500 кг. Наши конструкторы проектируют дирижабли грузоподъемностью 30 т и более. Незаменимыми оказались дирижабли и в космических исследованиях. В 1985 г. автоматические межпланетные станции «Вега-1» и «Вега-2» оставили в атмосфере планеты Венера аэростаты, оснащенные научными приборами.