Задание №14 ЕГЭ по физике


Электрические цепи


В задании №14 ЕГЭ по физике необходимо решить задачу, используя законы электричества в цепях. Краткая теория доступна ниже. 🙂


Теория к заданию №14 ЕГЭ по физике


Мощность электрического прибора определяется как произведение напряжения на силу тока: N=UA.

Сила тока в проводнике определяется формулой:http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/1_14.files/image001.gif .

Через сопротивление и напряжение эта сила выражается как отношение напряжения и сопротивление проводника: I=U/R.

Здесь q – заряд, проходящий через сечение проводника, а t – время. в течение которого этот заряд проходит через данное сечение.

При параллельном соединении проводников и резисторов сила тока в каждой ветви определяется как напряжение цепи, разделенное на общее сопротивление в этой ветви, при последовательном, сила тока в каждой точке цепи одинакова.


Разбор типовых заданий №14 ЕГЭ по физике


Демонстрационный вариант 2018

Плавкий предохранитель счётчика электроэнергии в квартирной сети напряжением 220 В снабжён надписью: «6 А». Какова максимальная суммарная мощность электрических приборов, которые можно одновременно включить в сеть, чтобы предохранитель не расплавился? (Ответ дайте в Ваттах)

 Алгоритм решения:
  1. Вспоминаем, чему равна мощность электроприбора.
  2. Вычисляем мощность по формуле.
  3. Записываем ответ.
Решение:

1. Мощность электроприбора определяется формулой: N=UA.

2. По условию U= 220В, а сила тока А= 6 А. Тогда мощность прибора равна: N=220·6 = 1320 Вт.

Ответ: 1320


Первый вариант задания (Демидова, №1)

Сила тока, текущего по проводнику, равна 10 А. За какое время через проводник протечёт заряд 50 Кл?

 Алгоритм решения:
  1. Вспоминаем формулу, которая определяет силу тока в проводнике.
  2. Выражаем время из формулы.
  3. Вычисляем искомое время.
  4. Записываем ответ.
Решение:

1. Сила тока I выражается через отношение заряда q, проходящего через проводник, и времени t: I=q/t.

2. Выражаем отсюда время: t=I/q.

3. Вычисляем искомое время: t=50/10=5 с.

Ответ: 5


Второй вариант задания (Демидова, №6)

Пять одинаковых резисторов с сопротивлением 25 Ом каждый соединены в электрическую цепь, через которую течёт ток I (см. рисунок). Идеальный вольтметр показывает напряжение 75 В. Определите силу тока в цепи I.

http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/6_14.files/image001.jpg

 Алгоритм решения:
  1. Анализируем рисунок, приложенный к задаче.
  2. Определяем, какова сила тока в каждой ветви цепи.
  3. Вспоминаем формулу, которая позволяет определить силу тока в одной ветви цепи через напряжение и сопротивление проводников.
  4. Вычисляем силу тока водной ветви.
  5. Определяем общую силу тока.
  6. Записываем ответ.
Решение:

1. Рассмотрим схему цепи на рисунке. Все резисторы в ней имеют одинаковое сопротивление.

2. Из выше сказанного следует, что через каждую ветвь проходит одинаковой силы ток, сопротивления в цепи равны. В точке разветвления ток I0 разделяется пополам, то есть через верхние резисторы будет идти ток: I=I0:2.

3. По закону Ома для участка электрической цепи, силу тока определяют по формуле: I=U/R.

4. Поскольку каждый резистор имеет сопротивление 25 Ом, а их два, причем подключены они последовательно, то общее сопротивление этого участка равно: 25 Ом∙2=50 Ом. Подставляем значения напряжения и общего сопротивления ветви и вычисляем Силу тока: I=75:50=1,5 А.

5. Следовательно, общая сила тока в данной цепи, равна I0 = I∙2=3 А.

Ответ: 3


Третий вариант задания (Демидова, №9)

Через участок цепи (см. рисунок) течёт постоянный ток I = 6 А. Чему равна сила тока, которую показывает амперметр? Сопротивлением амперметра пренебречь.

http://self-edu.ru/htm/2018/ege2018_phis_30/files/9_14.files/image001.jpg

 Алгоритм решения:
  1. Анализируем цепь на рисунке задачи.
  2. Определяем, какой ток будет течь через каждую ветвь.
  3. Записываем ответ.
Решение:

1. Цепь составлена из двух ветвей с одинаковыми сопротивлениями r. Тогда сопротивление верхнего участка, состоящего из пары резисторов, равно сопротивлению в нижней части цепи.

2. По этой причине ток I в каждой ветви будет равен половине общей силы тока, т.е. I=6:2 = 3 А.

3. Амперметр покажет 3 А.

Ответ: 3


Четвертый вариант задания (Демидова, №11)

Каждый из резисторов в схеме, изображённой на рисунке, имеет сопротивление 150 Ом. Каким будет сопротивление участка цепи, если ключ К замкнуть?

http://self-edu.ru/htm/ege2017_phis_30/files/11_14.files/image001.jpg

Алгоритм решения:
  1. Рассматриваем приложенную к задаче схему.
  2. Анализируем, что будет происходить в цепи при замыкании ключа.
  3. Записываем ответ.
Решение:

1. Цепь составлена из двух ветвей. В той ветви, где в цепь включен ключ К, сопротивление подключено параллельно ему.

2. По закону протекания тока, в цепи он имеет большую силу там, где сопротивление меньше. А при замыкании ключа, сопротивления на том кусочке цепи. Где ключ подключался, нет сопротивлений. Тогда ток потечет через проводник, замыкающий ключ. В результате цепь, по которой будет течь ток, содержит лишь резистор, подключенный перед ветвлением. Сопротивление этого резистора 150 Ом, значит, и общее сопротивление цепи будет 150 Ом. В остальных ветвях не будет тока.

Ответ: 150