Краткое пояснение: Решаем задачу по физике, определяем сопротивление проводников и применяем закон Ома для расчета напряжения и токов в цепи.
1. Сопротивление проводников
- Сплав алюминия и меди обладает наибольшим сопротивлением, так как наличие примесей в металле увеличивает его сопротивление по сравнению с чистыми металлами. Чистые алюминий и медь имеют меньшее сопротивление.
2. Напряжение на алюминиевом проводнике
- Дано:
- Длина проводника: \( l = 70 \) см = 0.7 м
- Площадь поперечного сечения: \( S = 0.75 \) мм² = 0.75 \( \times 10^{-6} \) м²
- Сила тока: \( I = 0.5 \) А
- Находим сопротивление проводника: \( R = \rho \frac{l}{S} \), где \( \rho \) - удельное сопротивление алюминия.
- Удельное сопротивление алюминия: \( \rho_{Al} = 2.8 \times 10^{-8} \) Ом·м
- Подставляем значения:
\[ R = (2.8 \times 10^{-8}) \frac{0.7}{0.75 \times 10^{-6}} \]
\[ R = \frac{2.8 \times 0.7}{0.75} \times 10^{-2} \]
\[ R = \frac{1.96}{0.75} \times 10^{-2} \]
\[ R = 2.61 \times 10^{-2} \text{ Ом} \]
- Напряжение на концах проводника: \( U = IR \)
\[ U = 0.5 \times 2.61 \times 10^{-2} \]
\[ U = 1.305 \times 10^{-2} \text{ В} \]
\[ U = 0.013 \text{ В} \]
3. Расчет токов и напряжений в цепи
- Дано:
- \( R_1 = 20 \) Ом
- \( R_2 = 10 \) Ом
- \( R_3 = 15 \) Ом
- Ток через \( A_3 \): \( I_3 = 2 \) А
- Напряжение на \( R_3 \): \( U_3 = I_3 R_3 = 2 \times 15 = 30 \) В
- Так как \( R_2 \) и \( R_3 \) соединены параллельно, напряжение на \( R_2 \) такое же: \( U_2 = U_3 = 30 \) В
- Ток через \( R_2 \): \( I_2 = \frac{U_2}{R_2} = \frac{30}{10} = 3 \) А
- Ток через \( A_2 \): \( I_{A_2} = I_2 = 3 \) А
- Общий ток через \( R_1 \): \( I_1 = I_2 + I_3 = 3 + 2 = 5 \) А
- Ток через \( A_1 \): \( I_{A_1} = I_1 = 5 \) А
- Напряжение на \( R_1 \): \( U_1 = I_1 R_1 = 5 \times 20 = 100 \) В
- Напряжение, которое показывает вольтметр \( V_1 \): \( U_{V_1} = U_1 = 100 \) В
- Напряжение, которое показывает вольтметр \( V \): \( U_V = U_2 = U_3 = 30 \) В
Ответ: Сопротивление сплава больше, чем у чистых металлов. Напряжение на алюминиевом проводнике 0.013 В. Показания приборов: V1 = 100 В, V = 30 В, A1 = 5 A, A2 = 3 A.