在学习物理的过程中,掌握闭合电路的欧姆定律是非常重要的。这一定律描述了电路中电流、电压和电阻之间的关系。为了帮助大家更好地理解和应用这一知识点,下面我们将通过一些具体的习题来巩固所学知识,并附上详细的解答过程。
习题一:
在一个简单的闭合电路中,电源电动势为6伏特,内阻为0.5欧姆,外接电阻为5.5欧姆。求电路中的总电流。
解答:
根据闭合电路的欧姆定律公式 \( I = \frac{E}{R + r} \),其中 \( E \) 是电源电动势,\( R \) 是外接电阻,\( r \) 是内阻。
代入已知数据:
\[ I = \frac{6}{5.5 + 0.5} = \frac{6}{6} = 1 \, \text{安培} \]
习题二:
一个电路由两个串联的电阻组成,其阻值分别为4欧姆和6欧姆。如果电路连接到一个9伏特的电池上,请计算每个电阻上的电压降。
解答:
首先计算总电阻 \( R_{\text{total}} = 4 + 6 = 10 \, \text{欧姆} \)。
然后利用欧姆定律计算总电流 \( I = \frac{V}{R_{\text{total}}} = \frac{9}{10} = 0.9 \, \text{安培} \)。
接着分别计算两电阻上的电压降:
- 对于4欧姆电阻,\( V_1 = I \times R_1 = 0.9 \times 4 = 3.6 \, \text{伏特} \)
- 对于6欧姆电阻,\( V_2 = I \times R_2 = 0.9 \times 6 = 5.4 \, \text{伏特} \)
习题三:
假设一个电路中有三个并联的电阻,其阻值分别是2欧姆、3欧姆和6欧姆。当这个电路连接到一个12伏特的电池时,求流过每个电阻的电流。
解答:
先计算等效电阻 \( R_{\text{eq}} = \left( \frac{1}{2} + \frac{1}{3} + \frac{1}{6} \right)^{-1} = \left( \frac{3}{6} + \frac{2}{6} + \frac{1}{6} \right)^{-1} = \left( \frac{6}{6} \right)^{-1} = 1 \, \text{欧姆} \)。
再计算总电流 \( I_{\text{total}} = \frac{V}{R_{\text{eq}}} = \frac{12}{1} = 12 \, \text{安培} \)。
最后分别计算各支路电流:
- 流过2欧姆电阻的电流 \( I_1 = \frac{V}{R_1} = \frac{12}{2} = 6 \, \text{安培} \)
- 流过3欧姆电阻的电流 \( I_2 = \frac{V}{R_2} = \frac{12}{3} = 4 \, \text{安培} \)
- 流过6欧姆电阻的电流 \( I_3 = \frac{V}{R_3} = \frac{12}{6} = 2 \, \text{安培} \)
通过以上三道习题及其解答,我们可以看到闭合电路的欧姆定律在实际问题中的广泛应用。希望这些练习能够帮助你加深对这一重要概念的理解。