Мост Уитстона и метод узловых потенциалов | Олимпиадная физика, электричество | 8, 9, 10, 11 класс

• Обсуждение мостовых электрических цепей, где нет последовательно или параллельно соединенных резисторов.  

• Цель видео: научиться находить силы тока в каждом резисторе.  

• Видео подходит для учащихся 8-11 классов и подготовки к олимпиадам по физике.  

• Резистор - проводник с ненулевым сопротивлением, для которого выполняется закон Ома.  

• Напряжение между концами проводника прямо пропорционально силе тока и сопротивлению.  

• Для возникновения электрического тока необходимо приложить ненулевое напряжение.  

• Напряжение - это отношение работы электрического поля к величине перемещаемого заряда.  

• Потенциальная энергия электрического поля - скалярная функция координат, разность которой равна работе поля.  

• Для нахождения потенциальной энергии нужно выбрать точку отсчета.  

• Пример с материальной точкой, перемещающейся под действием силы тяжести.  

• Потенциальная энергия материальной точки - функция, разность которой равна работе силы тяжести.  

• Для нахождения потенциальной энергии нужно выбрать ноль потенциальной энергии.  

• Отношение потенциальной энергии заряда к величине заряда не зависит от заряда.  

• Электрический потенциал - функция координат, измеряемая в вольтах.  

• Напряжение на концах проводника - это разность потенциалов.  

• Идеальный проводник - проводник с нулевым сопротивлением.  

• Потенциал идеального проводника одинаков в любой точке.  

• Разность потенциалов на концах идеального проводника равна нулю.  

• Эксперимент с резистором и идеальным проводником.  

• Использование мультиметра для измерения сопротивления резистора.  

• Показ показаний мультиметра в режиме омметра.  

• Резистор и провода считаются идеальными проводниками.  

• Мультиметр используется для измерения сопротивления и разности потенциалов.  

• Разность потенциалов возникает только при переходе через резистор.  

• Мультиметр в режиме амперметра показывает ток 4 мА.  

• Закон Ома: ток равен напряжению, деленному на сопротивление.  

• В узлах электрический заряд не накапливается.  

• Сумма токов, втекающих в узел, равна сумме токов, вытекающих из узла.  

• Схема из пяти резисторов с известными сопротивлениями.  

• Цель: определить токи через каждый резистор.  

• Токи текут от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом.  

• Важно найти потенциалы идеальных проводников.  

• Один из идеальных проводников принимается за ноль вольт.  

• Потенциалы остальных проводников выражаются через у.  

• Токи выражаются через потенциалы и сопротивления резисторов.  

• Закон Ома: ток равен разности потенциалов, деленной на сопротивление.  

• В узлах сумма токов втекающих равна сумме токов вытекающих.  

• Система уравнений для нахождения потенциалов идеальных проводников.  

• При равенстве потенциалов узлов ток через резистор не течет.  

• Условия, при которых потенциалы равны, и их влияние на систему уравнений.  

• Если произведение сопротивлений по диагоналям одинаково, потенциалы в точках равны.  

• Мост Вина сбалансирован, если потенциалы равны.  

• Несбалансированный мост имеет ток через резистор, соединяющий точки.  

• Центральный резистор можно исключить, оставив два последовательно соединенных резистора.  

• Эти резисторы можно заменить одним, используя стандартные правила.  

• Мост Вина используется для сравнения сопротивлений резисторов.  

• Мост собирается с реостатом и вольтметром.  

• Реостат настраивается для достижения сбалансированности.  

• Сопротивления резисторов измеряются и сравниваются с теоретическими значениями.  

• Пример расчета токов через резисторы в несбалансированном мосте.  

• Записываются законы сохранения заряда для узлов.  

• Определяются потенциалы и токи через резисторы.  

• Омметр измеряет сопротивление между точками А и Б.  

• Показания омметра зависят от разности потенциалов и общего тока.  

• Экспериментально проверяется сопротивление цепи между точками А и Б.  

• Мост собирается с пятью резисторами и подключается к напряжению 5.4 В.  

• Сопротивления резисторов измеряются мультиметром.  

• Токи через резисторы измеряются амперметром, результаты совпадают с теоретическими расчетами.  

• Проверка резисторов сопротивлением R3 и R4.  

• Результаты совпадают с теоретическими значениями.  

• Эксперимент подтверждает правильность расчетов.  

• Проверка сбалансированности моста.  

• Упрощение цепи при сбалансированности.  

• Замена центрального резистора на эквивалентную схему.  

• Введение потенциалов и токов.  

• Использование закона Ома для каждого резистора.  

• Нахождение токов через резисторы.  

• Сборка цепи из пяти резисторов.  

• Измерение сопротивлений резисторов мультиметром.  

• Проверка сбалансированности моста экспериментально.  

• Измерение токов через резисторы мультиметром.  

• Сравнение результатов с теоретическими расчетами.  

• Подтверждение совпадения эксперимента и теории.  

• Задачи на несбалансированный и сбалансированный мосты Уитстона.  

• Условия задач и условия конкурса.  

• Призыв к оставлению комментариев и участию в конкурсе.