Мне проще думать так: напряжение = разность потенциалов.
Суть: потенциал - это насколько "большое" поле в данной точке. Если вспомнить выражение для потенциала точечного заряда ~ q/r, то чем ближе рядом заряд и чем он больше, тем больше (по модулю) потенциал, а значит, и поле. Всё логично: если ближайший заряд от нас очень-очень далеко, то и поля он нам особенно не создаёт.
Поле может совершать работу. Например, возьмем два магнитика, повернём их одинаковыми полюсами и попробуем сдвинуть - не получится. Что-то мешает. Это что-то - действие поля (в данном случае скорее магнитного, в том смысле, что работает сила Лоренца, а не сила Ампера). Аналогично и с электрическим полем: известно, что одноименные заряды расталкиваются, а разноимённые - притягиваются. Можно думать, что поле совершает работу, отталкивая или притягивая заряды.
Энергия заряда в электростатическом поле определяется как qФ, где q - заряд, Ф - потенциал. Смысл этой потенциальной энергии понятен: если она положительная, то наблюдается отталкивание, если отрицательна - притяжение (напомню, что на бесконечности Ф = 0; кроме того система всегда стремится уменьшить свою энергию). Если заряд переместился из точки с потенциалом Ф1 в точку с потенциалом Ф2, то энергия взаимодействия с полем изменилась на qФ2 - qФ1 = q(Ф2 - Ф1). То, что стоит в скобках, называют напряжением U, а всю разность - работой.
В замкнутых системах энергия должна сохраняться. Запишем это в виде равенства E = K + qФ. Если qФ уменьшилось, то K (кинетическая энергия) должна увеличиться, т.е. тело разгонится. Изменение потенциальной энергии здесь равно qU. Итак, работа (изменение потенциальной энергии) пропорциональна некоторой величине - напряжению. Если напряжение большое, то может неслабо шибануть, если маленькое - не так сильно (в первом случае qU меняется сильно, во втором - слабо).
По поводу того, КАК конкретно поле совершает работу - кто его знает. Можно говорить, что энергию переносят специальные частицы - фотоны. Но на не очень глубоком уровне во все эти механизмы можно не углубляться.
Положительный заряд выбран просто так (можно было бы выбрать и отрицательный, в принципе). Просто хотелось, чтобы qU превратилось в U (тогда q = 1). В формулу A = qU можно подставлять любые заряды, но в определении проще положить q = 1.
сила тока - импульс, идущий через резисторы (потому и равный в последовательных), следовательно, ее можно найти, просто взяв силу тока первого/последнего последовательного резистора, т.е.
I общ = I5 = I1234 = 12 А
общее напряжение просто по формуле:
U общ = I общ × R общ = 12 × 6 = 72 В
также для самопроверки напряжение можно найти отдельно: попросту сложив все напряжения, идущие по одному пути в цепочке (тк в параллельных они и так равны, разницы нет, какой провод выбрать)
Мне проще думать так: напряжение = разность потенциалов.
Суть: потенциал - это насколько "большое" поле в данной точке. Если вспомнить выражение для потенциала точечного заряда ~ q/r, то чем ближе рядом заряд и чем он больше, тем больше (по модулю) потенциал, а значит, и поле. Всё логично: если ближайший заряд от нас очень-очень далеко, то и поля он нам особенно не создаёт.
Поле может совершать работу. Например, возьмем два магнитика, повернём их одинаковыми полюсами и попробуем сдвинуть - не получится. Что-то мешает. Это что-то - действие поля (в данном случае скорее магнитного, в том смысле, что работает сила Лоренца, а не сила Ампера). Аналогично и с электрическим полем: известно, что одноименные заряды расталкиваются, а разноимённые - притягиваются. Можно думать, что поле совершает работу, отталкивая или притягивая заряды.
Энергия заряда в электростатическом поле определяется как qФ, где q - заряд, Ф - потенциал. Смысл этой потенциальной энергии понятен: если она положительная, то наблюдается отталкивание, если отрицательна - притяжение (напомню, что на бесконечности Ф = 0; кроме того система всегда стремится уменьшить свою энергию). Если заряд переместился из точки с потенциалом Ф1 в точку с потенциалом Ф2, то энергия взаимодействия с полем изменилась на qФ2 - qФ1 = q(Ф2 - Ф1). То, что стоит в скобках, называют напряжением U, а всю разность - работой.
В замкнутых системах энергия должна сохраняться. Запишем это в виде равенства E = K + qФ. Если qФ уменьшилось, то K (кинетическая энергия) должна увеличиться, т.е. тело разгонится. Изменение потенциальной энергии здесь равно qU. Итак, работа (изменение потенциальной энергии) пропорциональна некоторой величине - напряжению. Если напряжение большое, то может неслабо шибануть, если маленькое - не так сильно (в первом случае qU меняется сильно, во втором - слабо).
По поводу того, КАК конкретно поле совершает работу - кто его знает. Можно говорить, что энергию переносят специальные частицы - фотоны. Но на не очень глубоком уровне во все эти механизмы можно не углубляться.
Положительный заряд выбран просто так (можно было бы выбрать и отрицательный, в принципе). Просто хотелось, чтобы qU превратилось в U (тогда q = 1). В формулу A = qU можно подставлять любые заряды, но в определении проще положить q = 1.
резисторы 1 2 3 последовательны, следовательно, сила тока у них равна: I1 = I2 = I3 = 4 А (это такое свойство)
высчитываем напряжение каждого по закону ома:
U1 = IR = 5 × 4 = 20 B
U2 = 4 × 4 = 16 B
U3 = 3 × 4 = 12 В
резисторы 123 и 4 параллельны, из чего следует, что напряжения у них равны:
U123 = U4 = 20 + 16 + 12 = 48 В (еще одно свойство)
I4 = U/R = 48/6 = 8 А
резисторы 1234 и 5 последовательны, поэтому их силы тока равны, о чем уже говорилось в начале решения
I1234 = I5 = I123 + I4 = 4 + 8 = 12 A
ну и U5 = 12 × 2 = 24 В
общее сопротивление высчитывается по формулам
R1 + R2 + ... + Rn = R - для последовательных
1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn = 1/R - для параллельных
для двух параллельных резисторов существует готовая сокращенная формцла: R = R1R2/(R1 + R2)
(это так, теория)
R1234 = R123R4/(R123 + R4) = (5 + 4 + 3)6/(5 + 4 + 3 + 6) = (12 × 6)/18 = 4 Ом
R общ = R1234 + R5 = 4 + 2 = 6 Ом
сила тока - импульс, идущий через резисторы (потому и равный в последовательных), следовательно, ее можно найти, просто взяв силу тока первого/последнего последовательного резистора, т.е.
I общ = I5 = I1234 = 12 А
общее напряжение просто по формуле:
U общ = I общ × R общ = 12 × 6 = 72 В
также для самопроверки напряжение можно найти отдельно: попросту сложив все напряжения, идущие по одному пути в цепочке (тк в параллельных они и так равны, разницы нет, какой провод выбрать)
т.е. U общ = U123/U4 + U5 = 48 + 24 = 72 В
все сошлось, а значит, верно