Содержимое курса
Additional and Extra materials
Here you can find different useful links, books and worksheets
0/6
General physics
🎯 Learning Objectives
  • Recall and use the formula for the combined resistance of two or more resistors in series (RT = R1 + R2 + …).
  • State Kirchhoff’s first law (conservation of charge) and Kirchhoff’s second law (conservation of energy).
  • Derive, using Kirchhoff’s laws, a formula for the combined resistance of two or more resistors in parallel (1/RT = 1/R1 + 1/R2 + …).
  • Recall and use the formula for the combined resistance of two or more resistors in parallel.
  • Apply Kirchhoff’s laws to solve simple circuit problems, including those with multiple loops and sources.
  • Understand the concept of a potential divider and solve problems involving potential dividers.
Kazakh Translation / Қазақша аудармасы
[Оқыту мақсаттарының қазақша аудармасы осында болады.]
  • Тізбектей жалғанған екі немесе одан да көп резисторлардың жалпы кедергісінің формуласын еске түсіру және пайдалану (RT = R1 + R2 + …).
  • Кирхгофтың бірінші заңын (зарядтың сақталуы) және Кирхгофтың екінші заңын (энергияның сақталуы) тұжырымдау.
  • Кирхгоф заңдарын пайдалана отырып, параллель жалғанған екі немесе одан да көп резисторлардың жалпы кедергісінің формуласын қорытып шығару (1/RT = 1/R1 + 1/R2 + …).
  • Параллель жалғанған екі немесе одан да көп резисторлардың жалпы кедергісінің формуласын еске түсіру және пайдалану.
  • Қарапайым тізбек есептерін, соның ішінде бірнеше контуры мен көздері бар есептерді шешу үшін Кирхгоф заңдарын қолдану.
  • Потенциал бөлгіш тұжырымдамасын түсіну және потенциал бөлгіштерге қатысты есептерді шешу.
🗣️ Language Objectives
  • Define and use key vocabulary related to series and parallel circuits, resistance, and Kirchhoff’s laws (e.g., equivalent resistance, junction, loop, potential difference, current, conservation).
  • Explain the derivation of formulas for combined resistance using appropriate scientific language and reference to Kirchhoff’s laws.
  • Describe how to apply Kirchhoff’s laws to analyze complex circuits.
  • Discuss the principles of potential dividers.
Kazakh Translation / Қазақша аудармасы
[Тілдік мақсаттардың қазақша аудармасы осында болады.]
  • Тізбектей және параллель тізбектерге, кедергіге және Кирхгоф заңдарына қатысты негізгі сөздік қорды анықтау және пайдалану (мысалы, эквиваленттік кедергі, түйін, контур, потенциалдар айырымы, ток, сақталу).
  • Кирхгоф заңдарына сілтеме жасай отырып, тиісті ғылыми тілді қолдана отырып, жалпы кедергі формулаларының қорытылуын түсіндіру.
  • Күрделі тізбектерді талдау үшін Кирхгоф заңдарын қалай қолдану керектігін сипаттау.
  • Потенциал бөлгіштердің принциптерін талқылау.
🔑 Key Terms / Негізгі терминдер / Ключевые термины

Here are some important terms for this lesson. Pay attention to their meanings and translations.

English TermRussian Translation (Перевод на русский)Kazakh Translation (Қазақша аудармасы)
Resistors in SeriesПоследовательное соединение резисторовРезисторларды тізбектей жалғау
Resistors in ParallelПараллельное соединение резисторовРезисторларды параллель жалғау
Equivalent Resistance (Total Resistance)Эквивалентное сопротивление (Общее сопротивление)Эквиваленттік кедергі (Жалпы кедергі)
Kirchhoff’s First Law (Junction Rule)Первый закон Кирхгофа (Правило узлов)Кирхгофтың бірінші заңы (Түйіндер ережесі)
Kirchhoff’s Second Law (Loop Rule)Второй закон Кирхгофа (Правило контуров)Кирхгофтың екінші заңы (Контурлар ережесі)
Junction (Node)Узел (Точка ветвления)Түйін (Тармақталу нүктесі)
Loop (Circuit Loop)Контур (Замкнутый контур цепи)Контур (Тұйық тізбек контуры)
Potential Difference (Voltage)Разность потенциалов (Напряжение)Потенциалдар айырымы (Кернеу)
CurrentТок (Электрический ток)Ток (Электр тогы)
Conservation of ChargeЗакон сохранения зарядаЗарядтың сақталу заңы
Conservation of EnergyЗакон сохранения энергииЭнергияның сақталу заңы
Potential DividerДелитель напряженияКернеу бөлгіш (Потенциал бөлгіш)
Kazakh Translation of Section Intro / Бөлім кіріспесінің қазақша аудармасы
[Бұл сабақ үшін маңызды терминдер осында берілген. Олардың мағыналары мен аудармаларына назар аударыңыз.]
🗂️ Flashcards / Терминдерге арналған карточкалар

Review the key terms related to resistors in series/parallel and Kirchhoff’s laws using flashcards. You can create your own set on Quizlet or use a pre-existing one focusing on A-Level Physics DC circuits.

(Instructor: Embed Quizlet flashcards here. Example: — Note: This is for symbols, search for «Kirchhoff’s Laws A-Level Physics» or «Series Parallel Circuits A-Level Physics» for more relevant sets.)

Placeholder for Quizlet embed code. Please replace this with your actual Quizlet set.

Kazakh Translation / Қазақша аудармасы
[Резисторлардың тізбектей/параллель жалғануына және Кирхгоф заңдарына қатысты негізгі терминдерді флэш-карталар арқылы қайталаңыз. Quizlet-те өз жинағыңызды жасай аласыз немесе A-Level Physics тұрақты ток тізбектеріне арналған бұрыннан бар жинақты пайдалана аласыз.]

(Оқытушы: Quizlet флэш-карталарын осында енгізіңіз. Мысал: — Ескерту: Бұл белгілерге арналған, сәйкес жинақтар үшін «Kirchhoff’s Laws A-Level Physics» немесе «Series Parallel Circuits A-Level Physics» деп іздеңіз.)

[Quizlet ендіру коды үшін орын белгісі. Мұны нақты Quizlet жинағыңызбен алмастырыңыз.]
📖 Glossary / Глоссарий

Resistors in Series: Components connected one after another, forming a single path for the current. The total resistance is the sum of individual resistances.

Russian & Kazakh Translation / Орысша және қазақша аудармасы
Русский: Последовательное соединение резисторов: Компоненты, соединенные один за другим, образуя единый путь для тока. Общее сопротивление равно сумме индивидуальных сопротивлений.

Қазақша: Резисторларды тізбектей жалғау: Компоненттер бірінен соң бірі жалғанып, ток үшін бір ғана жол құрайды. Жалпы кедергі жеке кедергілердің қосындысына тең.

Resistors in Parallel: Components connected across the same two points in a circuit, providing multiple paths for the current. The reciprocal of the total resistance is the sum of the reciprocals of individual resistances.

Russian & Kazakh Translation / Орысша және қазақша аудармасы
Русский: Параллельное соединение резисторов: Компоненты, подключенные к одним и тем же двум точкам в цепи, обеспечивая несколько путей для тока. Величина, обратная общему сопротивлению, равна сумме величин, обратных индивидуальным сопротивлениям.

Қазақша: Резисторларды параллель жалғау: Компоненттер тізбектің бірдей екі нүктесіне жалғанып, ток үшін бірнеше жол құрайды. Жалпы кедергіге кері шама жеке кедергілерге кері шамалардың қосындысына тең.

Kirchhoff’s First Law (Junction Rule): The sum of currents entering any junction in a circuit is equal to the sum of currents leaving that junction. This is a statement of conservation of charge. (ΣIin = ΣIout)

Russian & Kazakh Translation / Орысша және қазақша аудармасы
Русский: Первый закон Кирхгофа (Правило узлов): Сумма токов, входящих в любой узел цепи, равна сумме токов, выходящих из этого узла. Это является следствием закона сохранения заряда. (ΣIвх = ΣIвых)

Қазақша: Кирхгофтың бірінші заңы (Түйіндер ережесі): Тізбектің кез келген түйініне кіретін токтардың қосындысы сол түйіннен шығатын токтардың қосындысына тең. Бұл зарядтың сақталу заңының тұжырымдамасы. (ΣIкір = ΣIшығ)

Kirchhoff’s Second Law (Loop Rule): In any closed loop in a circuit, the algebraic sum of the electromotive forces (e.m.f.s) is equal to the algebraic sum of the potential differences (p.d.s) across the components. This is a statement of conservation of energy. (Σε = ΣIR)

Russian & Kazakh Translation / Орысша және қазақша аудармасы
Русский: Второй закон Кирхгофа (Правило контуров): В любом замкнутом контуре цепи алгебраическая сумма электродвижущих сил (ЭДС) равна алгебраической сумме падений напряжений (разностей потенциалов) на компонентах. Это является следствием закона сохранения энергии. (Σε = ΣIR)

Қазақша: Кирхгофтың екінші заңы (Контурлар ережесі): Тізбектің кез келген тұйық контурында электр қозғаушы күштердің (ЭҚК) алгебралық қосындысы компоненттердегі потенциалдар айырымдарының (p.d.) алгебралық қосындысына тең. Бұл энергияның сақталу заңының тұжырымдамасы. (Σε = ΣIR)

Full Kazakh Translation of Glossary Section / Глоссарий бөлімінің толық қазақша аудармасы
[Глоссарий бөлімінің толық қазақша аудармасы осында болады.]
🔬 Theory: Resistors in Series & Parallel, Kirchhoff's Laws / Теория: Резисторлардың тізбектей және параллель жалғануы, Кирхгоф заңдары

When analyzing electrical circuits, we often need to simplify combinations of resistors and solve for unknown currents and voltages. This involves understanding how resistors combine in series and parallel, and applying Kirchhoff’s Laws.

Resistors in Series:

When resistors R1, R2, R3, …, are connected in series, they form a single path for the current (I).

[Image of Resistors in Series Diagram: R1, R2, R3 connected end-to-end]

  • The current (I) is the same through each resistor: I = I1 = I2 = I3 = …
  • The total potential difference (VT) across the combination is the sum of the potential differences across each resistor: VT = V1 + V2 + V3 + …

Using Ohm’s Law (V=IR) for each resistor and the total combination:

IRT = IR1 + IR2 + IR3 + …

Dividing by I (since it’s constant):

RT = R1 + R2 + R3 + …

This is the formula for the equivalent resistance of resistors in series. The total resistance is always greater than the largest individual resistance.

Resistors in Parallel:

When resistors R1, R2, R3, …, are connected in parallel, they are connected across the same two points, providing multiple paths for the current.

[Image of Resistors in Parallel Diagram: R1, R2, R3 connected across the same two points]

  • The potential difference (V) is the same across each resistor: V = V1 = V2 = V3 = …
  • The total current (IT) from the source is the sum of the currents in each parallel branch (Kirchhoff’s First Law): IT = I1 + I2 + I3 + …

Using Ohm’s Law (I=V/R) for each resistor and the total combination:

V/RT = V/R1 + V/R2 + V/R3 + …

Dividing by V (since it’s constant):

1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …

This is the formula for the equivalent resistance of resistors in parallel. The total resistance is always less than the smallest individual resistance.

Kirchhoff’s Laws:

For more complex circuits that cannot be simplified to simple series/parallel combinations, we use Kirchhoff’s Laws.

1. Kirchhoff’s First Law (Junction Rule or Current Law — KCL):

Based on the conservation of charge.

It states that the algebraic sum of currents entering any junction (or node) in an electrical circuit is zero. Or, more simply:

The total current flowing into a junction equals the total current flowing out of that junction.

ΣIin = ΣIout

[Image of a Junction with currents I1, I2 entering and I3, I4 leaving]

2. Kirchhoff’s Second Law (Loop Rule or Voltage Law — KVL):

Based on the conservation of energy.

It states that in any closed loop within an electrical circuit, the algebraic sum of the electromotive forces (e.m.f.s, ε) is equal to the algebraic sum of the potential differences (p.d.s, IR drops) across the components in that loop.

Σε = Σ(IR)

When applying KVL:

  • Choose a direction (clockwise or counter-clockwise) around the loop.
  • An e.m.f. is positive if you traverse it from the negative to the positive terminal, and negative if traversed from positive to negative.
  • An IR drop is positive if you traverse the resistor in the same direction as the assumed current, and negative if against the assumed current direction.

[Image of a simple loop with a cell and resistors, showing a chosen loop direction]

Derivation of Parallel Resistance Formula using Kirchhoff’s Laws:
Consider two resistors R1 and R2 in parallel, connected to a voltage source V.

Current IT leaves the source. At the junction, it splits into I1 (through R1) and I2 (through R2).

By KCL: IT = I1 + I2 (Equation 1)

The voltage across R1 is V, and across R2 is V (they are in parallel).

So, I1 = V/R1 and I2 = V/R2.

Let RT be the equivalent resistance of the parallel combination. Then IT = V/RT.

Substitute these into Equation 1:

V/RT = V/R1 + V/R2

Divide by V (assuming V ≠ 0):

1/RT = 1/R1 + 1/R2. This can be extended for more resistors.

Questions on Theory:

  1. (Easy) Three resistors of 2Ω, 3Ω, and 6Ω are connected in series. What is their total resistance?
    Answer
    For resistors in series, RT = R1 + R2 + R3.

    RT = 2Ω + 3Ω + 6Ω = 11Ω.
  2. (Medium) State Kirchhoff’s First Law and explain which fundamental conservation principle it relates to.
    Answer
    Kirchhoff’s First Law (Junction Rule) states that the sum of currents entering any junction in a circuit is equal to the sum of currents leaving that junction (ΣIin = ΣIout). It relates to the principle of conservation of charge, as charge cannot accumulate at a junction; the rate at which charge enters must equal the rate at which it leaves.
  3. (Medium) Two resistors, 10Ω and 20Ω, are connected in parallel to a 6V battery. Calculate the total current supplied by the battery.
    Answer
    First, find the total resistance (RT) of the parallel combination:

    1/RT = 1/R1 + 1/R2 = 1/10Ω + 1/20Ω

    1/RT = 2/20Ω + 1/20Ω = 3/20Ω

    RT = 20/3 Ω ≈ 6.67Ω.

    Now, use Ohm’s Law to find the total current (IT) from the battery:

    IT = V / RT = 6V / (20/3 Ω) = 6V * (3/20Ω) = 18/20 A = 0.9A.
  4. (Hard — Critical Thinking) Consider a circuit loop containing a 12V cell, an internal resistance of 1Ω for the cell, and an external resistor of 5Ω. Use Kirchhoff’s Second Law to write an equation for this loop and then calculate the current flowing in the circuit.
    Answer
    Let the current flowing in the circuit be I.

    Choose a loop direction (e.g., clockwise, starting from the negative terminal of the cell and going through it).

    According to Kirchhoff’s Second Law (Σε = ΣIR):

    The e.m.f. (ε) of the cell is +12V (traversing from — to +).

    The potential drop across the internal resistance (r=1Ω) is Ir = I * 1Ω. This is a ‘drop’ so it’s on the ΣIR side.

    The potential drop across the external resistor (R=5Ω) is IR = I * 5Ω. This is also on the ΣIR side.

    So, the equation is: 12V = I(1Ω) + I(5Ω)

    12V = I(1Ω + 5Ω)

    12V = I(6Ω)

    Current I = 12V / 6Ω = 2A.
Full Kazakh Translation of Theory Section / Теория бөлімінің толық қазақша аудармасы
[Теория бөлімінің толық қазақша аудармасы осында болады. Жоғарыдағы барлық мәтінді, суреттердің сипаттамаларын және сұрақтар мен жауаптарды қамтиды.]

✍️ Exercises on Memorizing Terms & Formulas / Терминдер мен формулаларды жаттауға арналған жаттығулар

Exercise 1: Match the Law/Concept with its Description

  1. Resistors in Series Total Resistance
  2. Kirchhoff’s First Law
  3. Resistors in Parallel Total Resistance
  4. Kirchhoff’s Second Law

A. ΣIin = ΣIout at a junction.

B. 1/RT = 1/R1 + 1/R2 + …

C. Σε = Σ(IR) in a closed loop.

D. RT = R1 + R2 + …

Answers
1-D, 2-A, 3-B, 4-C

Exercise 2: Fill in the Blanks

  1. For resistors connected in parallel, the __________ across each resistor is the same.
  2. Kirchhoff’s Loop Rule is a consequence of the conservation of __________.
  3. The total resistance of a series combination is always __________ than the largest individual resistance.
  4. At any junction in a circuit, the sum of currents __________ the junction equals the sum of currents __________ the junction.
  5. The formula for combined resistance of three resistors R1, R2, and R3 in parallel is 1/RT = __________.
Answers
  1. potential difference (or voltage)
  2. energy
  3. greater
  4. entering, leaving
  5. 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
Kazakh Translation / Қазақша аудармасы
[Терминдер мен формулаларды жаттауға арналған жаттығулар бөлімінің қазақша аудармасы осында болады.]
📺 YouTube Video / YouTube видеосы

Watch these videos to understand resistors in series/parallel and Kirchhoff's Laws: