Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Уральский государственный горный университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

ПОСТОЯННЫЙ ТОК

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

27.03.2016

Размер:

1.2 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 54 5 > Следующая >>>

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1.Сопротивление проволоки 81 Ом. Еѐ разрезали на несколько равных частей и соединили эти части параллельно, вследствие чего сопротивление стало равным 1 Ом. На сколько частей разрезали проволоку?

(9)

2.Две проволоки – нихромовая и стальная - имеют одинаковые массы. Длина стальной проволоки в 20 раз больше длины нихромовой. Удельное сопротивление нихрома в 10 раз больше удельного сопротивления стали, а плотность нихрома в 1,07 раза больше плотности стали. Во сколько раз отличаются их сопротивления?

R	нихр
	нихр	0,02675
		0,02675
Rстали
Rстали

3. Два цилиндрических проводника одинаковой длины и площади поперечного сечения, один из алюминия (ρ = 26 нОм·м), а другой из серебра (ρ = 2,16 нОм·м) соединены параллельно. Определить отношение мощностей

Р1/Р2.

(0,62)

4.Алюминиевая и медная проволоки имеют равные массы и одинаковые площади сечения. Какая из проволок имеет

большее сопротивление и во сколько раз? (ρAl = 1,65ρCu; плотность меди в 3,3 раза больше плотности алюминия).

(Сопротивление алюминиевой проволоки в 5,5 раз больше, чем сопротивление медной проволоки)

5. Найти сопротивление железного		стержня						диаметром
d = 1 см, если масса стержня m = 1 кг (плотность железа
ρ' = 7,9∙103	кг/м3; удельное сопротивление железа
ρ = 8,7∙10-8Ом∙м).
		16ρ m						10 3
	R						1,8		Ом

		π	2	d	4	ρ

6.Электросопротивление нити электрической лампы при температуре t = 20 0С равно 13 Ом, в накаленном состоянии

144 Ом. До какой температуры нагревается вольфрамовая

нить, если температурный коэффициент сопротивления

α = 5∙10-3 град -1?

(2,24∙103 0С)

7.Электрическая цепь состоит из батареи, реостата и потре-

бителя. При силе тока I1 = 3 А во внешней цепи батареи выделяется мощность Р1= 18 Вт, при силе тока I2 = 1 А – мощность Р2 = 10 Вт. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника.

(2 Ом; 12 В)

8.Обмотка электрокипятильника имеет две секции. Если

включена одна секция, то вода закипает через t1 = 15 минут; если включена вторая секция, то вода закипает через

t2 = 30 минут. Через сколько минут закипит вода, если включить обе секции параллельно?

(10 мин.)

9.Найти разность потенциалов на медном проводе длиной

ℓ = 500 м и диаметром d = 2 мм, если ток в нѐм I = 2 А (удельное сопротивление меди 1,7∙10-8 Ом∙м).

(5,4 В)

10.По проводнику сопротивлением R = 3 Ом течет равномерно нарастающий от нуля ток. Количество теплоты, выделившееся в проводнике за t = 8 с, Q = 200 Дж. Определить количество электричества q, протекшее за это время по проводнику.

(20 Кл)

11. Для нагревания 4,5 литров воды от температуры t1 = 230 С до температуры кипения нагреватель потребляет Q = 0,5 кВт∙ч электрической энергии. Чему равен КПД нагревателя?

(81%)

12. Цена деления прибора z = 1,5-10-5 А/дел. Шкала прибора составляет N = 200 делений, его внутреннее сопротивление R = 100 Ом. Какие сопротивления нужно подключить к этому прибору и каким образом, чтобы можно было измерять напряжение до U = 200 В или ток до I = 4 А?

(Последовательно 67 кОм, параллельно 0,075 Ом)

13. Определить плотность тока j в железном проводнике длиной ℓ = 10 м, если провод находится под напряжением

U = 6 В.

(6,1 МА/м2)

14. Вычислить сопротивление R графитового проводника, изготовленного в виде прямого кругового усеченного конуса высотой h = 20 см и радиусами оснований r1 = 12 мм и r2 =8 мм. Температура t проводника равна 20 °С.

(2,58 мОм)

15. Зашунтированный амперметр измеряет токи силой до I =10 А. Какую наибольшую силу тока может измерить этот амперметр без шунта, если сопротивление амперметра RA = 0,02 Ом и сопротивление шунта RШ = 5 мОм?

(2А)

16. Элемент, имеющий ЭДС ε = 1,1 В и внутреннее сопротивление r = 1 Ом, замкнут на внешнее сопротивление R = 9 Ом. Найти ток в цепи, напряжение на внешнем элементе и напряжение на внутреннем сопротивлении источника.

(0,11 A; 0,99 В; 0,11 В)

17. При сопротивлении внешней цепи R1 = 1 Ом напряжение на зажимах источника U1 = 1,5 В, а при сопротивлении R2 = 2 Ом напряжение U2 = 2 В. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника.

(1 Ом, 3 В)

18. При подключении к источнику тока сопротивления R1 = 16 Ом сила тока в цепи I1 = 1 А, а при подключении сопротивления R2 = 8 Ом сила тока в цепи I2 = 1,8 А. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника.

(18 В, 2 Ом)

19. Источник тока с ЭДС, 10 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом, питает внешнюю цепь сопротивлением R = 99 Ом. Какое количество теплоты Q выделится во всей цепи за t = 30 минут?

(180 Дж)

20. ЭДС батареи ε = 12 В, ток короткого замыкания Iкз = 5 А. Какую наибольшую мощность может дать батарея во внешней цепи?

(15 Вт)

21.

ЭДС

батареи

ε =

В. Сопротивление

внешней

цепи

R1 = 2 Ом, а ток I = 4 А. С каким КПД η1 работает батарея?

При

каком

внешнем

сопротивлении

R2 КПД

будет

η2 = 99 %?

(40 %, 297 Ом)

22.

Две группы из трех последовательно соединенных оди-

наковых источников питания соединены параллельно. ЭДС

каждого элемента

ε = 1,2 В,

внутреннее

сопротивление

r = 0,2 Ом. Полученная батарея замкнута на внешнее со-

противление R = 1,5 Ом. Найти силу тока I во внешней це-

пи.

(2А)

23.

Найти сопротивление проволочного

каркаса, имеющего форму куба (рис.15), при

включении его в цепь между точками:

а) 1–7;

б) 1—2;

в) 1—3.

Сопротивление каждого ребра каркаса равно R.

Рис. 15

а)

; б)

;

в)

24.

Найти показания приборов

(рис. 16), если RV = 1000

Ом;

ε = 110 В;

R1 = 400 Ом;

R2 = 600 Ом.

Сопротивление

амперметра и источника тока не

учитывать

(55 мА; 55 В)

Рис.16.

25.

Для

схем,

данных

на

рис. 17, ε1 = ε2 = 1,2 В; r1 = r2 = 0,4 Ом. Определить силу тока

в цепи и разность потенциалов между точками А и В.

( а) I = 0; φА– φВ = –1,2В;

б) I = 3 А; φА– φВ = 0)

ε1, r1

ε2,

ε2

, r2

а)

б)

Рис. 17.

ε1, r1

ε2, r2

26.

Для

заданной

электрической

схемы (рис. 18)

ε1 = ε2 = 2 В;

r1 = 1

Ом; r2 = 1,5 Ом; R = 0,5 Ом. Опреде-

лить разность потенциалов на зажи-

мах каждого элемента

Рис. 18.

(φ1– φ2 = 0,67 В; φ2– φ3 = 0).

ε1

27.

Для

заданной

электрической

ε2

схемы (рис. 19) ε1 = 11 В; ε2 = 4 В;

ε3 = 6 В; R1 = 5 Ом; R2 = 10 Ом;

ε3

R3 = 2 Ом. Определить токи в ветвях.

(2,6 А; 0,6 А; 2 А)

Рис. 19

28.

Найти значение

и направление

ε1

тока через сопротивление R в электри-

ε2

ческой схеме (рис. 20), если 1 = 1,5 В,

2 = 3,7 В,

R1 = 10 Ом, R2 = 20 Ом и

R = 5 Ом.

Внутренние

сопротивления

Рис. 20

источников тока пренебрежимо малы.

(направление тока слева направо I

R1ε2 R 2ε1

0,02 A )

R R

29. B электрической схеме (рис.			21)			ε1		R1
1=1,5 В,	2 = 2,0 В,	3 = 2,5				ε1		R1
			В,



R1 = 10 Ом, R2 = 20 Ом, R3 = 30 Ом.						ε2		R2
R1 = 10 Ом, R2 = 20 Ом, R3 = 30 Ом.
Внутренние сопротивления источни-				A					В



ков пренебрежимо малы. Найти:							ε3	R3
а) ток через сопротивление R1;



б) разность потенциалов ( A — ) B					Рис. 21.
между точками А и В.

		R	3	(ε ε	2	) R	2	(ε ε	2	)
а)	I		3	1	2		2	1	2		0,06 A
а)	I										0,06 A
	1		R1R 2 R 2R3				R3R1
			R1R 2 R 2R3				R3R1
б)	A B ε1 I1R 0,9 В

Ответы к заданиям для самопроверки

К разделу 1

1. В цепи должны быть свободные носители заряда и должнаподдерживаться постоянная разность потенциалов. Ответ в)

2.Электрический ток в металлах создается движением электронов. Ответ в).

3.См. [1] §34. Ответ г).

4.Для решения использовать формулу (6). Ответ в): R2 = 4R1.

5.Для решения использовать формулу (6) и определение плотности. Ответ б): m1 = 2m2.

6.Для решения использовать формулы (10) и (11).

Сначала вычислим сопротивление каждой ветви, состоящей из двух последовательно соединенных сопротивлений:

Rпосл= R1+ R2 = 20 + 20 = 40 Ом.

Затем вычислим сопротивление цепи, состоящей из четырех параллельно соединенных проводников по 40 Ом:

1			1		1	1	1	4	R		40	10 Ом
									R			10 Ом
	Rпар	40		40 40 40				40	пар	4
	Rпар	40		40 40 40				40		4
Ответ г).
7. См. рекомендации к п. 6.
а) 2,75R;				б) 4,25R;				в) 2R;			г) 3,5R;		д) 2,5R

Кразделу 3

1.j E 1 E . При увеличении температуры удельное сопротив-

ление увеличивается. График 1. Ответ д).

2. Для решения использовать закон Ома в дифференциальной форме, определение плотности тока и связь удельной прово-

димости с удельным сопротивлением . F I e . Ответ а).

3. См. рекомендации к п. 4. Ответ б): 2А

4. Для решения использовать закон Ома для замкнутого контура:

I	1 2			3	и закон Ома для участка цепи АВ:
	R	R	R
	1	2	3

I A B 2 .

R1 R2

Ответ г) – 4,4 В 5. См. рекомендации к п. 4. Ответ а) :0.

Кразделу 4

1.При последовательном соединении ток во всех сопротивлениях одинаков. Из формулы (22) выражаем сопротивления и выводим их отношение. Ответ б): Р1: Р2: Р3 = 1:2:3

2.См. рекомендации к п. 1. Ответ г): R4

3.Из формулы (22). Ответ а):

4. Так как лампочки соединены параллельно, то напряжение на них одинаково. Ответ г). Р1=3 Р2

5.Ответ г): уменьшатся в 100 раз

6.Полезная мощность

P I 2 R	2 R	.
	(R r )2

После математических преобразований получим квадратное уравнение:

PR2 (2 Pr 2 )R Pr 2 0 .

Корни этого уравнения:

R 2 2 Pr 2 4 Pr .

Так как под знаком корня не может быть отрицательного чис-

ла,	то должно выполняться условие:		2 4Pr 0	или
P 2 / 4r .		Максимальная мощность P	2 / 4r . Сравнивая
		мах
это выражение с первым выражением, находим, что				R r .
Ответ б)
7. Ответ а).
8.	RH	Ответ д).
8.	(RH r)	Ответ д).

9. При коротком замыкании RН = 0. 0 Ответ б).

К разделу 6

R1	ε1	R6		1.	Ответ б)
	ε2			1.	Ответ б)
	ε2	R2
1		R3	ε3	3
1		R3		3
				2.	Ответ б), так как в схеме три узла
R5	2	R4
				3.

а) –I1 + I2 – I5 =0

I4 – I3 + I5 = 0

I1R1 + I2R2 = ε1+ ε2

I4R4 – I2R2 –I6(R5+R6) = – ε2

–I4R4 + I3R3 = – ε3

б) –I3 + I4 – I5 = 0

I1 – I2 + I5 = 0

–I1R1 + I4(R5+R6) + I5R7 = –ε1 I1R1 + I2R2 = ε1+ ε2

–I2R2 – I5R7 +I3(R3+R4) = –ε2 –ε3

				ε3
R1	ε2	R4
R1	I	R4	III	I3
	I		III	I3
ε1	R2	II		R3
ε1	R2		I4
I1	I2			В
I1	I2
	А	R5	R6	I5
		R5	R6

а)

(узел А) (узел В)

(контур I) (контур II) (контур III)

(узел А)

(узел В)

(контур I)

(контур II)

(контур III)

ε3

ε1

III

ε2

б)


в) –I1 – I2 – I4 = 0			(узел А)
I4	– I3 – I5 = 0		(узел В)
I4R6		+ I5R5 – I2R2 = – ε2	(контур I)
I2R2		–I1(R1+R4) = ε2 – ε1	(контур II)
–I5R5		+ I3R3 = – ε3	(контур III)
г) В этой схеме по резистору R5 течет такой же ток, что и по R3,
поэтому его можно перенести в ветвь АВ.
I1	+ I4 – I3 = 0		(узел А)
I3	– I2 – I5 = 0		(узел В)
–I1R1 + I4R4 = –ε1			(контур I)
–I4R4 – I2R2 –I3(R3+R5) =– ε2– ε3			(контур II)
I2R2 –I5R6 = – ε2			(контур III)

		R6	I4			R5			R6
			I4
		I		В		I4
А		R2	I5 R5	В	R1	R2			III
I2		ε2				I
I2		ε2		I3					I5
R1				I3	ε1	II	ε		I5
		II	III		ε1		ε	2
			III	R		R4		2
ε1
									В
				3					В
				3
					I1		I2
					I1
R	4	I1	ε3			А R3	I3		ε3
	4						I3

в)	г)

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 54 5 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
03.06.201595.74 Кб21подземка.doc
#
03.06.201550.18 Кб7Положение Мала-Хит.doc
#
03.06.2015214.53 Кб116Поршневой насос.doc
#
18.09.2019361.47 Кб1Последние лекции.doc
#
03.06.2015380.93 Кб78Постоянные необратимые изменения Вселенной.doc
#
27.03.20161.2 Mб32ПОСТОЯННЫЙ ТОК .pdf
#
03.06.201515.67 Кб11почвенные процессы.docx
#
27.03.2016180.7 Кб79пояснительная записка.docx
#
27.03.201695.26 Кб15пояснительная записка.docx
#
13.08.2019132.61 Кб0ПП N 400 'Полож.о федер.службе Природопольз.doc
#
13.08.2019312.32 Кб1ПП N 344 'О нормат.платы.doc

				ε3
R1	ε2	R4
R1	I	R4	III	I3
	I		III	I3
ε1	R2	II		R3
ε1	R2		I4
I1	I2			В
I1	I2
	А	R5	R6	I5
		R5	R6

				ε3
R1	ε2	R4
R1	I	R4	III	I3
	I		III	I3
ε1	R2	II		R3
ε1	R2		I4
I1	I2			В
I1	I2
	А	R5	R6	I5
		R5	R6

				ε3
R1	ε2	R4
R1	I	R4	III	I3
	I		III	I3
ε1	R2	II		R3
ε1	R2		I4
I1	I2			В
I1	I2
	А	R5	R6	I5
		R5	R6