Советник

Юридические услуги по корпоративному праву

Решение задач законы постоянного тока

Урок решения задач «Законы постоянного тока»

Разделы: Физика

Формы обучения:фронтальная, групповая, индивидуальная.

Оборудование: персональный компьютер, мультимедиапроектор, интерактивная доска, источник питания, резисторы, электрические лампочки, ключи, амперметры, вольтметры, карточки с заданием.

1. Организационный момент.

Постановка целей урока. Сообщение плана работы на уроке.

2. Систематизация знаний учащихся.

Я хочу вспомнить слова английского философа и математика Пирсона: “Человек без всякого воображения может собирать факты, но никогда не сделает великого открытия, а русский физик-теоретик академик Л. Д. Ландау говорил: “ Самые изобретательные и тонкие эксперименты … те, которые дают простор своему необузданному воображению и отыскивает связь между самыми отдаленными понятиями. Даже и тогда, когда эти сопоставления отдаленных понятий грубы и химеричны, они могут доставить другим счастливый случай для великих и важных открытий, до которых никогда не додумались бы рассудительные, медлительные и трусливые “умы”. (Приложение 1)

Цель нашего урока – это исследование зависимости между электрическими величинами:

Зависимость силы тока (J) от напряжения (U) на участке цепи;
Зависимость силы тока (J) в проводнике от его сопротивления (R);
Зависимость сопротивления проводника (R) от температуры (t) и т. д.

Сегодня мы займемся исследованиями и решением задач.

При решении задач вам придется измерять силу тока, напряжение, рассчитывать сопротивление проводника. Как? Какими приборами? Для того чтобы удачно справится с поставленной задачей, нам необходимо повторить пройденный материал.

1. Как называется электроизмерительный прибор для измерения силы тока через резистор и как он включается в электрическую цепь?

  1. Амперметр, последовательно.
  2. Амперметр, параллельно.
  3. Вольтметр, последовательно.
  4. Вольтметр, параллельно.

2. Как называется электроизмерительный прибор для измерения напряжения на резисторе и как он включается в электрическую цепь?

  1. Амперметр, последовательно;
  2. Амперметр, параллельно;
  3. Вольтметр, последовательно;
  4. Вольтметр, параллельно.

3. На графике представлена зависимость силы тока в проводнике от напряжения. Определите по графику сопротивление проводника.

4. Сопротивление металлической проволоки зависит:

  1. Только от длины;
  2. Только от площади ее поперечного сечения;
  3. От вещества, из которого изготовлена проволока;
  4. От всех перечисленных в А-C параметров.

5. Закон Ома для участка цепи.

6. Закон Ома для полной цепи.

7. Формула зависимости сопротивления проводника от его геометрических размеров.

8. Формулы для расчета работы и мощности тока.

9. С помощью какого прибора измеряют работу тока?

Какая единица работы при этом используется?

10. Закон Джоуля – Ленца.

11. Почему проводник, по которому идет ток, нагревается?

12. Сопротивление между точками В и С участками электрической цепи, представленной на рисунке, равно:

(Проверяем записи на доске, исправляем ошибки. Заполняем таблицу “Оценка качества”.)

“5” – верны 11–12 заданий, “4” – верны 9–10 заданий, “3” – 6–8 верных заданий, “2” – менее 6 заданий.

Решение экспериментальных задач.

Работа групповая. Каждой группе предлагается выполнить экспериментальное задание с использованием оборудования. Проводится инструктаж по ТБ. После выполнения задания, один из представителей группы у доски представляет решение своей задачи. У учащихся класса в тетрадях должны быть все экспериментальные задачи, решаемые ребятами других групп. В ходе ответа у доски группа получает оценку за выполненное задание, что и отражается к таблице “оценка качества”. Учитель координирует деятельность учащихся при выполнении работ.

1. Рассчитайте сопротивление электрической лампочки.
2. Какова мощность электрической лампочки?
3. Рассчитайте какое количество теплоты, выделится в нити накала электрической лампочки за 1 минуту.

Определение температуры нити лампы накаливания.

Оборудование: источник тока, ключ соединительные провода, лампа накаливания на 3,5 В, амперметр, вольтметр, реостат.

1. Мультиметром измерьте сопротивление нити накаливания при комнатной температуре. Считайте, что это значение примерно равно R0 сопротивлению нити лампы при 0°С.
2. Подключите лампу к источнику тока. Измерьте силу тока в цепи при напряжении 3,5 В на концах нити лампы. Вычислите сопротивление нити в нагретом состоянии.
3. Используя формулу зависимости сопротивления от температуры, рассчитайте температуру нити лампы.

Определение сопротивления и длины мотка медной проволоки, не разматывая ее.

Оборудование: мензурка, весы, набор гирь, линейка, штангенциркуль, справочная литература.

Указания к работе:

Предложите все возможные варианты выполнения этой работы. В зависимости от этого выберите сами оборудование.

1. Рассчитайте длину проволочной спирали, изготовленной из нихромовой проволоки.
2. Какова мощность электрической спирали.
3. Какое количество теплоты выделится в спирали за 5 минут работы?

На слайде представлена цепочка электрических схем. Знаком вопроса помечена неизвестная величина, вычислив которую, переходите по стрелке к следующей схеме и опять вычисляете неизвестную величину. На слайде дано задание – рисунок.

После выполнения один из учащихся с каждого варианта выходит к доске и наносит с помощью маркера на интерактивной доске ответы. В это время учащиеся меняются тетрадями и проходит взаимопроверка.

Критерии оценки: “5” – верны все задания, “4” – одна ошибка, “3” – две ошибки, “2” – 3 и более ошибок.

Ребята! Мы с вами сегодня плодотворно поработали, продолжаем готовиться к сдаче ЕГЭ.

Вы получили несколько оценок, которые выставлены в таблице “Оценка качества”. Оценка за урок выставляется как среднее арифметическое. Поставьте себе оценку за урок. Таблицы сдайте на проверку.

Примеры решения задач по теме
«Работа и мощность постоянного тока. Закон Ома для полной цепи»

«Физика — 10 класс»

При решении задач, связанных с расчётом работы и мощности тока, надо применять формулы (15.13) и (15.15) — смотри предыдущие темы.

Для определения силы тока в замкнутой цепи надо использовать закон Ома для полной цепи, а в случае нескольких источников правильно определить суммарную ЭДС.

Задача 1.

Аккумулятор с ЭДС Ε = 6,0 В и внутренним сопротивлением r — 0,1 Ом питает внешнюю цепь с сопротивлением R = 12,4 Ом. Какое количество теплоты Q выделится во всей цепи за время t = 10 мин?

Согласно закону Ома для замкнутой цепи сила тока в цепи равна Количество теплоты, выделившейся на внешнем участке цепи, Q1 = I 2 Rt, на внутреннем — Q2 = I 2 rt. Полное количество теплоты

Задача 2.

Разность потенциалов в сети зарядной станции равна 20 В. Внутреннее сопротивление аккумулятора, поставленного на зарядку, равно 0,8 Ом; в начальный момент времени его остаточная ЭДС равна 12 В. Какая мощность будет расходоваться станцией на зарядку аккумулятора при этих условиях? Какая часть этой мощности будет расходоваться на нагревание аккумулятора?

При зарядке аккумулятора зарядное устройство и аккумулятор соединены разноимёнными полюсами навстречу друг другу. Сила тока, идущего через аккумулятор, I = (U — Ε)/R. Мощность, расходуемая станцией:

Р1 = UI = U(U — Ε)/R = 200 Вт.

Мощность, расходуемая на нагревание аккумулятора:

Задача 3.

При подключении вольтметра сопротивлением RV = 200 Ом непосредственно к зажимам источника он показывает U = 20 В. Если же этот источник замкнуть на резистор сопротивлением R = 8 Ом, то сила тока в цепи I2 = 0,5 А. Определите ЭДС и внутреннее сопротивление источника.

По закону Ома для полной цепи в первом случае сила тока во втором случае Показания вольтметра — падение напряжения на его внутреннем сопротивлении, т. е. U = I1RV. Из соотношения I1(RV + r) = I2(R + r) найдём внутреннее сопротивление источника:

Для ЭДС источника запишем: Ε = I2(R + r) = 24 В.

Задача 4.

Определите силу тока короткого замыкания для источника, который при силе тока в цепи I1 = 10 А имеет полезную мощность Р1 = 500 Вт, а при силе тока I2 = 5 А — мощность Р2 = 375 Вт.

Сила тока короткого замыкания Полезная мощность Р = IU, где U — напряжение на зажимах источника, или падение напряжения на внешнем участке цепи. Напряжения на зажимах источника в первом и во втором случаях

Вычтем почленно из первого выражения второе:

откуда определим

ЭДС источника тока

Окончательно для силы тока короткого замыкания

Задача 5.

Конденсатор ёмкостью 2 мкФ включён в цепь (рис. 15.12), содержащую три резистора и источник постоянного тока с ЭДС 3,6 В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Сопротивления резисторов R1 = 4 Ом, R2 = 7 Ом, R3 = 3 Ом.

Чему равен заряд на правой обкладке конденсатора?

Участок цепи, в котором находится конденсатор, разомкнут, и ток через резистор R3 не идёт.

Разность потенциалов между пластинами конденсатора равна падению напряжения на резисторе R2: U = IR2.

Сила тока, идущего по цепи, согласно закону Ома равна

Заряд на обкладках конденсатора

На правой обкладке конденсатора накопится отрицательный заряд, так как она подключена к отрицательному полюсу источника.

Задача 6.

Определите параметры источника тока, если известно, что максимальная мощность, равная 40 Вт, выделяется при подключении резистора сопротивлением 10 Ом.

Максимальная мощность выделяется при равенстве внешнего и внутреннего сопротивлений, следовательно, R = r = 10 Ом.

Мощность определяется формулой Р = I 2 R, или с учётом закона Ома:

Тогда ЭДС источника

Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский

Законы постоянного тока — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика

Устали? — Отдыхаем!

  • Парадоксы
  • Это интересно
  • История техники
  • Физика детям
  • Библиотека
  • Знаете ли вы
  • История физики
  • Любознательным
  • Мысли вслух
  • Выпускникам
    Как сдавать экзамены?
    Тактика тестирования
    Знаешь ли ты себя?
    На урок
  • Поделиться

Решение задач на законы постоянного тока. 9-й класс

Разделы: Физика

Цели урока.

  • Образовательные:
    • организовать деятельность учащихся по комплексному применению знаний (законов последовательного и параллельного соединения, формул работы и мощности тока, закона Ома для участка цепи) и способов деятельности (расчета электрических цепей);
    • совершенствовать навык решения задач на расчет работы, мощности тока, геометрических размеров проводника, силы тока и напряжения в электрической цепи, на расчет электрических цепей;
    • совершенствовать вычислительные навыки, навык перевода единиц физических величин в СИ, навык преобразования формул, навык решения задач в общем виде.
  • Развивающие:
    • создать условия для развития умений анализировать, выдвигать предположения, наблюдать и экспериментировать;
    • способствовать развитию, навыков самостоятельной работы (умение работать во времени, анализировать условие, самоконтроль);
    • воспитывать культуру умственного труда.
  • Воспитательные:
    • содействовать пробуждению интереса к предмету;
    • развитию у детей умению общаться.

Оборудование: портрет Г. Ома, демонстрационный амперметр и демонстрационный вольтметр, презентация (Приложение 1), музыка (Приложение 3).

Лабораторное оборудование: лампа на подставке, соединительные провода, 2 ключа,

Тип урока: комплексного применения знаний и способов деятельности

Применить: игровые технологи, здоровьесберегающие технологии, дифференцированный подход в обучении, ОК, творческие задания, проблемные задания.

1. Организационный этап

Учитель. На предыдущем уроке мы завершили изучение темы «Электрические явления» Цель нашего урока систематизировать знания о законах и закономерностях в цепи постоянного тока (слайд № 1)
Но прежде всего, давайте оценим наше настроение на начало урока по шкале, которая представлена (Приложение 2) (поставьте количество баллов, как вы оцениваете свое настроение на начало урока) Отложите эти карточки до конца урока (Слайд № 2)

2. Этап актуализации знаний по пройденной теме

Секретарь (учитель) Начинаем наш процесс общемирового значения над Электрическим сопротивлением, которое обвиняется в научно – технических диверсиях против человечества. Я призываю суд объективно, разобраться во всем этом, выслушать свидетелей обвинения, защиты и вынести справедливый приговор (Слайд № 3)

Судья Ваше полное имя.
Подсудимый. Сопротивление омическое или электрическое.
Судья. Что Вы собой представляете?
Подсудимый. Я характеризую способность проводника влиять на величину тока в цепи.
Судья. Каковы причины Ваших действий?
Подсудимый. Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц. Положительные ионы кристаллической решетки проводника мешают направленному движению свободных электронов. Это и вызывает мое появление (Слайд № 4)
Судья. В чем Вы измеряетесь?
Подсудимый. В омах, килоомах, мегаомах
Судья. Чем Вы измеряетесь?
Подсудимый. Омметром, также можно воспользоваться амперметром и вольтметром (Слайд № 5)
Судья. Прошу подсудимого рассказать свою биографию.
Подсудимый. Я родился в Германии в 1826 г. Мой отец – немецкий физик Георг Симон Ом. Он ввел понятие о сопротивлении, как важнейшей характеристике электрической цепи (Слайд № 6)
Судья. Есть ли вопросы у защиты, прокурора?
Защитник. Правда ли, что тепловое действие тока проявляется благодаря Вам?
Подсудимый. Да, так как кинетическая энергия электронов, приобретаемая ими под действием электрического поля, передается при их столкновении ионам кристаллической решетки, то при прохождении тока проводник нагревается (Слад № 7)
Прокурор. Зависите ли Вы от напряжения и силы тока в цепи?
Подсудимый. Нет. Хотя я связан с напряжением и силой тока в цепи законом Ома, но эта
формула являет собой лишь математический способ расчета сопротивления (Слайд № 8)
Я завишу только от длины, сечения и материала проводника (Слайд № 9)

3. Этап применения знаний на практике

Учитель Свидетели должны подтвердить свои показания фактами, что легче всего сделать при решении задач (слайд № 10)
Тема нашего урока: Решение задач на законы постоянного тока.

Задача № 1

Можно ли на место перегоревшего предохранителя вставить медную проволоку (жучек)?

(Слайд № 11)

Задача № 2 (Решение задач по вариантам у доски 2 чел.)

Вариант 1. Какой длины нужно взять медную проволоку сечением 1 мм 2 , чтобы при напряжении 220 В сила тока в ней была 10 А?

Вариант 2. Какого сечения нужно взять медную проволоку длиной 0,10 м, чтобы при напряжении 220 В сила тока в ней была 10 А? (Слайд № 12)
Из расчетов видно, что жучком пользоваться нельзя.
Если не рассчитаем сопротивление, что может произойти?

(От каждого варианта первые пять тетрадей на проверку консультантам)

Задача № 3 (Устные задачи)

Проводники можно соединять последовательно и параллельно. Как вычислить общее сопротивление при последовательном соединении проводников? При параллельном соединении проводников? (Слайд № 13)

Задача № 4 (по вариантам у доски) (Слайд № 14)

Вариант 1. Два проводника соединили последовательно. Найти сопротивление второго проводника, если сопротивление первого 12 Ом, общая сила тока 0,75 А, напряжение на первом проводнике 9 В, а на втором 3 В.

Вариант 2. Два проводника соединили параллельно. Найти силу тока во втором проводнике, если сопротивление первого проводника 9 Ом, второго 6 Ом, сила тока в первом проводнике 4 А.

Физкультурная минутка:

береги зрение;
условные обозначения элементов электрической цепи

Задача № 5

Дифиринцированные задания

1) Домашняя экспериментальная задача (изготовление источника тока. 2 чел.)

2) Проблемная экспериментальная задача (2 чел) (Слайд № 16)

3) Задания по уровням (Слайд № 15)

1 уровень: используя надписи на лампе, определить работу за 1 минуту
2 уровень: используя надписи на лампе, определить силу тока
3 уровень: используя надписи на лампе, определить сопротивление нити лампы

Задача № 6

В школьной столовой имеется электрокипятильник, рассчитанный на напряжение 380 В и силу тока 2 А. Сколько воды можно нагреть на 1000 С за 10 минут? (Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг 0 С) (Слайд № 17)

Задача № 7 (Устная задача)

При включении ёлочной гирлянды в цепь на каждую из лампочек приходится напряжение 3 В. Почему же опасно, выкрутив одну из лампочек, сунуть в патрон палец?
(Сопротивление ламп мало – несколько Ом. Сопротивление всей гирлянды – несколько сотен Ом. Сопротивление пальца несколько тысяч Ом. При последовательном соединение напряжение на отдельных участках пропорционально сопротивлению. Поэтому на палец придется все напряжение) (Слайд № 18)

Главный судья. Слово предоставляется прокурору.
Прокурор. Господин судья! Всем известны пагубные действия Сопротивления, которые приводят к большим потерям – возгорание проводников, короткое замыкание в электрических цепях, нарушение теплового режима (взрывы телевизоров). До каких пор мы будем мириться с этим? Даже в повседневной жизни Сопротивление вредит. Маленькие дети, не подозревая о возможных преступных действиях Сопротивления, суют пальцы в розетку, а это кончается трагически. Я уже не говорю о том, что электрическое сопротивление мешает отдыху людей в вечернее время: при параллельном включении в сеть большого числа электрических приборов вследствие уменьшения общего сопротивления может так увеличиться сила тока в цепи, что приводит к возгоранию проводов. Я требую лишить сопротивление возможности творить свои вредные действия и злодеяния (Слайды № 19-22)
Главный судья. Слово предоставляется адвокату.
Адвокат. Уважаемый суд! Из выступлений свидетелей защиты ясно, что, обвиняя Сопротивление, прокурор не учел положительные стороны явления. Например, большое удельное сопротивление некоторых металлов дает возможность изготавливать из них нагревательные приборы, которые удобны и незаменимы в быту. А электролампочки? Только благодаря большому сопротивлению вольфрамового волоска она нагревается и светит. А электрический паяльник? Он тоже существует и действует благодаря большому Сопротивлению. Вольтметр же вообще считается тем лучше, чем больше у него сопротивление. Я глубоко убежден, что нужно учитывать и отрицательные, и конечно положительные факты (Слайды № 23-25)
Главный судья. « ______» года, «__________» месяца, «___» числа суд Ее Величества Физики, руководствуясь законами Физики, здравым смыслом, собственным опытом и чувством справедливости, принимая во внимание показания уважаемых свидетелей защиты и обвинения постановил:

  • Признать, что электрическому сопротивлению объективно присущи как отрицательные, так и положительные свойства и проявления;
  • Односторонний подход к этому явлению считать недопустимым;

Всемерно расширять использование положительных сторон деятельности Сопротивления и вести борьбу с отрицательными, для чего неустанно изучать природу и разгадывать ее неизвестные еще тайны, ставя их на службу человека (Слайды № 26-27)

4. Этап информации о домашнем задании (Слайд № 28)

1. Составить опорный конспект по пройденной теме

5. Этап подведения итогов. Выставление оценок

На уроке мы повторили основные законы и закономерности постоянного тока

  • Закон Ома для участка цепи – формула
  • Соединения проводников

Чему равно общее сопротивление 10 ламп, сопротивление 30 Ом каждая, если лампы соединены:

А) последовательно – 300 Ом
Б) параллельно – 3 Ом
При каком соединении остается постоянной сила тока? Напряжение?

  • Формулы работы электрического тока
  • Какая формула выражает закон Джоуля – Ленца?

6. Этап рефлексии (Слайд № 29)

Ваше настроение на конец урока. Оцените крестиком (плюсом) в таблице справа ваши ощущения, настроение на конец урока.
Спасибо за урок, до свидания.

10 класс «Решение задач по теме Законы постоянного тока»

Успейте воспользоваться скидками до 60% на курсы «Инфоурок»

Тема : Решение задач по теме «Законы постоянного тока».

Цель урока: Обобщить и повторить материал по теме «Законы постоянного тока» систематизировать знания учащихся по теме «Законы постоянного тока».

Образовательная: повторить понятия работы и мощности электрического тока; совершенствование навыков решения задач; повторить основные физические понятия по данной теме. Организовать деятельность учащихся по комплексному применению знаний (законов последовательного и параллельного соединения, формул работы и мощности тока, закона Ома для участка цепи) и способов деятельности (расчета электрических цепей);

Развивающая: развивать у учащихся навыки управления своей учебной деятельностью; развитие устной и письменной речи, логического мышления; совершенствование практических навыков при решении задач; умения выделять главное в изучаемом материале. Развивать мышление учащихся посредством анализа, синтеза, сравнения, обобщения, систематизации и умения применения знаний.

Воспитательная: формировать коммуникативные умения в ходе коллективной работы; стремление к цели; активизировать познавательную деятельность через содержание и степень сложности задач.

Оборудование: карточки с вопросами, карточки с заданиями, карточки для рефлексии, карточки-игра.

Тип урока: урок закрепления знаний, умений и навыков.

Форма обучения: коллективная, групповая.

1 .Учащиеся вытягивают карточки и записывают формулы на доске. (Приложение 1.)

1) Закон Ома для участка цепи.

2) Закон Ома для полной цепи.

3) Закон Джоуля-Ленца.

4) Зависимость сопротивления проводника от его размеров.

5) Работа электрического тока.

6) Мощность электрического тока.

7) Законы последовательного соединения проводников.

8) Законы параллельного соединения проводников

9) Начертить схему двух ламп соединенных последовательно.

10)Начертить схему двух ламп соединенных параллельно.

Учащимся раздаются карточки с заданиями. (Приложение 2.)

№ 1. Батарейка карманного фонаря, замкнутая на проводник сопротивлением 17,5 Ом создает ток 0,2А. Если ее замкнуть проводником сопротивлением 0,3 Ом то будет ток 1А. Чему равны ЭДС и внутреннее сопротивление этой батарейки.

r=(0,2A*17,5 Ом -1A*0,3 Ом )/1 А -0,2A=4 Ом

E =0,2А*17,5Ом+0,2А*4Ом=4,3 B

Ответ: r =4 Ом, E =4,3 В.

№ 2. При подключении лампочки к батарейки элементов с ЭДС 4,5В вольтметр показал направление на лампочке 4В, а амперметр силу тока 0,25А. Какого внутреннее сопротивление батарейки?

E =4,5В J =; R = ; R ==16 Ом

r -? r = – R ; r = — 16 Ом=2 Ом

№ 3. Электрическую лампу сопротивлением 240 Ом рассчитанную на напряжение 120 В, надо питать от сети с напряжением 220 В. Какой длины нихромовый проводник надо включить последовательно?

p=110*10 -2 Ом * мм 2 / м

S=0,55 мм 2 J 1 =J 2 =J , R 2 =U 2 /J==200 Ом

Практическое занятие № 3

Тема. Решение задач по теме «Постоянный электрический ток».

— рассмотреть методы решения задач на использование закона Ома в цепях постоянного тока;

— показать на примерах применение правил Кирхгофа для расчета сложных разветвленных цепей постоянного тока.

В ходе проведения занятия необходимо рассмотреть ряд качественных задач и далее решить несколько расчетных задач по мере возрастания их сложности.

При решении задач на законы постоянного тока нужно начертить электрическую цепь и проанализировать, как соединены резисторы, источники тока, конденсаторы. Если точки цепи имеют одинаковые потенциалы, их можно соединять между собой.

Далее рассчитывают сопротивление отдельных участков цепи или полное сопротивление цепи и используют закон Ома для участков цепи или замкнутой цепи. Если в цепи постоянного тока включен конденсатор, то ток через него не идет. Если параллельно конденсатору подключен резистор, то напряжение на резисторе и конденсаторе одинаково.

Расчет сложных разветвленных цепей проводят с помощью правил Кирхгофа. Для этого произвольно выбирают направление тока на всех участках цепи. Разбивают сложную цепь на простые замкнутые контуры, произвольно выбирают направления обхода контуров.

Составляют систему уравнений в соответствии с правилами Кирхгофа, учитывая правила выбора знаков «плюс» и «минус».

Для решения задач на превращение электрической энергии в тепловую и механическую используют закон сохранения и превращения энергии.

1. Моток голой проволоки, состоящий из семи с половиной витков, растянут между двумя вбитыми в доску гвоздями, к которым прикреплены концы проволоки. Подключив к гвоздям приборы, измерили сопротивление цепи между гвоздями. Определите, во сколько раз изменится это сопротивление, если моток размотать, оставив концы присоединенными к гвоздям.

2. Пять одинаковых сопротивлений включены по схеме, приведенной на рис. 1. Как изменится накал правой верхней спирали, если замкнуть ключ К?

3. Могут ли существовать токи, текущие от более низкого потенциала к более высокому?

4. Трамвайный провод оборвался и лежит на земле. Человек в токопроводящей обуви может подойти к нему лишь маленькими шагами. Делать же большие шаги опасно. Почему?

5. Для того, чтобы включить лампу в сеть, напряжение которой больше напряжения, на которое рассчитана лампа, можно воспользоваться одной из схем, приведенных на рис. 2. У какой из этих схем коэффициент полезного действия выше, если в каждом случае лампа горит в нормальном режиме?

6. На рис. 3 представлены две схемы для измерения сопротивления. Какую из них следует предпочесть, когда измеряемое сопротивление: а) велико; б) мало?

7. Две лампы с сопротивлениями при полном накале r и R, причем R > r , подключают к источнику электродвижущей силы. В обеих лампах вольфрамовые нити. Которая из ламп горит ярче при последовательном соединении? При параллельном соединении?

8. Гирлянда елочных фонариков сделана из 40 лампочек, соединенных последовательно и питаемых от городской сети. После того как одна лампочка перегорела, оставшиеся 39 лампочек снова соединили последовательно и включили в сеть городского тока. В каком случае в комнате будет светлее: когда горело 40 лампочек или 39?

9. Показание какого вольтметра больше (рис. 4)? Почему?

10. Ток проходит по стальной проволоке, которая при этом слегка накаляется. Если одну часть проволоки охладить, погрузив ее в воду, то другая часть накаляется сильнее. Почему? (Разность потенциалов на концах проволоки поддерживается постоянной).

11. Две стальные проволоки одной и той же длины, но разного сечения соединены параллельно между собой и включены в сеть электрического поля. В какой из них будет выделяться большее количество теплоты?

Примеры решения расчетных задач

Задача 1. По медному проводу сечением S = 1 мм 2 течет ток силой I = 10 мА. Найдите среднюю скорость упорядоченного движения электронов вдоль проводника, если считать, что на каждый атом меди приходится один электрон проводимости. Молярная масса меди А = 63,6 г/моль, плотность меди = 8,9 г/см 3 .

Решение:

Сила тока в проводнике равна заряду, протекающему за единицу времени через поперечное сечение проводника

(1)

где n — концентрация электронов, q — заряд одного электрона, v — средняя скорость упорядоченного движения, S — площадь поперечного сечения проводника. Из (1) получим следующее выражение для средней скорости упорядоченного движения электронов:

(2)

Поскольку на каждый атом меди приходится один электрон проводимости, то концентрация электронов проводимости будет равна концентрации атомов меди. Следовательно, концентрация электронов проводимости будет связана с плотностью меди соотношением

(3)

где m — масса одного атома.

(4)

здесь NA — число Авогадро. Подставляя (4) в (3), получим:

Тогда скорость упорядоченного движения электронов будет иметь вид:

Ответ:

Задача 2. В схеме, изображенной на рис. 5, определите силу тока, протекающего через батарею в первый момент времени после замыкания ключа К; спустя большой промежуток времени. Параметры элементов схемы и внутреннее сопротивление источника r считать заданными.

Решение:

В первый момент времени конденсаторы не заряжены, и ток в цепи, согласно закону Ома, будет равен

В установившемся режиме ток течет через сопротивления R1 и R3, и сила тока будет равна

Ответ:

Задача 3. Что покажет амперметр в схеме, изображенной на рис. 6?

Решение:

Найдем силу тока, текущего через источник. Будем считать, что сопротивление амперметра очень мало. Тогда электрическую схему можно будет перерисовать так, как показано на рис. 7. После этого легко найти сопротивление всей цепи. Сопротивления R1 и R3 соединены параллельно, поэтому сопротивление участка ВС будет равно

Общее сопротивление участка цепи, содержащего сопротивления R1, R2 и R3, будет равно

Тогда общее сопротивление всей цепи определится следующим образом:

Сила тока, текущего через источник, согласно закону Ома для полной цепи, будет равна

где — электродвижущая сила источника тока.

Как видно из рис. 6, ток, идущий через источник, равен сумме токов, текущих через сопротивление R1 и амперметр IA:

Обратимся снова к рис. 7. Так как R123 = R4 , то в точке А ток I0 делится на две равные части. Через резистор R2 будет идти ток силой I2 = 2A. В точке В ток I2 снова делится поровну между резисторами R1 и R3, и через резистор R1 пойдет ток силой I1 = 1A.

Ответ:

Задача 4. Собрана электрическая цепь, приведенная на рис. 8. Вольтметр, включенный параллельно резистору с сопротивлением R1 = 0,4 Ом, показывает U1 = 34,8 В. Напряжение на зажимах источника тока поддерживается постоянным и равным U = 100 В. Найдите отношение силы тока, идущего через вольтметр, к силе тока, идущего через резистор с сопротивлением R2 = 0,6 Ом.

Решение:

Напряжение на резисторе с сопротивлением R2 будет равно U — U1 , а сила тока, идущего через этот резистор, согласно закону Ома для однородного участка цепи,

где I1 — сила тока, идущего через резистор с сопротивлением R1, а IV — сила тока, идущего через вольтметр. Отсюда

Ответ:

Задача 5. Несколько источников тока соединены так, как показано на рис. 9. Каковы показания идеального амперметра и вольтметра, включенных в цепь? Сопротивлением соединительных проводов пренебречь.

Решение:

Случай 1. Считаем, что все источники одинаковы, то есть имеют одинаковую электродвижущую силу и внутреннее сопротивление r. Пусть количество источников равно n. Тогда, используя закон Ома для замкнутой цепи, получим:

Таким будет показание амперметра. Из закона Ома для неоднородного участка цепи следует, что показание вольтметра будет

Случай 2. Все источники различны. Тогда амперметр покажет силу тока

Очевидно, что показание вольтметра в этом случае

Ответ: если все источники тока одинаковы, то если электродвижущие силы источников тока различны, то

Задача 6. Найдите напряжение на конденсаторах емкостями С1 и С2 в цепи, показанной на рис. 10, если известно, что при коротком замыкании сила тока, проходящего через источник, возрастает в n раз. С1, С2, известны.

Решение:

Напряжение на резисторе, подключенном параллельно к конденсаторам,

(5)

где U1 и U2 — напряжение на первом и втором конденсаторах соответственно. Конденсаторы соединены последовательно, следовательно, заряды на них будут одинаковыми.

(6)

Решая совместно уравнение (5) и (6), получим:

(7)

Через конденсаторы ток не идет, поэтому закон Ома для рассматриваемой цепи запишется в виде:

(8)

где r — внутреннее сопротивление источника, I — сила тока, текущего через источник и резистор. Падение напряжения на резисторе, согласно закону Ома для однородного участка цепи,

(9)

Ток короткого замыкания соответствует R = 0 , то есть

Согласно условию задачи

Подставляя значение I и I0 в последнее соотношение, получим:

Отсюда R = r(n -1). Подставляя значение R в (8), получим

После подстановки I в (9) получим:

Подставляя найденное значение U в (7), получим:

Ответ:

Задача 7. Между пластинами плоского конденсатора помещен жидкий диэлектрик (рис. 11) Уровень жидкости каждую секунду равномерно поднимается на h. К пластинам подсоединен последовательно источник постоянного тока, электродвижущая сила которого , и сопротивление R. Определите ток в цепи. Ширина пластин l, расстояние между ними d, диэлектрическая проницаемость диэлектрика .

Решение:

В каждый момент времени конденсатор, частично заполненный жидкостью, можно рассматривать как совокупность двух конденсаторов, воздушного и заполненного жидкостью, соединенных параллельно. Емкость параллельно соединенных конденсаторов равна сумме их емкостей. За каждую секунду часть пластин высотой h освобождается от диэлектрика. Это приводит к изменению емкости конденсатора на

(10)

Заряд при этом стекает с пластин конденсатора и в цепи течет ток, сила которого

(11)

Поскольку напряжение между пластинами конденсатора не меняется, то изменение заряда на пластинах конденсатора за единицу времени будет равно

(12)

Тогда после подстановки в (12) получим:

то есть сила тока в цепи будет равна

(13)

Напряжение на пластинах конденсатора можно найти из закона Ома для полной цепи.

Подставив значение U в (13), получим для силы тока следующее выражение:

Ответ:

Задача 8. В схеме на рис. 12 1 = 2 В, 2 = 4 В, 3 = 6 В, R1 = 4 Ом, R2 = 6 Ом, R3 = 8 Ом. Найдите силу тока во всех участках.

Решение:

Воспользуемся правилами Кирхгофа. Зададим направления токов I1, I2, I3 . В качестве независимых контуров выберем большой контур, содержащий источники тока 1 и 3, и малый контур, содержащий источники тока 1 и 2. Обход контуров будем совершать по часовой стрелке (рис. 13). Тогда можно составить следующую систему уравнений:

Решая систему уравнений относительно токов, получим следующие значения:

Знак минус означает, что ток I1 течет в направлении, противоположном выбранному.

Ответ:

Задача 9. Электродвижущая сила батареи = 16 В, внутреннее сопротивление r = 3 Ом. Найдите сопротивление внешней части цепи, если известно, что в ней выделяется мощность Р = 16 Вт. Определите к.п.д. батареи.

Решение:

Если внешнее сопротивление равно R, то на нем выделяется полезная мощность P = I 2 R. Силу тока в цепи можно найти из закона Ома для полной цепи:

Последнее выражение можно переписать в виде квадратного уравнения с неизвестным R:

Решение этого уравнения имеет вид:

Подставляя в полученное решение числа, получим R1 = 1 Ом; R2 = 9 Ом. Этим двум значениям сопротивления соответствуют к.п.д.:

Ответ:

Задача 10. Через два последовательно соединенных проводника с одинаковыми сечениями S, но разными удельными сопротивлениями 1 и 2 (2 > 1), течет ток силой I (рис. 14). Определите знак и величину поверхностной плотности заряда, возникающего на границе раздела проводников.

Решение:

Воспользуемся теоремой Гаусса для электрических полей. В качестве произвольной замкнутой поверхности, через которую будем рассчитывать поток вектора напряженности электрического поля, выберем цилиндрическую поверхность, боковая поверхность которой совпадает с поверхностью проводника (рис. 15). Векторы напряженности электрического поля в проводнике параллельны боковой поверхности цилиндра, поэтому вклад в поток вектора напряженности дают только потоки через основания цилиндрической поверхности. Поскольку каждый проводник электронейтрален, то внутри этой поверхности нескомпенсированным оказывается только заряд q на границе раздела проводников. Поэтому теорема Гаусса запишется следующим образом:

Поэтому теорема Гаусса запишется следующим образом:

(14)

Согласно закону Ома

где j — плотность тока в проводнике. Подставим значения Е1 и Е2 в (14):

(15)

Плотность тока равна , а заряд на границе раздела связан с поверхностной плотностью заряда соотношением q = S . Подставляя значения j и q в (15), получим:

Следовательно, на границе раздела скапливается положительный заряд.

Ответ:

Задачи для самостоятельной работы

1. Электродвижущая сила источника = 1,6 В, его внутреннее сопротивление r = 0,5 Ом. Сила тока в цепи I = 2,4 А. Чему равен к.п.д. источника?

Ответ: = 0,3.

2. Батарея, состоящая из двух одинаковых параллельно соединенных элементов с электродвижущими силами = 2 В, замкнута резистором, сопротивление которого R = 1,4 Ом (рис. 16). Внутреннее сопротивление элементов r1 = 1 Ом и r2 = 1,5 Ом. Найдите токи I1, I2, I, текущие в цепи.

Ответ:

3. Два потребителя, сопротивления которых R1 и R2, подключаются к сети постоянного тока первый раз параллельно, а второй — последовательно. В каком случае мощность, потребляемая от сети, будет больше?

Ответ:

4. Резистор и конденсатор соединены последовательно с источником электродвижущей силы, при этом заряд на обкладках конденсатора q1 = 610 -4 Кл. Если резистор и конденсатор подключены к источнику электродвижущей силы параллельно, то заряд на обкладках конденсатора q2 = 410 -4 Кл. Найдите внутреннее сопротивление источника электродвижущей силы r, если сопротивление резистора R = 45 Ом.

Ответ:

5. Определите полное сопротивление R показанной на рис. 17 цепи, если R1 = R2 = R5 = R6 = 3 Ом, R3 = 20 Ом, R4 = 24 Ом. Чему равна сила тока, идущего через каждый резистор, если к цепи приложено напряжение U = 36 В?

Ответ:

6. Два источника тока соединены, как показано на рис. 18. 1) Определите разность потенциалов между точками А и В. 2) Какой станет эта разность потенциалов, если изменить полярность включения второго источника?

Ответ:

7. Конденсаторы с емкостями С и включены в цепь, как показано на рис. 19, электродвижущая сила источника равна . Какое количество теплоты выделится на резисторе с сопротивлением R после замыкания ключа К? Внутренним сопротивлением источника пренебречь.

Ответ:

8. Найдите суммарный импульс электронов в проводе длины l = 1000 м, по которому течет ток силой I = 70 А.

Ответ:

9. Во сколько раз добавочное сопротивление (шунт) должно быть больше сопротивления вольтметра, чтобы этот вольтметр позволил измерить напряжение в n = 10 раз большее, чем то, на которое он рассчитан?

10. Пучок электронов проходит ускоряющую разности потенциалов U = 1000 В и, попадая на металлическую пластину, полностью поглощается. При этом микроамперметр, включенный между пластинкой и «землей», показывает ток I = 10 -3 А (рис. 20). Определите температуру металлической пластинки после поглощения ею электронного пучка, если начальная температура пластинки была Т0 = 300 К. Теплоемкость металлической пластинки С = 10 Дж/К, время действия пучка t = 100 c. Считать, что все тепло, выделившееся в пластинке, идет на ее нагревание.

Ответ:

Рекомендуемая литература

1. Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Физика. Т. 2. Электродинамика. — М.: Физматлит: Лаборатория базовых знаний; СПб.: Невский диалект, 2001. — С. 11-82.

2. Белолипецкий С.Н., Еркович О.С., Казаковцева В.А. и др. Задачник по физике. — М.: Физматлит, 2005. — С. 123-142.

3. Готовцев В.В. Лучшие задачи по электричеству. — М.; Ростов н/Д: Издательский центр «Март», 2004. — С. 59-116.

Это интересно:

  • Взыскание неустойки с застройщика услуги Сколько стоят услуги юриста по взысканию неустойки с застройщика Застройщик КСК (Спб) задерживает срок сдачи квартиры. По договору ДДУ должен был передать 31.12.2015г. Квартира 40м2, приобретена в ипотеку. На что можно рассчитывать и сколько будут стоить услуги юриста (акта приема […]
  • Вопросы нотариусу по завещанию Вопросы по наследству Вопрос. Умер наш дедушка. У него было два сына, которые умерли еще раньше. У одного сына двое детей, а у другого, моего отца, я единственная дочь. Другие наследники мне говорят, что квартиру дедушки делится на троих. Разве я не должна получить больше долю, чем […]
  • Регулирующие налоги кодекс Регулирующие налоги кодекс Порядок формирования региональных и местных бюджетов характеристика доходных источников, состав и порядок формирования расходных статей, понятие минимального бюджета, оценка доли закрепленных и регулирующих налогов, обоснование нормативов налогов и платежей, […]
  • Фитосанитарные правила это Россельхознадзор / Форум федеральная служба по ветеринарному и фитосанитарному надзору Зарегистрирован: 21/12/2010 23:05:53 Сообщений: 9047 Оффлайн Evst wrote: МЕЖДУНАРОДНЫЕ СТАНДАРТЫ ПО ФИТОСАНИТАРНЫМ МЕРАМ МСФМ 12 ФИТОСАНИТАРНЫЕ СЕРТИФИКАТЫ (2011 год) II. Дополнительная декларация […]
  • О введение в действие уголовного кодекса рф Федеральный закон от 13 июня 1996 г. N 64-ФЗ "О введении в действие Уголовного кодекса Российской Федерации" (с изменениями и дополнениями) Федеральный закон от 13 июня 1996 г. N 64-ФЗ "О введении в действие Уголовного кодекса Российской Федерации" С изменениями и дополнениями от: 27 […]
  • Как оформить соискательство диссертацию Как оформить соискательство диссертацию Аспирантура.РФ Аспирантуры. Обучение в аспирантуре и защита диссертации. Далее--> Что такое аспирантура Обучение в аспирантуре. Очная, заочная аспирантуры. Далее--> Аспирантуры Москвы и России ВУЗы с аспирантурой. Формы обучения. Платная и […]
  • Опека орджоникидзевский район г уфа Опека орджоникидзевский район г уфа Проект поддержки приемных семей «Ванечка» реализуется с 2009 года.Суть проекта – люди, допускающие для себя возможность когда-либо принять в семью ребенка, с нашей помощью дозревают до конкретных действий по устройству детей в семью и получают […]
  • Приказ фскн россии no 580 Приказ Федеральной службы Российской Федерации по контролю за оборотом наркотиков от 29 декабря 2011 г. N 580 г. Москва "Об утверждении Административного регламента Федеральной службы Российской Федерации по контролю за оборотом наркотиков по предоставлению государственной услуги по […]
Все права защищены. 2018