Постоянный ток задачи для самостоятельного решения

ПОСТОЯННЫЙ ТОК

Задачи для самостоятельного решения

1. Определите напряженность стационарного электрического поля в однородном проводнике длиной l = 2 м: и сопротивлением R = 3 Ом, если сила тока в проводнике I  = 8 А.

2. Определите напряженность стационарного электрического поля в медном проводнике с площадью сечения S = 0,17 мм², если при напряжении U = 2 В сила тока в проводнике I = 0,5 А.

3. Участок цепи состоит из стальной проволоки длиной L₁ = 2 м с площадью сечения S₁ = 0,48 мм² , соединенной последовательно с никелиновой проволокой длиной L₂ = 1 м и площадью cечения S₂ = 0,21 мм². Какое напряжение U надо подвести к участку, чтобы сила тока в цепи составила I = 0,6 А

4. Кусок нихромовой проволоки длиной l = 2 м с площадью сечения S = 1 мм² разрезали на четыре равные части и соединили их параллельно. Определите силу тока I в получившемся сопротивлении напряжении на его концах U = 6 В.

5. Неоднородный участок цепи (рис. 3 содержит последовательно соединенные резисторы R₁ = 3,7 Ом, R₂ = 5,6 Ом и источник тока с ЭДС ε = 5 В и внутренним сопротивлением r = 0,7 Ом. Определите разность потенциалов ∆φ между точками A и B, если сила тока на участке цепи I = 1 А.

6. Неоднородный участок цепи (рис. 4) содержит последовательно соединенные резисторы R₁ = 3,7 Ом, R₂ = 5,6 Ом и источник тока с ЭДС ε = 5 В и внутренним сопротивлением r = 0,7 Ом. Определитe разность потенциалов ∆φ между точками B и С, если сила тока на участке цепи I = 1 А.

7. Участок цепи состоит из трех резисторов R₁ = 10 Ом, R₂ = 25 Ом, R₃ = 50 Ом, соединенных параллельно, которые включены в сеть напряжением U = 100 В. Определите силу тока в цепи и общее сопротивление участка.

8. Участок цепи состоит из трех резисторов R₁ = 2 Ом, R₂ = 4 Ом, R₃ = 5 Ом, соединенных параллелъно. Определите напряжение на концах участка и его общее сопротивление, если сила тока в цепи I = 5 А

9. Определите сопротивление R участка цепи, состоящего из трех резисторов (рис. 5), если R₁ = R₂ = 1 Ом, R₃ = 2 Ом.

10. Определите сопротивление R участка цепи, состоящего из трех резисторов (рис. 6), если R₁ = R₂ = R₃ = 9 Ом.

11. Квадратные медные пластины, площади которых S₁ = l см² и S₂ = 25 см², подключены к источнику напряжением U = 0,5 В (рис. 7). Определите силу тока в цепи, если толщина первой пластины h₁ = 2 мм, а второй — h₂ = 1 мм.

12. Квадратные алюминиевые пластины одинаковой толщины, площади которых S₁ = l см² и S₂ = 9 см², подключены к источнику тока (рис. 7). Определите напряжение на зажимах источника, если сила тока в цепи I = 1 А.

13. Фоторезистор, сопротивление которого в темноте R₁ = 25 кОм, соединили последовательно с резистором сопротивлением R = 5 кОм и подключили к источнику тока, напряжение на зажимах которого равно U. При включении освещения сила тока в цепи увеличилась в n = 4 раза. Определите сопротивление освещенного фоторезистора.

14. При силе тока I₁ напряжение на внешнем участке цепи равно U₁э а при силе тока I₂ напряжение на этом же участке равно U₂. Определите ЭДС источника тока ε, к которому подключен участок.

15. При силе тока I₁ напряжение на внешнем участие цепи равно U₁, а при силе тока I₂ напряжении на этом же участке равно U₂. Определите внутренне сопротивление r источника тока, к которому подключен участок.

16. При замкнутом ключе К сила тока в цепи (рис. 8). I₁ = 0,45 А. Определите силу тока в этой цепи при разомкнутом ключе, считая, что напряжение U не изменяется.

17. При замкнутом ключе К сопротивление участка цепи (рис. 8). R = 30 Ом. Определите напряжение U, приложенное к этому участку, считая его постоянным, если при разомкнутом ключе сила тока в цепи I = 0,5 А

18. К источнику тока с ЭДС ε = 4 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом подключены два резистора R₁ = R₂ = 2 Ом. Определите разность потенциалов ∆φ на зажимах источника тока, если резисторы соединены последовательно.

19. К источнику тока с ЭДС ε = 4 В и внутренним: сопротивлением r = 1 Ом подключены два резистора R₁ = R₂ = 2 Ом. Определите разность потенциалов ∆φ на зажимах источника тока, если резисторы соединены параллельно

20. Определите, на каком расстоянии от источника напряжением U = 5 кВ находится потребитель электроэнергии сопротивлением R = 1,6 кОм и мощностью Р = 10 кВт, если двухпроводная линия, соединяющая их, выполнена из алюминиевого провода с площадью сечения S = 1 мм².

21. Потребитель мощностью Р = 1 кВт соединен с источником напряжения U = 220 В, который находятся на расстоянии 400 м, двухпроводной линией из медного провода с площадью сечения S = 2 мм², Определите потери мощности в линии электропередачи

22. По приведенным на графике (рис. 9) данным зависимости мощности тока Р на внешнем участке цепи от силы тока I в цепи определите сопротивление нагрузки R, если Р = 16 Вт.

23. По приведенным на графике (рис. 9) данным зависимости мощности тока Р на внешнем участке цепи от силы тока I в цепи определите ЭДС ε источника тока, если его внутреннее сопротивление r.



24. По приведенным на графике (рис. 10) данным зависимости напряжения U на зажимах источника тока I силы тока в цепи определите мощность Р₁, теряемую внутри источника тока, если сила тока в цепи I₁ = 4 A.

25. По приведенным на графике (рис. 10) данным зависимости напряжения U на зажимах источника тока от силы тока I в цепи определите, при какой силе тока I₁ КПД источника тока будет равен η₁ = 50%.

26. Определите, какое количество теплоты Q выделится в цепи, схема которой приведена на рисунке 11, после замыкания ключа К.

27. Определите, какое количество теплоты Q выделится в цепи, схема которой приведена на рисунке 12, после размыкания ключа К.

28. Два заряженных шарика одинакового размера, находящихся в вакууме на расстоянии r₁ = 2 м друг от друга, отталкиваются с силой F₁ = 1 Н. Какой станет сила взаимодействия F₂, если шарики привести в соприкосновение, а затем поместить на прежнем расстоянии в керосин? Заряд первого шарика до соприкосновения q₁ = 38 мКл.

29. Шарик, заряд которого q_о = 30 мкКл, привели в соприкосновение с незаряженным шариком вдвое меньшего радиуса. После этого шарики раздвинули так, что расстояние между их центрами стало равным r =20 см. Определите силу F электростатического взаимодействия между шариками.

30. Медный шарик диаметром d = 1 см помещен в трансформаторное масло. Определите заряд шарика q, если при напряженности однородного электростатического поля в масле Е = 36 , направленного вертикально вниз, шарик оказался во взвешенном состоянии.

31. Сферическая капля ртути, заряд которой q = 16 нКл, помещена в трансформаторное масло. Определите радиус капли R, если при напряженности направленного вертикально вверх однородного электростатического поля в масле Е = 600  капля оказалась во взвешенном состоянии.

32. Заряженный шарик находится во взвешенном состоянии в воздухе, если его поместить в однородное вертикальное электростатическое поле. После того как этот шарик опустили в трансформаторное масло, а сосуд с маслом и шариком поместили в то же поле, он опять оказался во взвешенном состоянии. Определите плотность ρ вещества шарика.

33. Два точечных равных по модулю разноименных заряда q₁ = q₂ = 2 мкКл находятся в воздухе на расстоянии l = 1 м друг от друга. Определите напряженность поля Е в точке, находящейся на расстоянии r =50 см от каждого заряда.

34. В соседних вершинах квадрата со стороной а = 20 см находятся разноименные заряды q₁ = +ЗО нКл и q₂ = -40 нКл. Определите напряженность электростатического поля Е в центре квадрата.

35. Пылинка массой m = 6,5 мг находится во взвешенном состоянии между обкладками плоского конденсатора, расположенными на расстоянии d = 8 мм друг от друга. Определите заряд пылинки q, если разность потенциалов между обкладками конденсатора ∆φ = 150 В.

36. Определите массу пылинки с зарядом q = 9,1*10^-18 Кл, если она находится в равновесии в поле плоского конденсатора с напряженностью Е = 200 

37. Обкладки конденсатора электроемкостью С = 2 мкФ, которому сообщен заряд q = 10 мКл, соединили проводником. Определите количество теплоты Q, выделившейся в проводнике при разряде конденсатора.

38. К обкладкам конденсатора электроемкостью С = 10 мкФ, заряженного до напряжения U = 1 кВ, подключили электрическую лампочку накаливания. Определите количество теплоты Q, выделившейся в спирали лампочки.

39. Катушка медной проволоки массой m = 1,13 кг имеет сопротивление R = 260 Ом. Определите длину l и диаметр d проволоки.

40. Определите сопротивление R мотка стальной проволоки диаметром d = 1 мм, если ее масса m = 300 г. Чему равна длина проволоки l?

41. Сопротивления и массы стального и алюминиевого проводов одинаковы. Определите, какой из проводов длиннее и во сколько раз.

42. Сопротивление медного провода вдвое больше, чем алюминиевого, а масса в четыре раза меньше. Определите, какой из проводов длиннее и во сколько раз.

43. Сила тока в медном проводнике с площадью сечения S = 0,2 мм² составляет I = 0,15 А. Определите силу F, действующую со стороны стационарного электрического поля в проводнике на отдельные свободные электроны.

44. За промежуток времени ∆t = 30 мин через поперечное сечение проводника проходит заряд q = 1,8 кКл. Определите импульс электронов проводимости р, ежесекундно проходящих через поперечное сечение проводника.

45. Источник тока с ЭДС ε = 2 В и внутренним сопротивлением r = 0,8 Ом замкнут никелиновым проводником длиной l = 2,1 м и площадью сечения S = 0,21 мм². Определите напряжение U на зажимах источника.

46. Определите диаметр d железного проводника длиной l = 5 м, если после замыкания им источника тока с ЭДС ε = 1,5 В и внутренним сопротивлением r = 0,2 Ом сила тока в цепи I = 0,6 А.

47. К источнику тока с ЭДС ε = 20 В подключены два резистора R₁ = l Ом и R₂ = 4 Ом, соединенные параллельно. Определите внутреннее сопротивление источника тока r, если сила тока, проходящего по первому резистору, I₁ = 4 A.

48. К источнику тока с ЭДС ε = 20 В подключены два резистора R₁ = l Ом и R₂ = 4 Ом, соединенные последовательно. Определите внутреннее сопротивление источника тока r, если сила тока, проходящего по второму резистору, I₂ = 4 А.

49. Идеальный амперметр, включенный в цепь, состоящую из источника тока с ЭДС ε = 2 В и резистора сопротивлением R = 0,2 Ом, показывает силу тока I₁ = 0,5 А. После того как в эту цепь последовательно с первым источником включили еще один источник тока с такой же ЭДС, показания амперметра уменьшились до I₂ = 0,2 А. Определите внутренние сопротивления источников тока r₁ и r₂.

50. Идеальный амперметр, включенный в цепь, состоящую из источника тока с внутренним сопротивлением r и резистора, сопротивление которого равно внутреннему сопротивлению источника, показывает силу тока I₁ = 0,5 А. После того как в эту цепь последовательно с первым включили еще один источник тока с такой же ЭДС, показания амперметра не изменились. Определите внутреннее сопротивление r₂ второго источника тока.

51. При подключении лампочки накаливания к источнику тока с ЭДС ε = 10 В напряжение на ней U = 8 В. Определите КПД источника тока η.

52. К источнику тока с ЭДС ε = 6 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом подключен резистор. Определите КПД источника тока η, если сила тока в цепи I = 1 А.

53. КПД аккумулятора, замкнутого на первое сопротивление, η₁ = 50%, а замкнутого на второе η₂ = 60%. Определите, каким будет КПД этого аккумулятора η, если его замкнуть на оба сопротивления, соединенные параллельно.

54. КПД аккумулятора, замкнутого на первое сопротивление, η₁ = 65%, а замкнутого на второе η₂ = 40%. Определите, каким будет КПД этого аккумулятора η, если его замкнуть на оба сопротивления, соединенные последовательно.

55. К аккумулятору с ЭДС ε и внутренним сопротивлением r подключена нагрузка, потребляющая мощность Р. Определите силу тока I в цепи.

56. К аккумулятору с ЭДС ε и внутренним сопротивлением r подключена нагрузка, потребляющая мощность Р. Определите напряжение U на зажимах аккумулятора.

57. Резистор подключен к источнику тока с ЭДС ε = 2 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом. Определите силу тока в цепи, если мощность, рассеиваемая на резисторе, Р = 0,75 Вт.

58. Замкнутая цепь состоит из источника тока с ЭДС ε = 16 В с внутренним сопротивлением r = 1 Ом и нагрузки. Определите сопротивление нагрузки, если на ней выделяется мощность Р = 16 Вт.