- •Часть 2
- •Нижний Новгород 2005
- •Содержание
- •Электростатика
- •1.1. Электрическое поле в вакууме Основные определения
- •1.2. Электрическое поле в диэлектриках Основные определения
- •1.3. Проводники. Конденсаторы. Энергия электрического поля Основные определения
- •1.4. Примеры решения задач
- •Постоянный ток
- •2.1. Плотность тока. Подвижность носителей заряда Основные определения
- •2.2. Электродвижущая сила. Правила Кирхгофа
- •2.3. Работа и мощность в цепях постоянного тока
- •2.4. Примеры решения задач
- •Магнитостатика
- •3.1. Магнитное поле в вакууме Основные определения
- •3.2. Сила Лоренца. Сила Ампера1 Основные определения
- •3.3. Магнитное поле в веществе Основные определения
2.2. Электродвижущая сила. Правила Кирхгофа
Основные определения
Электродвижущая сила (э.д.с.) равна работе сторонних сил по перемещению единичного заряда:
. (2.2а)
Закон Ома для участка цепи, содержащего э.д.с.:
, (2.2б)
где и – электрическое сопротивление и э.д.с. участка, и – значения потенциала на границах участка.
Правила Кирхгофа:
и . (2.2в)
Сопротивление цилиндрического резистора длиной и площадью поперечного сечения :
. (2.2г)
Сопротивление цепи последовательных и параллельных резисторов:
и соответственно . (2.2д)
Точечный заряд нКл закреплен в начале координат. Имеется некий механизм, способный перемещать произвольный положительный заряд из точки с координатами (6см,0,0) в точку с координатами (2см,0,0). Чему равна э.д.с. этого механизма?
О пределить разность потенциалов на зажимах источника ( В, внутреннее сопротивление Ом), включенного в некоторую цепь. Направления тока, идущего через источник, показаны на рис. 2.4,а,б,в .
По участку цепи с сопротивлением течет постоянный ток силой . Может ли при этом разность потенциалов на концах участка равняться нулю?
П од конец зарядки аккумулятора при силе тока в цепи А идеальный вольтметр, подключенный к зажимам аккумулятора, показывает В (рис.2.5,а). В начале разрядки того же аккумулятора при силе тока А показания вольтметра В (рис.2.5,б). Определить: а) ЭДС ; б) внутреннее сопротивление аккумулятора.
Э лемент, у которого В и Ом, замкнут на внешнее сопротивление (нагрузку) Ом. Найти: а) напряжение на нагрузке; б) напряжение на внутреннем сопротивлении; в) ток короткого замыкания этого элемента.
Имеются два одинаковых элемента с э.д.с. В и внутренним сопротивлением Ом. Как надо соединить эти элементы (последовательно или параллельно), чтобы получить больший ток в нагрузке, если ее сопротивление: а) Ом; б) Ом? Найти токи в каждом из этих случаев.
одинаковых источников с ЭДС , внутренним сопротивлением и такое же число одинаковых сопротивлений образуют замкнутую цепь из звеньев (рис.2.6). Найти разность потенциалов между точками и , делящими цепь на и звеньев, где любое целое число в интервале .
К участку цепи, изображенной на рис.2.7, подходит ток А. Сопротивления Ом, Ом. ЭДС. источника В; его внутренним сопротивлением можно пренебречь. Найти токи и в ветвях и разность потенциалов между узлами А и Б.
На рис. 2.8 Ом. Вольтметр показывает В, сопротивление вольтметра Ом. Определить ЭДС батареи, пренебрегая ее сопротивлением.
Н айти разность потенциалов между точками 1 и 2 схемы (рис.2.9). Внутренними сопротивлениями источников пренебречь.
В схеме на рис. 2.10 известны ЭДС источников, сопротивления и , а также емкость конденсатора . Найти: а) заряд на обкладке 1 конденсатора; б) разность потенциалов между точками А и Б.
Д ва источника тока с ЭДС В и В и внутренними сопротивлениями Ом и Ом включены параллельно сопротивлению Ом (рис.2.11). Определить силу тока через это сопротивление.
Три источника с ЭДС В, В, В и три резистора с сопротивлениями Ом, Ом, Ом соединены, как показано на рис. 2.12. Определить: а) силу тока в резисторе ; б) разность потенциалов между точками А и Б. Внутренними сопротивлениями источников пренебречь.
В цепи (рис. 2.13) известно сопротивление , а также ЭДС источника. Показания вольтметра, подключаемого к резисторам по очереди, равны соответственно и . Определить: а) сопротивление вольтметра ; б) сопротивление . Сопротивление источника .
В мосте Уитстона (рис.2.14) номиналы резисторов подобраны так, чтобы ток через гальванометр был равен нулю. Определить , если значения , и известны.
Гальванометр с ценой деления (в амперах) и внутренним сопротивлением употребляется как вольтметр с добавочным сопротивлением . Какова будет цена деления?
И меется прибор с ценой деления мкА. Шкала прибора разбита на делений; его внутреннее сопротивление Ом. Как из этого прибора сделать: а) вольтметр для измерения напряжений до 100В; б) амперметр для измерения тока до 1А?
Определить систематическую погрешность измерения сопротивления в схеме (рис.2.15), возникающую из-за неидеальности вольтметра ( Ом). Вычисления выполнить для значений измеряемого сопротивления: а) Ом; б) Ом.
То же для схемы, изображенной на рис. 2.16, в которой погрешность возникает из-за неидеальности амперметра ( Ом). Вычисления выполнить для тех же значений измеряемого сопротивления.