4 Работа и мощность тока тепловое действие тока
4.1 ЭДС источника тока ε=2В, внутреннее сопротивление r=1Ом. Определить силу тока, если внешняя цепь потребляет мощность Р=0,75Вт.
4.2 Источник напряжения, ЭДС которого ε, а внутреннее сопротивление r, замкнут на реостат. Выразить мощность Р тока во внешней цепи как функцию силы тока I. Построить график этой функции. При какой силе тока мощность будет наибольшей? Построить также график зависимости КПД η от силы тока в цепи.
4.3 Источник тока, ЭДС которого ε, а внутреннее сопротивление r, замкнут на реостат. Построить графики изменения силы тока I, напряжения U, мощности Р, развиваемой во внешней цепи, полной мощности p0 и КПД η при изменении сопротивления R реостата. При каком соотношении внешнего и внутреннего сопротивлений достигается максимальная мощность во внешней цепи? Каков при этом КПД установки?
4.4 Элемент замыкается один раз на сопротивление r1 =4Ом, другой раз на R2=9Ом. В том и другом случаях количество теплоты Q, выделяющееся в сопротивлениях за одно и то же время, оказывается одинаковым. Каково внутреннее сопротивление элемента?
4.5 Электрический
чайник имеет две обмотки. При включении
одной из них вода в чайнике закипает
через
t1=15мин,
при включении другой - через t2
=30мин.
Через сколько времени закипает вода в
чайнике, если включить обе обмотки:
а)
последовательно (tпосл);
б) параллельно (tпарал)?
4.6 К источнику тока подключают один раз резистор сопротивлением 1Ом, другой раз — 4Ом. В обоих случаях на резисторах за одно и то же время выделяется одинаковое количество теплоты. Определить внутреннее сопротивление источника тока.
4.7 В медном проводнике сечением 6мм2 и длиной 5м течет ток. За 1мин в проводнике выделяется 18Дж теплоты. Определить напряженность поля, плотность и силу электрического тока в проводнике.
4.8 Внутреннее сопротивление аккумулятора 2Ом. При замыкании его одним резистором сила тока равна 4А, при замыкании другим — 2А. Во внешней цепи в обоих случаях выделяется одинаковая мощность. Определить ЭДС аккумулятора и внешние сопротивления.
4.9 Сила тока в резисторе линейно возрастает за 4с от 0 до 8А. Сопротивление резистора 10Ом. Определить количество теплоты, выделившееся в резисторе за первые 3с.
4.10 Батарея состоит из пяти последовательно соединенных элементов. ЭДС каждого 1,4В, внутреннее сопротивление 0,3Ом. При каком токе полезная мощность батареи равна 8Вт? Определить наибольшую полезную мощность батареи.
4.11 Электрическая плитка мощностью 1кВт с нихромовой спиралью предназначена для включения в сеть с напряжением 220В. Сколько метров проволоки диаметром 0,5мм надо взять для изготовления спирали, если температура нити равна 900°С? Удельное сопротивление нихрома при 0оС ρ0=1мкОм•м, а температурный коэффициент сопротивления α=0,4•10-3К-1.
4.12 Два цилиндрических проводника одинаковой длины и одинакового сечения, один из меди, а другой из железа, соединены параллельно. Определить отношение мощностей токов для этих проводников. Удельные сопротивления меди и железа равны соответственно 17 и 98нОм∙м.
4.13 Сила тока в проводнике сопротивлением R=120Ом равномерно возрастает от I0=0 до Imax=5А за время τ=15с. Определите выделившееся за это время в проводнике количество теплоты.
4.14 Сила тока в проводнике сопротивлением R=100Ом равномерно убывает от I0=10А до I=0 за время τ=30с. Определите выделившееся за это время в проводнике количество теплоты.
4.15 Определите напряженность электрического поля в алюминиевом проводнике объемом V=10см3, если при прохождении по нему постоянного тока за время τ=5мин выделилось количество теплоты Q=2,3кДж. Удельное сопротивление алюминия ρ=26нОм∙м.
4.16 Определите ЭДС ε и внутреннее сопротивление r источника тока, если во внешней цепи при силе тока 4А развивается мощность 10Вт, а при силе тока 2А мощность 8Вт.
ОТВЕТЫ