Расчет емкости и энергии заряженного конденсатора 5 страница

3.273 Элементы имеют ЭДС ε ₁ = 2 В и ε ₂ = 4 В, сопротивление R ₁ = 0,5 Ом (рисунок 46). Падение потенциала на сопротивлении R ₂ равно U = 1 В (ток через R ₂ направлен cправа налево). Найти показание амперметра.

3.274 Элементы имеют ЭДС ε ₁ = 20 В и ε ₂ = 4 В, сопротивление R ₂ = 10 Ом и R ₃ = 20 Ом (рисунок 46). Через амперметр течет ток
I = 1 А, направленный от R ₃к R ₁. Найти сопротивление R _1.

	ε 2
Рисунок 45	Рисунок 46

3.275 Элементы имеют ЭДС ε ₁ = 12 В и ε ₂ = 6 В, сопротивления R ₁ = 1 кОм, R ₂ = 2 кОм и R ₃ = 0,5 кОм (рисунок 47), сопротивление амперметра R_А = 10 Ом. Найти показание амперметра.

3.276 Элементы имеют ЭДС ε ₁ = 12 В и ε ₂ = 6 В, сопротивление R ₃ = 0,5 кОм (рисунок 47), сопротивление амперметра R_А = 10 Ом. Падение потенциала на сопротивлении R ₂равно U ₂= 1 В (ток через R ₂ направлен сверху вниз). Найти показание амперметра.

3.277 Найти токи I_i в различных ветвях мостика Уитстона (рисунок 48) при условии, что через гальванометр течет ток I_G = 0. ЭДС элемента ε = 1,5 В, сопротивления R ₁ = 30Ом, R ₂ = 20 Ом, R ₃ = 10 Ом.

3.278 На схеме, показанной на рисунке 48, ε = 2 В, R ₁ = 60 Ом, R ₂ = 40 Ом, R ₃ = R ₄ = 20 Ом и R_G = 100 Ом. Определить силу тока I_G, протекающего через гальванометр.

Рисунок 47	Рисунок 48

3.279 На рисунке 49 ε ₁ = 10 В, ε ₂ = 20 В, ε ₃ = 40 В, а сопротивления R ₁ = R ₂ = R ₃ = 10 Ом. Определить силу токов, протекающих через сопротивления и источники ЭДС. Внутренние сопротивления источников ЭДС не учитывать.

3.280 Элементы с ЭДС ε ₁ = 12 В, ε ₂ = 6 В и ε ₃ = 3 В включены в цепь, как показано на рисунке 50. Внутренние сопротивления элементов r ₁ = 0,1 Ом, r ₂ = 0,2 Ом, r ₃ = 0,3 Ом, сопротивления R ₁ = 5Ом,
R ₂ = 1 Ом, R ₃ = 3 Оми R ₄ = 2 Ом. Определить силу токов в сопротивлениях R ₁, R ₂, R ₃ и R ₄.

Рисунок 49	Рисунок 50

3.281 Найти сечение S медных проводов, которые используются для передачи мощности Р = 8 кВт на расстояние 90 м при напряжении на нагрузке U = 110 В. Потери мощности в двухпроводной линии не превышают 5 %.

3.282 При каком сопротивлении R внешней цепи источник с ЭДС ε = 10 В и внутренним сопротивлением r = 20 Ом будет отдавать максимальную мощность? Каково значение P _max этой мощности?

3.283 Какая мощность выделяется в единице объёма алюминиевого проводника длиной 2 м, если на его концах поддерживается разность потенциалов 4 В?

3.284 Какая мощность выделяется в единице объема проводника длиной l = 2 м, если на его концах поддерживается разность потенциалов U= 12 В? Удельное сопротивление материала проводника
ρ = 10^-6 Ом∙м.

3.285 Лифт массой 0,8 т поднимается вверх на высоту 40 м за
0,5 мин. Определить мощность, потребляемую электродвигателем лифта, и силу тока в электродвигателе, если напряжение на его зажимах равно 120 В, а КПД = 90 %.

3.286 Чтобы лампа мощностью 60 Вт, рассчитанная на напряжение 120 В, давала нормальный накал при напряжении в сети 220 В, последовательно к ней присоединили нихромовую проволоку длиной 10 м. Найти диаметр проволоки.

3.287 Как следует изменить сопротивление нагревателя для того, чтобы время, необходимое на превращение 200 г льда в пар, оказалось равным времени превращения 100 г льда в пар? Рассмотреть два случая: а) U = const; 2) I = const. Удельная теплота парообразования воды r = 2,25 МДж/кг, удельная теплота плавления льда
l = 0,33 МДж/кг.

3.288 Спираль калориметра сопротивлением 60 Ом и резистор сопротивлением 40 Ом соединены параллельно и замкнуты на источник с ЭДС ε = 120 В и внутренним сопротивлением 6 Ом. На сколько градусов нагреется в калориметре 0,5 кг воды за 6 мин?

3.289 В цепь из медного провода с сечением 3 мм² включен свинцовый предохранитель с поперечным сечением 1 мм². На какое повышение температуры провода рассчитан этот предохранитель? Начальная температура свинца 290 К. Теплоотдачей в окружающую среду пренебречь. Температура плавления свинца 600 К. Удельная теплота плавления 30 кДж/кг.

3.290 Два проводника одинаковой длины и одинакового сечения, один из меди, а другой из железа, соединены параллельно.

Определить отношение мощностей токов для этих проводников.

3.291 Сила тока в проводнике сопротивлением 120 Ом равномерно возрастает от I ₀ = 0 до I _max= 5 А за время t = 15 с. Определить количество теплоты, выделившееся в проводнике за это время.

3.292 Сила тока в проводнике сопротивлением R = 100 Ом равномерно убывает от I ₀ = 10 А до I = 0 за время t = 30 с. Определить количество теплоты, выделившееся в проводнике за это время.

3.293 В проводнике за время t = 10 с при равномерном возрастании силы тока от I ₀ = 1 А до I = 5А выделилось количество теплоты Q = 10 кДж. Найти сопротивление R проводника.

3.294 Сила тока в проводнике, имеющем сопротивление
R = 15 кОм, изменяется по закону I = I_o e ^–at , где I ₀ = 10 А, а = 10² c^-1. Определить количество теплоты Q, выделившееся за время
t = 0,1 c.

3.295 Определить напряженность электрического поля в алюминиевом проводнике объемом V = 10 см³, если при прохождении по нему постоянного тока за время t = 5 мин выделилось количество теплоты Q = 2,3 кДж.

3.296 Электронагревательные приборы, на панели которых указано U ₁ = 220 В и Р ₁ = 600 Вт, U ₂ = 220 В и Р ₂ = 400 Вт, включены последовательно в цепь с напряжением 220 В. Какая мощность будет выделяться в каждом из них?

3.297 При силе тока 10 А во внешней цепи выделяется мощность 200 Вт, а при силе тока 15 А - 240 Вт. Каковы внутреннее сопротивление, ЭДС и сила тока короткого замыкания генератора?

3.298 Два провода изготовлены из одного и того же материала, имеют одинаковую длину, но диаметр одного вдвое больше другого. В каком проводе выделится больше теплоты и во сколько раз: 1) при одинаковом напряжении на концах проводов; 2) при одинаковой силе тока в проводах?

3.299 К аккумулятору с внутренним сопротивлением 1 Ом подключена проволока сопротивлением 4 Ом, а затем параллельно ей такая же проволока. Во сколько раз изменится количество теплоты, выделяющееся в первой проволоке, после подключения второй?

3.300 Имеются две проволоки квадратного сечения, изготовленные из одного и того же материала. Сторона сечения одной проволоки равна 1 мм², а другой - 4 мм². Для того чтобы расплавить первую проволоку, нужно пропустить через нее ток I ₁ = 10 А. Какой ток I ₂ нужен, чтобы расплавить вторую проволоку? Теплоотдачей в окружающую среду пренебречь.

3.301 Электрический чайник с 600 г воды при 18 °С, сопротивление обмотки которого при накале равно 20 Ом, забыли выключить. Через сколько времени после включения вся вода выкипит? Напряжение сети равно 220 В, КПД чайника – 60 %. Удельная теплота парообразования – 2,26 МДж/кг.

3.302 Какого сечения необходимо взять свинцовый предохранитель, если известно, что он должен плавиться при повышении на
10 ºС температуры проводки, выполненной из медного провода сечением 5 мм²? Начальная температура проводки 20 ºС. Теплоотдачей в окружающую среду пренебречь. Температура плавления свинца
600 К. Удельная теплота плавления свинца 30 кДж/кг.

3.303 Электрический чайник имеет две обмотки. При включении одной из них вода в чайнике начинает кипеть через 10 мин, при включении другой – через 20 мин. Через какое время после включения закипит вода в чайнике, если включить обе обмотки: 1) последовательно; 2) параллельно?

3.304 Нихромовую проволоку длиной 20 м включили последовательно с лампой мощностью 40 Вт, чтобы лампа, рассчитанная на напряжение 120 В, давала нормальный накал при напряжении в сети 220 В. Найти диаметр этой проволоки.

3.305 Лампочка и реостат, соединенные последовательно, присоединены к источнику тока. Напряжение на зажимах лампочки равно 40 В, сопротивление реостата равняется 10 Ом. Внешняя цепь потребляет мощность 120 Вт. Найти силу тока в цепи.

3.306 При токе 3 А во внешней цепи батареи аккумуляторов выделяется мощность 18 Вт, а при токе 1 А – 10 Вт. Определить внутреннее сопротивление, ЭДС и силу тока короткого замыкания батареи.

3.307 Сила тока в проводнике изменяется со временем по закону I = I ₀exp(-a t), где I ₀ = 20 А, a = 10 с^-1 . Определить количество теплоты, выделившееся в проводнике за 1 с, если его сопротивление
R = 100 Ом.

3.308 Источник тока при замыкании на сопротивление R = 5 Ом даёт ток силой I = 3 А; сила тока короткого замыкания I _кз = 10 А. Определить наибольшую полезную мощность, которую может
дать источник.

3.309 Какая наибольшая мощность Р может выделиться на подключенном к батарее резисторе с переменным сопротивлением, если батарея, ЭДС которой ε = 10 В, может дать наибольшую силу тока I _max = 5 А.

3.310 К зажимам батареи аккумуляторов присоединен нагреватель. ЭДС батареи ε = 24 В, внутреннее сопротивление r = 1 Ом. Нагреватель, включенный в цепь, потребляет мощность P = 100 Вт. Вычислить силу тока в цепи и КПД нагревателя.

3.311 К батарее, ЭДС которой ε = 12 В и внутреннее сопротивление r = 0,5 Ом, присоединен проводник. Определить: 1) при каком сопротивлении проводника мощность, выделяемая в нем, максимальна? 2) как велика при этом мощность, выделяемая в проводнике?

3.312 ЭДС батареи ε =20 В. Сопротивление внешней цепи
R = 1Ом, сила тока I = 4 А. С каким КПД работает батарея? При каком значении внешнего сопротивления КПД будет равен 95 %?

3.313 Воду объемом V = 10 л можно вскипятить, затратив электрическую энергию W = 0,5 кВт-ч. Начальная температура воды
t ₀ = 20 °C. Найти КПД нагревателя.

3.314 Для отопления комнаты пользуются электрической печью, включенной в сеть напряжением U = 220 В. Комната теряет в сутки количество теплоты Q = 90МДж. Требуется поддерживать температуру комнаты постоянной. Найти: а) сопротивление R печи;
б) мощность Р печи.

3.315 В ртутном диффузионном насосе в минуту испаряется 100 г ртути. Каково должно быть сопротивление R нагревателя насоса, если он включается в сеть напряжением U = 220 В? Удельная теплота парообразования ртути r = 288 кДж/кг.

3.316 Во сколько раз изменится плотность тока насыщения вольфрама, находящегося при температуре 2400 К, если его температуру повысить на 200 К? Работа выхода электрона для вольфрама равна 4,5 эВ.

3.317 Во сколько раз катод из торированного вольфрама при рабочей температуре 2000 К обладает большей удельной электронной эмиссией, чем катод из чистого вольфрама при той же температуре? Эмиссионную постоянную для чистого вольфрама считать равной 60 А/(см² × К²), а для торированного вольфрама — 3 А/(см² × К²). Работа выхода электрона для чистого вольфрама равна 4,5 эВ, для торированного – 2,63 эВ.

3.318 Азот ионизируется рентгеновским излучением. Найти удельную проводимость азота, если в одном кубическом сантиметре газа находится в условиях равновесия 10⁷ пар одновалентных ионов.

3.319 В ионизационной камере с расстоянием между плоскими электродами d = 5 см установился ток насыщения плотностью
j = 16 мкА/м². Определить число n пар ионов, образующихся в каждом кубическом сантиметре пространства камеры в 1 с.

3.320 В электронной лампе ток насыщения достигает 2,86 мА при температуре вольфрамового волоска катода 2000 К. Найти диаметр волоска катода, если его длина равна 2 см. Эмиссионную постоянную для вольфрама считать равной 60 А/(см² × К²). Работа выхода электрона для вольфрама равна 4,5 эВ.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ

Дата добавления: 2014-12-16