Задачи для решения на занятии

1.Через поперечное сечение проводника каждую секунду протекает 12×10⁹ свободных электронов. Определить силу тока в проводнике.

2.Какова э.д.с. источника напряжения, если сторонние силы совершают работу 10 Дж при разделении зарядов +5 и -5 Кл?

3.Аккумуляторная батарея, состоящая из 60 банок, заряжается от источ­ника постоянного напряжения 110 В. Зарядный ток равен 2,5 А. Э.д.с. каждой банки в начале зарядки 1,2 В, внутреннее сопротивление 0,02Ом. Каково сопротивление реостата, включенного между источником и батареей?

4.Э.д.с. источника тока равна 1,5 В. При замыкании источника сопротивлением 2 Ом сила тока составляет 0,3 А. Определить силу тока короткого замыкания.

5.Два источника тока с различными э.д.с. (ε₁=4В, ε₂=6В) и одинако- выми внутренними сопротивлениями 4Ом включены параллельно с внешним сопротивлением 4 Ом. Определить силы токов, идущих через внешнее сопротивление и через элементы.

6.Определить мощность нагревателя электрочайника, если в нем за 10 мин можно вскипятить 2 л воды, начальная температура которой 20°С. К.п.д. нагревателя 70%.

7.Для нагревания 4,5 л воды от 23°С до кипения нагреватель потребляет 0,5кВт×ч электрической энергии. Чему равен к.п.д. этого нагревателя?

8. Определить общее сопротивление участка цепи, в каждом из случаев, изображённых на рисунке 2.40. Сопротивление каждого проводника R = 1 Ом.

Рисунок 2.40

9. Что покажет амперметр в схеме (рисунке 2.41), если R₁=R₂=R₃ = 10 Ом, R₃ = 15 Ом, ε = 30 В. Сопротивлением амперметра пренебречь.

Рисунок 2.41

10. В схеме (рисунке 2.42) определить все силы токов, если ε = 1,5 В, r = 0,1 Ом, R₁= 1 Ом, R₂ = 1,6 Ом, R ₃ = R ₅ = 2 Ом, R ₄ = 1,2 Ом.

 

Рисунок 2.42

 

Вопросы для самоконтроля

1. Какое физическое явление называется электрическим током? Какими частицами в различных веществах создается электрический ток?

2. Какая физическая величина называется силой тока? В каких единицах измеряется сила тока? Какая физическая величина называется плотностью тока? В каких единицах измеряется плотность тока?

3. Какая физическая характеристика называется сопротивлением? В каких единицах измеряется? Чему равно сопротивление длинного проводника? Что характеризуется удельное сопротивление?

4. Как зависит сопротивление проводника от температуры? Какое физическое явление называется сверхпроводимостью?

5. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

6. Сформулируйте закон Ома в дифференциальной форме.

7. Какие силы называют сторонними? Приведите примеры сторонних сил. Что характеризует ЭДС? В каких единицах измеряется ЭДС?

8. Сформулируйте закон Ома для неоднородного участка цепи.

9. Сформулируйте закон Ома для замкнутой цепи.

10. Сформулируйте законы последовательного и параллельного соединения проводников и правила Кирхгофа.

11. Как вычисляют работу и мощность тока? Сформулируйте закон Джоуля-Ленца.

 

Задачи для самостоятельного решения

1.Что покажет гальванометр, если через него за время t прошел заряд q? Сколько электронов должно пройти в единицу времени через поперечное сечение проводника, чтобы включенный в цепь гальванометр показал силу тока I.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
t, мин	7	10	12	15	17	20	22	24	25	30
q,Кл	1	1,5	3	3,2	3,5	3,7	4	5	6	10
I,A	1	1,5	1,7	1,8	2	2,2	2,5	2,7	3	3,5

 

2.Найти сопротивление стального проводника сечением S, если к нему приложено напряжение U. Средняя скорость упорядоченного движения электронов в проводнике , а их концентрация n.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
S, мм^2	1	2	3	3,5	4	4,5	5	5,5	3,7	3
U,В	50	55	60	65	70	75	80	85	90	100
, м/с	1·10^-4	1,5·10^-4	2·10^-4	2,5·10^-4	3·10^-4	3,5·10^-4	4·10^-4	5·10^-4	6·10^-4	7·10^-4
n, м^-3	4·10^28	4,5·10^28	5·10^28	5,5·10^28	6·10^28	6,510^28	7·10^28	7,5·10^28	8·10^28	9·10^28

 

3.Катушка из медной проволоки имеет сопротивление R. Масса медной проволоки m. Сколько метров l проволоки и какого диаметра d намотано на катушке? Плотность меди 8.6∙10³ кг/м³, удельное сопротивление меди 1,7∙10^-8 Ом∙м.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
R, Ом	10	20	30	35	40	45	50	55	37	30
m,кг	5	5,5	6	6,5	7	7,5	8	8,5	9	4

4. Определить силу тока короткого замыкания батареи, ЭДС которой ε, если при подключении к ней сопротивления R сила тока в цепи составляет I.

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
ε, B	10	20	30	35	40	45	50	55	37	30
R, Ом	5	5,5	6	6,5	7	7,5	8	8,5	9	4
I, A	4	4,5	5	5,5	6	6,5	7	7,5	8	3

 

5. Найти сопротивление участка цепи, если сопротивление R.

Рисунок 2.43

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
R, Ом	1	2	3	3,5	4	4,5	5	5,5	3,7	2,5

6.Обмотка катушки из медной проволоки при температуре t имеет сопротивление R₁. После пропускания тока сопротивление обмотки стало равно R₂. До какой температуры нагрелась обмотка? Температурный коэффициент меди равен 4,15 10^-3К^-1

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
t, ^0С	10	20	30	35	40	45	50	55	37	30
R1, Ом	5	5,5	6	6,5	7	7,5	8	8,5	9	4
R2, Ом	7	8	8,5	9	9,5	10	10,5	11	11,5	6

 

7.Что показывает амперметр, включенный в цепь, если ЭДС источника ε, внутреннее сопротивление r, все сопротивления внешней цепи одинаковы и равны по 12 Ом?

Рисунок 2.44

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
ε, B	10	20	30	35	40	45	50	55	37	30
r, Ом	5	5,5	6	6,5	7	7,5	8	8,5	9	4

 

8. Определить силу тока I в цепи (рисунке 2.45), если у каждого элемента ЭДС ε, а внутреннее сопротивление r. R₁ = R₂, R₃, R₄  и R ₅.

Рисунок 2.45

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
ε, B	1	2	3	3,5	4	4,5	5	5,5	3,7	3
r, мОм	10	15	20	25	30	35	40	50	55	60
R1 =R2, Ом	1	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5	6
R3, Ом	4	5	6	7	8	9	3,5	1,5	1,7	1,5
R4, Ом	2	3	4	4,5	5	5,5	2,5	1	1,2	1
R5, Ом	0,2	0,4	0,5	0,7	0,8	1	1,1	1,2	1,4	0,75

 

9. В схеме, изображённой на рисунке, ε₁, ε ₂, R₁, и R₂, R ₃. Определить силу тока для каждого участка цепи. Внутренним сопротивлением источников тока пренебречь.

Рисунок 2.46

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
ε1, B	1	2	3	3,5	4	4,5	5	5,5	3,7	3
ε2, B	1,5	1,7	2	2,5	3	3,5	4	5	2,2	1,5
R1, Ом	30	40	45	50	55	60	65	70	75	80
R2, Ом	10	20	25	30	35	40	45	50	55	60
R3, Ом	15	25	30	35	40	45	50	55	60	65

 

10. Аккумулятор с ЭДС ε и внутренним сопротивлением r, замкнут сопротивлением R. Найдите мощность тока на внешнем участке цепи

 

Вариант	а	б	в	г	д	е	ж	з	и	к
ε, B	1	2	3	3,5	4	4,5	5	5,5	1,5	2,5
r, Ом	0,5	0,55	0,6	0,65	0,7	0,75	0,8	0,85	0,9	0,4
R, Ом	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

Номера задач, для индивидуального решения, выбираются согласно таблице вариантов индивидуальных работ (Приложение А).

 

Рекомендуемая литература

1.Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Сборник задач: учеб.пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / В.Ф. Дмитриева. – 4ё–е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 256 с.

2.Дмитриева В.Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Контрольные материалы: учеб.пособие для студ. учреждений сред. проф. образования/ В.Ф. Дмитриева, Л. И. Васильев. – 3–е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 112 с.

Практическое занятие №6

Тема: Магнитное поле. Электромагнитная индукция.

Цель: обобщить и углубить знания о магнитном поле и его характеристиках; сформировать понятия переменного магнитного поля, явления электромагнитной индукции, изучить правило Ленца, определить связь между магнитным и электрическим полями, раскрыть механизм возникновения индукционного тока; закрепить полученные знания при решении физических задач.