8. Энергия электрического поля. Закон Джоуля Ленца.

1. Сила тока в проводнике равномерно увеличивается от I₀=0 до некоторого максимального значения в течение времени =10 с. За это время в проводнике выделилось количество теплоты Q=1 кДж. Определить скорость нарастания тока в проводнике, если сопротивление R его равно 3 Ом.

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

3. Сила тока в проводнике сопротивлением R=15 Ом равномерно возрастает от I₀=0 до некоторого максимального значения в течение времени =5 с. За это время в проводнике выделилось количество теплоты Q=10 кДж. Найти среднюю силу тока I в проводнике за этот промежуток времени.

4. ЭДС батареи аккумуляторов Е=12 В, сила тока I короткого замыкания равна 5 А. Какую наибольшую мощность P_max можно получить во внешней цепи, соединенной с такой батареей?

5. По проводнику сопротивлением R=3 Ом течет ток, сила которого возрастает. Количество теплоты Q, выделившееся в проводнике за время =8 с, равно 200 Дж. Определить количество электричества q, протекшее за это время по проводнику. В момент времени, принятый за начальный, сила тока в проводнике равна нулю.

6. К батарее аккумуляторов, ЭДС Е которой равна 2 В и внутреннее сопротвление r=0,5 Ом, присоединен проводник. Определить: 1) сопротивление R проводника, при котором мощность, выделяемая в нем, максимальна; 2) мощность P, которая при этом выделяется в проводнике.

7. Сила тока в проводнике сопротивлением R=12 Ом равномерно убывает от I₀=5 А до I=0 в течение времени t= 10 с. Какое количество теплоты Q выделяется в этом проводнике за указанный промежуток времени?

8. ЭДС Е батареи равна 20 В. Сопротивление внешней цепи равно 2 Ом, сила тока I=4 А. Найти КПД батареи. При каком значении внешнего сопротивления R КПД будет равен 99%?

9. Сила тока в проводнике сопротивлением r=100 Ом равномерно нарастает от I₀=0 до I_max= 10 А в течение времени =30 с. Определить количество теплоты Q, выделившееся за это время в проводнике.

10. К зажимам батареи аккумуляторов присоединен нагреватель. ЭДС Е батареи равна 24 В, внутреннее сопротивление r=1 Ом. Нагреватель, включенный в цепь, потребляет мощность P=80 Вт. Вычислить силу тока I в цепи и КПД  нагревателя.

11. При силе тока I₁=3 А во внешней цепи батареи аккумуляторов выделяется мощность P₁=18 Вт, при силе тока I₂ = 1 А - соответственно P₂=10 Вт. Определить ЭДС Е и внутреннее сопротивление r батареи.

12. Обмотка электрического кипятильника имеет две секции. Если включена только первая секция, то вода закипает через t₁ = 15 мин., если только вторая, то вода закипает через t₂=30 мин. Через сколько минут закипит вода, если обе секции включить последовательно? Параллельно?

13. Сила тока в проводнике сопротивлением R=120 Ом равномерно возрастает от I₀=0 до I_max=5 А за время =15 с. Определить выделившееся за это время в проводнике количество теплоты.

14. Сила тока в проводнике сопротивлением R=100 Ом равномерно убывает от I₀=10 А до I =0 за время =30 с. Определить выделившееся за это время в проводнике количество теплоты.

15. 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. Удельное сопротивление алюминия =26 нОмм.

16. Плотность электрического тока в медном проводе равна 10 А/см². Определить удельную тепловую мощность тока, если удельное сопротивление меди =17 нОмм.

17. 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 98 нОмм.

18. Электрическая плитка мощностью 1 кВт с нихромовой спиралью предназначена для включения в сеть с напряжением 220 В. Сколько метров проволоки диаметром 0,5 мм надо взять для изготовления спирали, если температура нити составляет 900⁰С? Удельное сопротивление нихрома при 0⁰ С ₀=1 мкОмм, а температурный коэффициент сопротивления =0,4  10^-3 К^-1.

19. Электродвижущая сила генератора равна 1,6 В и внутреннее его сопротивление - 0,5 Ом. Чему равен КПД элемента при силе тока в 2,4 А?

20. Какую наибольшую мощность может отдать во внешнюю цепь элемент с электродвижущей силой 2 В и внутренним сопротивлением 0,1 Ом?

21. Определить мощность, потребляемую вольтметром магнитоэлектрической системы, если напряжение, соответствующее пределу измерения, равно 300 В, а ток полного отклонения равен 3 мА.

22. Светотепловая ванна, имеющая 12 параллельно соединенных ламп накаливания сопротивлением по 360 Ом каждая, включена в сеть напряжением 120 В. Какое количество теплоты выделится в такой ванне в течение 15 мин?

23. Через сколько времени в стерилизаторе с обмоткой из проволоки сопротивлением 18 Ом закипит 0,5 кг воды, если начальная температура воды 10⁰ С и средний КПД при нагреве стерилизатора 50%? Стерилизатор включен в сеть постоянного тока напряжением 110 В.

24. К источнику тока с ЭДС Е=12 В присоединена нагрузка. Напряжение U на клеммах источника стало при этом 8 В. Определить КПД источника тока.

25. Внешняя цепь источника тока потребляет мощность P=0,75 Вт. Определить силу тока в цепи, если ЭДС источника тока Е=2 В и внутреннее сопротивление R=1 Ом.

26. Какая наибольшая полезная мощность P_max может быть получена от источника тока с ЭДС Е=12 В и внутренним сопротивлением R=1 Ом?