Законы постоянного тока
№1 Напряжение на концах медного провода диаметром d и длиной l равно U. Если взять медный провод диаметром 2d той же длины l и увеличить напряжение в 4 раза, то средняя скорость направленного движения электронов вдоль проводника …
Решение:
Формула,
связывающая силу тока со средней
скоростью упорядоченного движения
(дрейфа) носителей тока, имеет вид
,
где q0
– заряд носителей, в данном случае –
электронов, n
– их концентрация,
–
средняя скорость упорядоченного движения
носителей, S
– площадь поперечного сечения проводника.
С учетом закона Ома для участка цепи
и
формулы для сопротивления проводника
получаем
выражение для средней скорости
направленного движения электронов
,
из которого следует, что
не
зависит от диаметра провода. Таким
образом, если взять медный провод
диаметром 2d
той
же длины l
и увеличить напряжение в 4 раза, то
средняя скорость направленного движения
электронов вдоль проводника увеличится
в 4 раза.
№2 Напряжение на концах медного провода диаметром d и длиной l равно U. Если, не меняя напряжения U, увеличить длину провода в 2 раза, то средняя скорость направленного движения электронов вдоль проводника …
О
твет:
уменьшится
в 2 раза
№3 На рисунке показана зависимость силы тока в электрической цепи от времени. Наибольший заряд протечет через поперечное сечение проводника в промежутке времени _______ с.
Решение:
По
определению сила тока в цепи
.
Отсюда
, где dq–
заряд, прошедший через
поперечное сечение проводника за
бесконечно малый промежуток времени
dt.
Заряд, прошедший за определенный
промежуток времени, можно определить
по формуле
.
Используя геометрический смысл
определенного интеграла, приходим
к выводу, что наибольший заряд протечет
через поперечное сечение проводника
в промежутке времени 5–10 с.
№4
На
рисунке показана зависимость силы тока
в электрической цепи от времени. Заряд
(в мКл),
протекающий через поперечное сечение
проводника в промежутке времени
, равен
Ответ: 75
№5 Маленьким электрокипятильником можно вскипятить в автомобиле стакан воды для чая или кофе. Напряжение аккумулятора 12 В. Если он за 5 мин нагревает 200 мл воды от 10 до 100°С, то сила тока (в А), потребляемого от аккумулятора, равна (Теплоемкость воды равна 4200 Дж/кг.К.)
Решение:
Согласно
закону Джоуля – Ленца
.
Приравнивая это количество теплоты к
количеству теплоты, необходимому для
нагревания воды до температуры кипения,
получим:
.
Отсюда
.
№
6
На
рисунке представлены результаты
экспериментального исследования
зависимости силы тока в цепи от значения
сопротивления, подключенного к источнику
постоянного тока. ЭДС источника и его
внутреннее сопротивление соответственно
равны …
Ответ. 12 В, 1 Ом
№
7
На графике представлена зависимость
плотности тока в проводнике от
напряженности электрического поля.
Удельное сопротивление проводника в
единицах Ом
равно…
Решение.
Согласно
закону Ома в дифференциальной форме,
плотность тока в проводнике равна
удельное
сопротивление материала,
напряженность
электрического поля в проводнике. Взяв
любое значение напряженности поля и
соответствующее ему значение плотности
тока и графика, можно определить удельное
сопротивление материала:
Ом