33

Министерство образования и науки Российской Федерации

Тверской государственный технический университет

­­­­­­­­­­­­­­­­­

Кафедра теплофизики

З А Д А Ч И П О Ф И З И К Е

Часть 2

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Методические указания к расчетно-графическим работам

Тверь 2004

Предназначены для студентов первого и второго курсов дневного отделения факультетов ПИЭ и АС. Содержат условия задач, предлагаемых при выполнении расчетно-графических работ, необходимые справочные данные и список рекомендуемой литературы.

Обсуждены и рекомендованы к печати на заседании кафедры теплофизики (протокол № 7 от 28 июня 2003 г.)

Составители: Кривенко И.В., Испирян С.Р., Курова М.С.

 Тверской государственный

технический университет, 2004

 Кривенко И.В., Испирян С.Р. ,Курова М.С.

Тема 1. Постоянный электрический ток

1. ЭДС батареи  = 80 В, внутреннее сопротивление r = 5 Ом. Внешняя цепь потребляет мощность Р = 100 Вт. Определить: 1) силу тока I в цепи; 2) напряжение U, под которым находится внешняя цепь;

3) сопротивление R внешней цепи.

2. От батареи, ЭДС которой  = 600 В, требуется передать энергию на расстояние l = 1 км. Потребляемая мощность в нагрузке Р = 5 кВт. Найти потери мощности в сети, если диаметр медных подводящих проводов (удельное сопротивление меди  = 1,710^-8 Омм) d = 0,5 см. Внутренним сопротивлением цепи пренебречь. Ток I в цепи не должен превышать 10 А.

3. Определить число электронов, проходящих за время t = 1 с через поперечное сечение железной проволоки (удельное сопротивление железа  = 8,710^-8 Омм) площадью S = 1 мм², длиной l = 20 м при разности потенциалов на ее концах U = 16 В.

4. ЭДС батареи  = 24 В. Наибольшая сила тока, которую может дать батарея, I_max = 10 А. Определить максимальную мощность P_max, которая может выделяться во внешней цепи.

5. При внешнем сопротивлении R₁ = 8 Ом сила тока в цепи I₁ = 0,8 А, при сопротивлении R₂ = 15 Ом сила тока I₂ = 0,5 А. Определить силу тока короткого замыкания I_кз источника тока.

6. ЭДС батареи  = 12 В. При силе тока I = 4 А коэффициент полезного действия батареи  = 0,6. Определить внутреннее сопротивление r батареи.

7. Резистор сопротивлением R = 6 Ом подключен к двум параллельно соединенным источникам тока с ЭДС ₁ = 2,2 В и ₂ = 2,4 В и внутренними сопротивлениями r₁ = 0,8 Ом и r₂ = 0,2 Ом. Определить силу тока I в этом резисторе и сопротивление U на его зажимах.

8. О пределить силу тока в каждом элементе (рис.1) и падение напряжения на сопротивлении R, если ₁ = 12 В,

r₁ = 1 Ом, ₂ = 6 В, r₂ = 20 Ом.

9. На концах медного провода (удельное сопротивление меди

 = 1,710^-8 Омм) длиной l = 5 м поддерживается напряжение U = 1В.

Определить плотность тока j в проводе.

10. Два источника тока с электродвижущими силами ₁ = 12 В и ₂ = 8 В и внутренними сопротивлениями r₁ = 4 Ом и r₂ = 2 Ом, а также проводник R =20 Ом соединены, как показано на рис.2. Определить силы токов, текущих через резистор R и источники ЭДС.

11. Две батареи с электродвижущими силами ₁ = 12 В, ₂ = 24 В и внутренними сопротивлениями r₁ = 2 Ом, r₂ = 6 Ом, а также проводник R =16 Ом соединены, как показано на рис.2. Определить силу тока в батареях и проводнике.

12. Три р езистора с сопротивлениями R₁ =6 Ом, R₂ =3 Ом и R₃ =2 Ом, а также источник тока с электродвижущей силой ₁ = 2,2 В соединены, как показано на рис. 3. Определить ЭДС  источника, который нужно подключить между точками А и В, чтобы в проводнике сопротивлением R₃ шел ток I₃=1 А в направлении, указанном стрелкой. Внутренними сопротивлениями источников тока пренебречь.

12. Определить разность потенциалов между точками А и В (рис.4), если ₁ = 8 В, ₂ = 6 В, R₁ =4 Ом, R₂ =6 Ом и R₃ =8 Ом. Внутренними сопротивлениями источников тока пренебречь.

12. Определить силу тока I₃ (рис.5) в проводнике сопротивлением R₃ и напряжением U₃ на его концах, если ₁ = 6 В, ₂ = 8 В, R₁ = 4 Ом,

R₂ = 8 Ом и R₃ = 6 Ом. Внутренними сопро-

тивлениями источников тока пренебречь.

12. Элемент с ЭДС  = 6 В и внутренним сопротивлением r = 1,5 Ом замкнут на внешнее сопротивление R = 8,5 Ом. Найти: 1) силу тока в цепи; 2) падение напряжения во внешней цепи и внутри элемента; 3) кпд элемента.

12. Резистор сопротивлением R₁ =5 Ом, вольтметр и источник тока соединены параллельно. Вольтметр показывает напряжение U₁ = 10 В. Если заменить резистор другим с сопротивлением R₂ = 12 Ом, то вольтметр покажет напряжение U₂ = 12 В. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока. Сопротивление вольтметра считать бесконечно большим.

12. Определить силу тока в цепи, состоящей из двух элементов с ЭДС

₁ = 1,6 В и ₂ = 1,2 В и внутренними сопротивлениями r₁ = 0,6 Ом и

r₂ = 0,4 Ом, соединенных одноименными полюсами. Сопротивлением

соединительных проводов пренебречь.

12. Три батареи с ЭДС ₁ = 8 В, ₂ = 3В и ₃ = 4В с одинаковыми внутренними сопротивлениями r = 2 Ом каждая соединены одноименными полюсами. Пренебрегая сопротивлением соединительных проводов, определить силы токов, идущих через батареи.

12. О пределить напряжение U на реостате сопротивлением R = 3 Ом (рис.6), если ЭДС источников тока равны ₁ = 5 В, ₂ = 3 В, а их внутренние сопротивления - r₁ = 1 Ом, r₂ = 0,5 Ом.

12. Два источника с одинаковыми ЭДС  = 2 В и внутренними сопротивлениями r = 0,5 Ом соединены последовательно. При каком внешнем сопротивлении потребляемая полезная мощность будет максимальной?

12. В сеть с напряжением U = 100 В включили резистор с сопротивлением R₁ = 2 кОм и вольтметр, соединенные последовательно. Показание вольтметра - U₁ = 80 В. Когда резистор заменили другим, вольтметр показал U₂ = 60 В. Определить сопротивление R₂ другого резистора.

12. В электрической цепи (рис.7) R₁ = 100 Ом,

R₂ = 50 Ом, R₃ = 20 Ом, ЭДС элемента ₁ = 2 В.

Гальванометр регистрирует ток I₃ = 50 мА,

идущий в направлении, указанном стрелкой.

Определить ЭДС ₂ второго элемента.

Сопротивлением гальванометра и внутренними

сопротивлениями элементов пренебречь.

12. ЭДС батареи  = 60 В, внутреннее сопротивление r = 3 Ом. Внешняя цепь потребляет мощность Р = 90 Вт. Определить: 1) силу тока I в цепи; 2) напряжение U, под которым находится внешняя цепь;