13.5. Работа и мощность источника тока
13.5.1. Как вычисляются мощность и количество теплоты, выделяющиеся на внешней и внутренней частях электрической цепи?
13.5.2. Как вычисляется мощность источника тока?
13.5.3. Как вычисляется работа источника тока?
13.5.4. Что понимают под КПД источника тока?
13.5.5. Как КПД источника тока зависит от параметров электрической цепи?
1
3.5.6. На
участке цепи, содержащем источник
постоянного тока с ЭДС величиной 2,4 В
и внутренним сопротивлением, равным
1,3 Ом, течет постоянный ток 4,5 А в
направлении от точки 1 к точке 2. Определите
мощность тока на этом участке. ( 24 Вт )
13.5.7. К источнику тока с внутренним сопротивлением 2,0 Ом подсоединили лампочку, сопротивление которой составляет 78 Ом. При этом в источнике тока за 30 минут выделяется количество теплоты, равное 44 Дж. Определите ЭДС источника тока. ( 28 В )
13.5.8. При подключении к источнику постоянного тока с внутренним сопротивлением, равным 2,0 Ом, резистора с сопротивлением величиной 4,0 Ом напряжение на зажимах источника уменьшается до значения 6,0 В. Какая тепловая мощность выделяется в источнике тока? ( 4,5 Вт )
13.5.9. К источнику постоянного тока с ЭДС, равной 24 В, подключили резистор. Определите внутреннее сопротивление источника тока, если на резисторе выделяется тепловая мощность величиной 9,0 Вт, а напряжение на резисторе составляет 21 В. ( 7,0 Ом )
13.5.10. Два резистора, сопротивления которых равны 21 и 24 Ом, соединены последовательно и подключены к источнику постоянного тока с ЭДС величиной 12 В и внутренним сопротивлением, равным 1,4 Ом. Определите мощность, развиваемую источником тока. ( 3,1 Вт )
13.5.11. Два резистора с сопротивлениями 10 и 30 Ом соединены параллельно и подключены к источнику постоянного тока с ЭДС величиной 8,5 В и внутренним сопротивлением, равным 1,0 Ом. Вычислите мощность, выделяющуюся на внешнем участке цепи. ( 7,5 Вт )
13.5.12. Два резистора с сопротивлениями 12 и 20 Ом соединены параллельно и подключены к постоянного тока с ЭДС, равной 16 В, и внутренним сопротивлением величиной 0,5 Ом. Определите мощность, выделяющуюся в этой цепи. ( 32 Вт )
13.5.13. К батарее с ЭДС, равной 18 В, и внутренним сопротивлением величиной 2,0 Ом подсоединили три одинаковых кипятильника так, чтобы как можно быстрее вскипятить воду. Какая тепловая мощность выделяется в батарее, если сопротивление каждого кипятильника равно 54 Ом? ( 1,6 Вт )
13.5.14. К аккумулятору с внутренним сопротивлением, равным 2,50 Ом, подключили резистор, сопротивление которого составляет 15,0 Ом. Затем параллельно этому резистору подключили второй такой же. Во сколько раз увеличится мощность, выделяющаяся на нагрузке? ( 1,53 )
13.5.15. К клеммам источника постоянного напряжения через реостат подключена лампа, сопротивление которой в 8,0 раз больше сопротивления реостата. Во сколько раз уменьшится мощность, потребляемая этой лампой, когда параллельно ей подключат вторую такую же? Напряжение на клеммах считайте постоянным. ( 1,2 )
13.5.16. При поочередном замыкании аккумулятора на резисторы с сопротивлениями 10 и 40 Ом в них за одно и то же время выделилось равное количество теплоты. Найдите внутреннее сопротивление аккумулятора. ( 20 Ом )
13.5.17. Клеммы источника тока с ЭДС, равной 24 В, один раз замыкают на резистор с сопротивлением 12 Ом, а второй раз – на резистор с сопротивлением 18 Ом. При этом на резисторах выделяется одинаковая тепловая мощность. Определите её величину. ( 9,7 Вт )
13.5.18. Какой ток пойдет по проводам при коротком замыкании, если на электроплитках с сопротивлениями 200 и 500 Ом, подключаемых поочередно к источнику постоянного напряжения, выделяется одинаковая мощность 200 Вт? ( 1,63 А )
13.5.19. Мощности, выделяющиеся на резисторах с сопротивлениями 10,0 и 3,0 Ом при последовательном и параллельном их соединении, одинаковы. Найдите внутреннее сопротивление источника постоянного тока, к которому подключались резисторы. ( 5,5 Ом )
13.5.20. Когда к источнику постоянного тока, внутренним сопротивлением которого можно пренебречь, поочерёдно присоединили два разных резистора, выделяемая в них тепловая мощность была равна 30 и 60 Вт. Какой будет тепловая мощность, если замкнуть источник на оба резистора, соединённые последовательно? ( 20 Вт )
13.5.21. При подключении к электрической батарее двух одинаковых резисторов с сопротивлениями по 15 Ом вначале параллельно, а затем последовательно выделяемая во всей цепи тепловая мощность уменьшилась в 2,3 раза. Определите внутреннее сопротивление батареи. ( 9,8 Ом )
13.5.22. Если электрическую батарею постоянного тока замкнуть на резистор с сопротивлением, равным 5,2 Ом, то сила тока в цепи составит 2,4 А. Ели эту же батарею замкнуть на резистор с сопротивлением, равным 8,6 Ом, то сила тока в цепи будет составлять 1,6 А. Какая тепловая мощность рассеивается внутри батареи в первом случае? ( 9,2 Вт )
13.5.23. При силе тока величиной 4,0 А во внешней цепи батареи аккумуляторов выделяется мощность, равная 18 Вт, а при силе тока 2,0 А – равная 10 Вт. Определите ЭДС батареи. ( 5,5 В )
13.5.24. При подключении к клеммам источника постоянного тока нагрузки с сопротивлением величиной 2,0 Ом выделяется полезная мощность, равная 32 Вт, а при подключении нагрузки с сопротивлением величиной 3,0 Ом – равная 27 Вт. Вычислите внутреннее сопротивление источника тока. ( 1,0 Ом )
13.5.25. При подсоединении к источнику постоянного тока резистора с сопротивлением величиной 18 Ом в нём выделяется мощность, равная 18 Вт; при подсоединении резистора с сопротивлением величиной 3,0 Ом выделяемая в нём мощность уменьшается до значения 12 Вт. Найдите ток короткого замыкания источника. ( 2,5 А )
13.5.26. От источника тока с ЭДС величиной 12 кВ электроэнергию передают по проводам с удельным сопротивлением 18 нОм∙м и площадью поперечного сечения величиной 2,4 мм2 на расстояние 12 км. Какая мощность будет выделяться на нагрузке с сопротивлением, равным 3,2 кОм? ( 63 кВт )
13.5.27. От генератора с ЭДС величиной 250 В и внутренним сопротивлением, равным 0,1 Ом, необходимо протянуть к потребителю двухпроводную линию длиной 100 м. Какая минимальная масса алюминия пойдет на изготовление этой линии, если потребитель должен получать мощность 22 кВт при напряжении в цепи потребителя 220 В. ( 15 кг )
13.5.28. Напряжение на зажимах электродвигателя постоянного тока равно 4,6 В при силе тока в цепи 2,1 А. На вал электродвигателя намотана нить. К нити прикреплен брусок, который равномерно перемещается по горизонтальной поверхности на расстояние 6,5 см за время, равное 4,2 с. Определите величину силы трения между бруском и горизонтальной поверхностью, если модуль мощности силы трения составляет 7,8 % от мощности, развиваемой электродвигателем. ( 49 Н )
13.5.29. Определите КПД источника тока, если его внутреннее сопротивление равно 1,0 Ом, а сопротивление нагрузки составляет 9,0 Ом. ( 0,90 )
13.5.30. Источник тока с ЭДС величиной 1,6 В имеет внутреннее сопротивление, равное 0,50 Ом. Найдите КПД источника при токе в цепи 2,4 А. ( 0,25 )
13.5.31. Лампочки, сопротивления которых составляют 3,0 и 12,0 Ом, поочередно подключаются к источнику тока. При этом они потребляют одинаковую мощность. Определите КПД источника тока в каждом случае. ( 0,33; 0,67 )
13.5.32. Первый аккумулятор имеет КПД, равный 50,0%, а второй, замкнутый на такую же нагрузку, имеет КПД величиной 60,0%. Каким будет КПД, если замкнуть на эту же нагрузку оба аккумулятора, соединенные последовательно? ( 37,5 % )