Полезная информация для электромехаников / Волькенштейн_1985

в сети, если диаметр медных подводящих проводов d—

=1,5 см.

10.42.От генератора с э.д.е. ^ = 1 1 0 В требуется пере­ дать энергию на расстояние /=250 м. Потребляемая мод­ ность Р = 1 кВт. Найти минимальное сечение S медных подводящих проводов, если потери мощности в сети, не

должны превышать 1%.

10.43.В цепь включены последовательно медная и стальная проволоки одинаковых длины н диаметра. Найти: а) отношение количеств теплоты, выделяющихся в этих проволоках; б) отношение падений напряжения на этих проволоках.

10.44.Решить предыдущую задачу для случая, когда

проволоки включены параллельно.

" 10.45. Элемент с э.д.е. <£=6 В дает максимальный ток 1—3 А. Найти наибольшее количество теплоты Qx, которое может быть выделено во внешнем сопротивлении в единицу времени.

10.46. Батарея с э.д.е,. <£=240 В и внутренним сопро­ тивлением /= 1 Ом замкнута на внешнее сопротивление R = 23 Ом. Найти полную мощность Р 0, полезную мощность

Ри к.п.д. т] батареи.

10.47.Найти внутреннее сопротивление г генератора, если известно, что мощность Р, выделяющаяся во внешней

построить график зависимости от внешнего сопротивления R цепи: к.п.д. т] элемента, полной мощности Р0 и полезной мощности Р. Кривые построить для значений внешнего со­ противления R, равных; 0, г, 2г, Зг, Аг и 5г, где г — вну­ треннее сопротивление элемента.

142

10.50. Элемент замыкают сначала на внешнее сопротив­ ление R i—2 Ом, а затем на внешнее сопротивление Р *= = 0,5 Ом. Найти э.д.с. $ элемента и его внутреннее сопро­ тивление г, если известно, что в каждом из этих случаев мощность, выделяющаяся во внешней цепи, одинакова и равна Р = 2,54 Вт.

10.51. Элемент с э.д.с. $ = 2 В н внутренним сопротив­ лением г=0,5 Ом замкнут на внешнее сопротивление Р. Построить график зависимости от сопротивления R: тока I в цепи, падения потенциала U во внешней цепи, полезной мощности Р и полной мощности Р 0. Сопротивление R взять

впределах 0<1Р < 4 Ом. через каждые 0,5 Ом.

10.52.Элемент с э.д.с. 8 и внутренним сопротивлением г замкнут на внешнее сопротивление R. Наибольшая мощ­

ность, выделяющаяся во внешней цепи, Р = 9 Вт. При этом

(рис. 35). На сопротивлении R{ выделяется мощность P i=

= 100 Ом (рис. 36). На сопротивлении P i выделяется мощ­ ность P f = 16 Вт. Найти э.д.с. 8 батареи, если известно, что падение потенциала на сопротивлении Р 3 равно 7/3=40 В.

143

лампочки меняется при нагревании от 30 до 300 Ом. На сколько меняется при этом разность потенциалов U на лам­ почке, если подвижный контакт с стоит на середине потен­ циометра? На сколько меняется при этом мощность Р, по­ требляемая лампочкой?

10.58. Разность потенциалов между точками А и В рав­ на U= 9 В. Имеются два проводника с сопротивлениями /?!=5 Ом и Д 2= 3 Ом. Найти количество теплоты Qx, вы­ деляющееся в каждом проводнике в единицу времени, если проводники между точками А и В соединены: а) последова­ тельно; б) параллельно.

10.59. Две электрические лампочки с сопротивлениями /?!=360 Ом и а=240 Ом включены в сеть параллельно.

'“Какая из лампочек потребляет ббль-

Г~1 шую мощность? Во сколько раз?

=10°С.

10.62.Какую мощность Р потребляет нагреватель элек­ трического чайника, если объем К=1 л воды закипает через

10.63.На плитке мощностью /’=0,5 кВт стоит чайник,

вкоторый налит объем К=1 л воды при £0= 16 °С. Вода в чай­ нике закипела через время т=20 мин после включения

плитки. Какое количество теплоты Q потеряно при этом на нагревание самого чайника, на излучение й т. д.?

10.64. Нагреватель электрической кастрюли имеет две одинаковые секции с сопротивлением /?=20 Ом каждая. Через какое время т закипит объем К=2,2 л воды, если: а) включена одна секция; б) обе секции включены последо­ вательно; в) обе секции включены параллельно? Начальная температура воды /0= 16 QC, напряжение в сети {/—ПО В, к.п.д. нагревателя л=85% .

144

10.65. Нагреватель электрического чайника имеет две секции. При включении одной из них вода в чайнике заки­ пит через время t j —15 мин, при включении другой — через время та=30 мин. Через какое время т закипит вода в чай­ нике, если включить обе секции: а) последовательно; б)’параллельно?

10.66. Нагреватель электрического чцйника сопротив­ лением Ri включен в цепь, как показано на рис. 39. Э.д.с. батареи <£=120 В, сопротивление Д 2=Ю Ом. Амперметр показывает ток 1=2 А. Через какое время т закипит объем К = 0,5л воды? Начальная температура воды t0= 4°С. К.п.д. нагревателя г|=76%.

. 10.67. Калориметр имеет спираль сопротивлением Ri, которая включена в цепь, как показано на рис. 40. Э.д.с. батареи <£ = 110 В, к.п.д. спирали rj =80%. В калориметр налита масса т= 500 г керосина. Амперметр показывает ток 1=2 А, вольтметр показывает напряжение б/= 10,8 В. Каково сопротивление R i спирали? Найти удельную тепло­ емкость с керосина, если за время т= 5 мин пропускания

ратура воды t0—23°С. Найти к.п.д. т] нагревателя.

10.69. Для отопления комнаты пользуются электриче­ ской печью, включенной в сеть напряжением 17=120 В. Комната теряет в единицу времени .количество теплоты QT= 8 7,08 МДж/сут. Требуется поддерживать температуру комнаты постоянной. Найти: а) сопротивление R печи;

145

б) длину I нихромовой проволоки диаметром d= 1 мм, не­ обходимой для обмотки такой печи; В) мощность Р печи.

10.70. Температура водяного термостата объемом- V— =1 л поддерживается постоянной при помрщи нагревателя модностью Р~26 Вт. На нагревание воды тратится 80% этой мощности. На сколько понизится температура воды в термостате за время т = 10 мин, если нагреватель выклю­

ческой энергией в месяц (30 дней), если ежедневно в течение времени т= 6 ч горят две 120-вольтовых лампочки, потреб­ ляющие ток /= 0 ,5 А? Кроме того, ежедневно кипятится объём К=3 л воды. Начальная температура воды f0=10°C. Стоимость 1 кВт-ч энергии принять равной 4 коп. К.п.д. нагревателя Г|=80%.

10.72. Электрический чайник, содержащий объем К= =600 см3 воды при if0= 9 °С, забыли выключить. Сопротив­ ление нагревателя чайника # = 16Юм. Через какое время т после включения вода в чайнике выкипит? Напряжение в сети t/=120 В, к.п.д. нагревателя п =60% .

10.73. В ртутном диффузионном насосе в единицу вре­ мени испаряется масса mt =100 г/мин ртути. Каково долж­ но быть сопротивление R нагревателя насоса, если он вклю­ чается- в сеть напряжением 17=127 В? Удельная теплота парообразования ртути <7=296 кДж/кг.

10.74. В цепь, состоящую из медного провода площадью поперечного сечения St=3 мм2, включен свинцовый предо­ хранитель площадью поперечного сечения S a= l мма. На какое повышение температуры Д4 медного провода при ко­

146

10.77.Э.д.с. элементов & = 2,1 В и <£,= 1,9 В, сопро­ тивления #*=45 Ом, Я ,= 10 Ом и #8=10 Ом (рис. 42). Найти токи /j во всех участках цепи.

10.78.Какая разность потенциалов U получается на зажимах двух элементов, включенных параллельно, если их э.д.с._#1=1,4 В и <8ь—1,2 В и внутренние сопротивления г*=0,6 Ом

иг2=0,4 Ом?

10.79.Два элемента с одинаковы­

10.81.Батареи имеют э. д. с. <£i=110 В и<£а=220 В, со­ противления # ! = # а= 100 Ом, #з=500 Ом (рис. 44). Найти показание амперметра.

10.82.Батареи имеют э.д.с. ^*i=2 В и <£а=4 В, сопро­ тивление #1=0,5 Ом (рис. 44). Падение потенциала на сопротивлении # а равно t/a= l В (ток через # 2 направлен справа налево). Найти показание амперметра.

10.83.Батареи имеют э.д.с. <£\=30 В и <£2= 5 В, сопро­ тивления # а= 10 Ом, #з=20 Ом (рис. 44). Через амперметр течет ток 1=1 А, направленный от # 3 к #*. Найти сопро­ тивление # 1. _

10.84.Батареи имеют э.д.с. <£i=2 В и <£а=1 В, сопро­ тивления # i= l кОм, # а=0,5кО м и #з=0,2 кОм, сопро­

тивление амперметра # л=0,2 кОм (рис. 45)..Найти пока­ зание амперметра.

10.85. Батареи имеют э.д.с. <£\=2 В и <£а= 3 В, со­ противление #з=1,5 кОм, сопротивление амперметра

147

^ = 0 ,5 , кОм (рис. 45). Падение потенциала на сопротивле­

10.87.Батареи имеют э.д.с. <§i=<oi~<§&=§ В, сопро­ тивления R i=20 Ом, 7?а=12 Ом (рис. 46). При коротком замыкании верхнего узла схемы с отрицательным зажимом батарей через замыкающий провод течет ток 7=1,6 А. Най­ ти токи 7г во всех участках цепи и сопротивление R3.

10.88.В схеме, изображенной на рис. 46, токи 74 и 73 направлены справа налево, ток 7а — сверху вниз. Падения

Р и с. 48.

амперметр течет ток 7=1,5 А, направленный снизу вверх. Найти э.д.с. . £х и $ 2>а также токи 7а и 73, текущие через сопротивления 7?а и R 3.

10.91, Два одинаковых элемента имеют э.д.с.

= 2 В и внутренние сопротивления r i= r a=0,5 Ом (рис. 48).’

148

Найти токи h и / 2, текущие через сопротивления i?r= 0 ,5 Ом

7?а= 2 Ri (рис. 49). Во сколько раз ток, текущий через вольт­ метр, больше тока, текущего через сопротивление /?2?

10.93. Батареи имеют э.д.с. S i= S 2=110 В, сопротивле­

10.95. Элементы имеют э.д.с. ^ I = ^ 2=1,5B и внутрен­ ние сопротивления /i = r 2=0,5 Ом, сопротивления R I = R 2= = 2 Ом и R 3= l Ом, сопротивление амперметра RA=3 Ом (рис. 50). Найти показание амперметра.

10.96. Элемент имеет э. д. с. <£=200 В, сопротивления

Д т = 99 мг? Площадь пластинки! 5= 25 см2, плотность тока /=200 А/м2. Найти толщину d слоя меди, образовавшегося на пластинке.

10.99. При электролизе медного купороса за время т = = 1 ч выделилась масса т = 0 ,5 г меди. Площадь каждого электрода 5=75 см2. Найти плотность тока /.

149

сечения 5 = 7 см2. Эквивалентная концентрация раствора

10.111. Трубка длиной /= 3 см и площадью поперечного сечения 5= 10 см* заполнена раствором CuS04. Эквивалент­ ная концентрация раствора г|=0,Гмоль/л, сопротивление R = 38 Ом. Найти эквивалентную проводимость Л раствора.

10.112. Удельная проводимость децинормального рас­ твора соляной кислоты а=3,5 См/м. Найти степень диссо­ циации а.

10.113. Найти число ионов п каждого знака, находящих­ ся в единице объема рагствора предыдущей задачи.

10.114. При освещении сосуда с газом рентгеновскими лучами в единице объема в единицу времени ионизуется число молекул У=101в м-3-с-1. В результате рекомбина­ ции в сосуде установилось равновесие, причем в единице

ван. Число ионов каждого знака в единице объема газа п =

10.116. Площадь каждого электрода ионизационной ка­ меры 5=0,01 м2, расстояние между ними d= 6,2 см. Найти ток насыщения / н в такой камере, если в единице объема в единицу времени образуется число однозарядных ионов каждого знака Л/=10х5 м-3-с-1.

10.117. Найти наибольшее возможное число ионов п каждого знака, находящихся в единице объема камеры пре­ дыдущей задачи, если коэффициент рекомбинации у= = 10-12 м3/с.

10.118. Найти сопротивление R трубки длиной 1=84 см и площадью поперечного сечения 5 = 5 мм2, если она за­ полнена воздухом, ионизованным так, что в единице объема при равновесии находится п=1013 м-3 однозарядных ионов каждого знака. Подвижности ионов «+ = 1,3-10"4 м2/(В-с) и м_ = 1,8-10-4 м2/(В-с).

10.119. Какой ток / пойдет между электродами иониза­

151