3. Законы постоянного тока (зпт)

3.1. Расчетные формулы по теме «зпт»

• –определение силы тока.

• –определение плотности тока.

• –плотность и сила тока в металлическом проводнике, где n – число свободных электронов в единице объёма (м ^-3), υ – дрейфовая скорость электронов (м/с).

• –сопротивление однородного линейного проводника.

• –зависимость сопротивления металлов от температуры, α = 1/273 К ^-1.

• –зависимость удельного электрического сопротивления металлов от температуры, α = 1/273 К ^-1.

• –определение температурного коэффициента сопротивления металлического проводника.

• (См) – проводимость проводника.

• (См/м) – удельная электрическая проводимость вещества проводника.

• (А) – закон Ома для однородного участка цепи.

• Последовательное соединение проводников: .

• Параллельное соединение проводников: .

• –теплота, выделившаяся в проводнике за промежуток времени τ (закон Джоуля-Ленца).

• (Вт) – мощность тока.

• –закон Ома для однородного участка цепи в дифференциальной форме.

• –удельная тепловая мощность тока.

• –определение ЭДС, действующей в цепи.

• –напряжение на участке цепи 1–2.

• –обобщённый закон Ома для неоднородного участка цепи.

• –закон Ома для замкнутой цепи.

• –сила тока при последовательном соединении n одинаковых источников тока.

• –сила тока короткого замыкания источника тока.

• –КПД источника тока.

• –первое правило Кирхгофа.

• –второе правило Кирхгофа.

• –закон электролиза (закон Фарадея).

• –сопротивление шунта R к амперметру, r – внутреннее сопротивление амперметра.

• –добавочное сопротивление R к вольтметру, r – внутреннее сопротивление вольтметра.

3.2. Тестовые задания по теме зпт

ЗПТ 1. По проводнику течет постоянный ток. Длина проволоки 𝓁, ее диаметр d, удельное сопротивление ρ, температура t, время . Проводили два опыта. В проводнике изменили параметры проволоки и тока. Во сколько раз изменятся параметры тока: 1) – плотность тока, 2)w – удельная мощность тока, 3) E – напряженность электрического поля в проводнике, 4) Q – количество теплоты, выделяемое в проводнике, 5) q – электрический заряд, проходящий по проводнику, если во втором опыте изменить задаваемые параметры: 𝓁 ↓ 2, Р ↑ 8, τ ↑ 2, S =, ρ =, t = ?

Ответы: ↑ 4,w ↑ 16, E ↑ 4, Q ↑ 16, q ↑ 8.

Задаваемые параметры: 𝓁, d, ρ, U, E, ω, P, t, τ.

ЗПТ 2. Подключение ламп. На цоколе первой (А) лампы написано 220 В, 440 Вт; на цоколе второй (Б) 220 В, 110 Вт. Обе лампы одновременно сначала были подключены в сеть 220 В последовательно (1), а затем во втором опыте в другую цепь 220 В подключены параллельно (2). Параметры ламп: S₁ = S₂, ρ₁ = ρ₂, U₁ = U₂. Допустить, что сопротивление спиралей ламп не зависит от силы тока. Во сколько раз (I₂/I₁) изменятся параметры тока, проходящего через всю цепь: 1) I – сила тока, 2) P – мощность тока, 3) Q – количество теплоты, выделившееся в цепи, 4) q – заряд, проходящий по цепи, 5) R – электрическое сопротивление, если во втором опыте: τ ↑ 3, t = ?

Ответы: I ↑ 10, P ↑ 10, Q ↑ 30, q ↑ 30, R ↓ 10.

Задаваемые параметры: U, R, τ, P.

ЗПТ 3. Соединение проводников. В первом опыте n проводников с равными электрическими сопротивлениями подключены в первую цепь последовательно (1). Во втором опыте из них только k проводников подключены во вторую цепь параллельно (2). Напряжение U, удельное сопротивление ρ, размеры 𝓁 и S проводников в обоих опытах одинаковы. Допустить, что сопротивление проводников не зависит от силы тока. Во сколько раз изменятся параметры электрического тока, проходящего через один проводник (I₂/I₁): 1) I – сила тока, 2) j – плотность тока, 3) Р – мощность тока, 4) Q – количество теплоты, выделившейся в проводнике, 5) q – электрический заряд, проходящий по проводнику, если во втором опыте время прохождения тока τ ↑ 2?

Дано: n = 6, k = 4, τ ↑ 2; U =; ρ =; 𝓁 =; S = ?.

Ответы: I ↑ 6, j ↑ 6, Р ↑ 36, Q ↑ 72, q ↑ 12.

Задаваемые параметры: n, k, τ.

ЗПТ 4. Добавочное сопротивление к вольтметру. Для увеличения пределов измерения вольтметра r (1) во втором опыте к вольтметру подключили добавочное сопротивление R₁ (2). Напряжение U =. Допустить, что сопротивление проводников не зависит от силы тока. Во сколько раз (I₂/I₁) изменятся параметры тока в цепи вольтметра и добавочного сопротивления (2) по сравнению с аналогичными параметрами тока, проходящего через один вольтметр (1), но без добавочного сопротивления: 1) I – сила тока, 2) Р – мощность тока, 3) Q – количество теплоты, выделившееся в цепи, 4) q – электрический заряд, проходящий по цепи, 5) R – электрическое сопротивление цепи, если во втором опыте время прохождения тока τ ↑ 20? Дано: U =, τ ↑ 20, r = 4 Ом, R₁ = 4 Ом.

Ответы: I ↓ 2, Р ↓ 2, Q ↓ 40, q ↓ 40, R ↑ 2.

Задаваемые параметры: R₁, r, τ.

ЗПТ 5. Шунт к амперметру. Для увеличения пределов измерения амперметра r во втором опыте к амперметру подключили шунт R₁. Напряжение U =. Допустить, что сопротивление проводников не зависит от силы тока. Во сколько раз (I₂/I₁) изменятся параметры тока в цепи амперметра и шунта (2) по сравнению с аналогичными параметрами тока, проходящего через один амперметр (1), но без шунта: 1) I – сила тока, 2) Р – мощность тока, 3) Q – количество теплоты, выделившееся в цепи, 4) q – электрический заряд, проходящий по цепи, 5) R – электрическое сопротивление цепи, если во втором опыте τ ↑ 2, U = ?

Дано: r = 1 Ом, R₁ = 0,1 Ом, τ ↑ 2.

Ответы: I ↑ 10, Р ↑ 10, Q ↑ 20, Q ↑ 20, R ↓ 10.

Задаваемые параметры: R₁, r, τ.

ЗПТ 6. Два проводника (ρ₁ = ρ₂) соединены последовательно (параллельно) и подключены к источнику постоянного тока. Длина 𝓁 ₁ = 𝓁 ₂ , (𝓁 ₁ > 𝓁 ₂), (𝓁 ₁ < 𝓁 ₂), площадь сечения S₁ = S₂, (S₁ > S₂), (S₁ < S₂). Сравните параметры тока в проводниках: 1) I₁ и I₂, 2) j₁ и j₂, 3) E₁ и E₂, 4) w₁ и w₂, 5) G₁ и G₂; 1) R₁ и R₂, 2) P₁ и P₂, 3) Q₁ и Q₂, 4) q₁ и q₂, 5) σ₁ и σ₂ .