- •Электромагнетизм
- •Законы постоянного тока
- •Магнитное поле в вакууме
- •Законы постоянного тока. (Задачи № 1 — 25) Задача 1
- •Задача 2
- •Задача 3
- •Задача 4
- •Задача 5
- •3. Сила Ампера. Работа тока в магнитном поле. (Задачи №51 —75)
- •Задача 6
- •Задача 7
- •Задача 8
- •4. Сила Лоренца. Движение частиц в магнитном и электрическом полях. (Задачи № 75 —100)
- •Задача 9
- •Задача 10
- •5. Дополнительные задачи
- •Задачи для самостоятельного решения Законы постоянного тока
- •Индукция магнитного поля
- •Сила Ампера. Работа тока в магнитном поле
- •Сила Лоренца. Движение частиц в магнитном и электрическом полях
- •Дополнительные задачи
- •Справочные материалы
- •1. Некоторые универсальные физические постоянные
- •2. Приставки для обозначения кратных и дольных единиц
Законы постоянного тока. (Задачи № 1 — 25) Задача 1
Цепь состоит из трех последовательно соединенных проводников. Сопротивление первого проводника 4 Ом, второго — 6 Ом. Напряжение на концах третьего проводника равно 4 В. Общее напряжение на проводниках 24 В. Найти силу тока в цепи и напряжение на концах первого и второго проводников.
Рис. 1
Рис.2
Дано: Решение
R1 = 4 Ом Так как соединение проводников последовательное, то сопротивление
R2 = 6 Ом R12 = R1+ R2 = 4 0м + 6 0м = 10 Ом.
U3 = 4 В U = 24 В
Суммарное напряжение на первом и втором участке:
I -? U12= U- U3 = 24 В - 4 В = 20 В.
U1,U2 -? По закону Ома для участка цепи сила тока.
I = = = 2A
Тогда напряжение на первом проводнике
U1 = IR1=2А· 4 Ом = 8 В,
на втором проводнике
U2 = IR2=2А· 6 Ом = 12 В.
Проверка: U = U1 + U2 + U3 = 8 +12 + 4 = 24 (В).
Ответ: I=2А; U2 =8 В; U3 =12 В.
Задача 2
Сопротивление R1 =2 Ом и R2 =3 Ом соединены параллельно. К ним последовательно присоединено сопротивление R3 = 1 Ом. Определить мощность, выделяющуюся на каждом сопротивлении, если общее напряжение в цепи равно U = 4,4 В.
Рис. 2
Рис.1
Дано: Решение
R1 = 2 Ом Найдем общее сопротивление:
R2 = 3 Ом R==1 Ом + 1,2 Ом = 2,2 Ом.
R3 = 1 Ом
U=4,4B Общий ток:
P1,P2,P3 -? I=I3= 2A
P3=I32R3=22A2·1 Ом = 4 Вт.
Напряжение на первом и втором резисторах:
U1=U2= = U - I3 R3= 4,4 В - 2 А • 1 Ом = 2,4 В.
Тогда, P1=== 2,88 Вт,P2= = 1,92 Вт.
Ответ: P1 = 2,88 Вт; Р2 = 1,92 Вт; P3 = 4 Вт.
Задача 3
Электрокипятильник со спиралью сопротивлением 160 Ом поместили в сосуд, содержащий 0,5 кг воды при температуре 20°С, и включили в сеть напряжением 220 В. Через 20 минут кипятильник выключили. Сколько воды выкипело, если КПД кипятильника 80 %?
Дано: Решение
R=160 Ом По определению КПД:
m=0, 5 кг (1)
t°=20°C
t°k =100°C где Qзатр= (2)
U =220B
t=1200c — количество теплоты, выделяемое спиралью электрокипятильника.
η=80%
m1─? Количество теплоты, сообщенное воде Q=Q1+Q2, где Q1 = cm cm (t°k-t°)- количество теплоты, необходимое для нагревания всей массы воды до температуры кипения и Q2 = m1r— количество теплоты, необходимое для испарения массы т1.
То есть,
Q =cm (t°k-t°)+m1r. (3)
Здесь с = 4,2 • 103 Дж/ кг · К ─ удельная теплоемкость воды и
r = 2,3 · 106 Дж/ кг — удельная теплота парообразования воды.
Из выражения (1), с учетом формул (2) и (3), получаем:
т1 =
Ответ: т1 = 0,053 кг. Индукция магнитного поля. (Задачи № 25 — 50)
Указания
При решении этих задач необходимо:
выделить типы токов, создающих магнитное поле (прямой, круговой ток, соленоид);
используя формулы (см. пп. 6—10 с, 4—5), определить величину и направление вектора магнитной индукции (вектора напряженности магнитного поля), создаваемой этими токами;
для составления уравнений применить принцип суперпозиции и определить результирующую индукцию (напряженность).