127838-229237

R3 = 6,0 Ом, R4 = 4,0 Ом. Внутренним сопротивлением источника пренебречь.

6.10.Определить ЭДС источника тока и напряжение на участке AB (рис. 1.72), если сила тока, регистрируемая ампермет-

6.11.Два источника с ЭДС E1 = 18 В и E2 =12 В и внутренними сопротивлениями r1 = 0,50 Ом и r2 = 0,80 Ом включены параллельно. Параллельно к ним подключено сопротивление R =10 Ом (рис. 1.73). Определить величины токов во всех ветвях.

Рис. 1.73

141

6.12. Найти величины токов в во всех ветвях (рис. 1.74) и напря-

точников пренебречь.

Рис. 1.76

6.15. Найти величины токов в отдельных ветвях и напряжение на

6.16.Три сопротивления R1 = 5,0 Ом, R2 = 1,0 Ом, R3 = 3,0 Ом, а также источник тока с ЭДС E1 = 1,4 В соединены, как пока-

зано на рисунке 1.78. Определить ЭДС источника тока, который необходимо подключить в цепь между точками A и B , чтобы через сопротивление R3 шел ток силой 1,0 А в на-

правлении, указанном стрелкой. Сопротивлением источника тока пренебречь.

6.17. Определить силу тока в сопротивлении R3 (рис. 1.79) и напряжение на концах этого сопротивления, если E1 = 4,0 В, E2 = 3,0 В, R1 = 2,0 Ом, R2 = 6,0 Ом, R3 = 1,0 Ом. Внутренними сопротивлениями источников тока пренебречь.

Рис. 1.79

6.18.В схеме (рис. 1.80) известны все сопротивления R1 , R2 , R3 , R4 , R5 и сила тока, которая течет через сопротивление R4 ,

143

равная I 4 . Найти ЭДС батареи, если ее внутреннее сопротивление пренебрежимо мало.

6.19.Найти величину тока в каждой ветви моста Уитстона (рис. 1.81), если ЭДС источника тока равна 3,0 В, сопротив-

ления R1 = 40 Ом, R2 = 50 Ом, R3 =100 Ом и сила тока,

идущего через гальванометр, равна нулю. Сопротивлением источника пренебречь.

6.20. В плечи моста Уитстона (рис. 1.81) включены известные сопротивления R2 , R3 , R4 и к нему приложено напряжение

U . Найти сопротивление R1 , если гальванометр сопротивлением r показывает ток I .

7.РАБОТА И МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

7.1.Определить удельную тепловую мощность, выделяемую медным проводом площадью сечения 10 см2, по которому течет ток силой 100 А.

7.2.Определить плотность тока, текущего по никелиновому проводнику, если удельная тепловая мощность, выделяемая

впроводнике, равна 1,0 ×104 Дж/(м3×с).

7.3.Определить количество теплоты, выделяющееся в резисторе за две секунды, если сила тока в нем за это время возрастает

144

по линейному закону от 0 до 4,0 А. Сопротивление резистора 10 Ом.

7.4.Два источника тока, ЭДС которых по 2,0 В и внутреннее сопротивление каждого 0,50 Ом, соединены последовательно. При каком внешнем сопротивлении потребляемая полезная мощность будет максимальной?

7.5.Два источника тока, ЭДС которых по 1,5 В и внутреннее сопротивление каждого по 0,50 Ом, соединены параллельно. Какое сопротивление нужно подключить к ним, чтобы потребляемая полезная мощность была максимальна?

7.6.Источник постоянного тока один раз подсоединяют к резистору сопротивлением 9,0 Ом, другой раз к резистору с сопротивлением 16 Ом. Мощность, выделяемая на сопротивлениях в первом и втором случаях, одинакова. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.

7.7.Электроплитка имеет две одинаковые спирали. Начертить все возможные схемы включения этих спиралей и определить отношение количеств теплоты, полученных от плитки за одно и то же время в каждом из этих случаев.

7.8.При каком условии сила тока во внешней цепи будет одинаковой при последовательном и параллельном соединениях n одинаковых элементов? Чему будет равно отношение потребляемых мощностей в этих случаях?

7.9.В течение 5,0 с по резистору сопротивлением 10 Ом течет ток, сила которого равномерно возрастает. В начальный момент сила тока равна нулю. Определить заряд, протекший за 5,0 с, если количество теплоты, выделившееся в резисторе за это время, равно 500 Дж.

7.10.Сила тока в резисторе равномерно возрастает от нулевого значения в течение 10 с. За это время выделилось количество теплоты 500 Дж. Определить скорость возрастания тока, если сопротивление резистора 10 Ом.

7.11.Имеется электрическая лампочка мощностью 60 Вт, рассчитанная на напряжение 127 В. Какое добавочное сопротивление надо включить последовательно с лампочкой, чтобы она давала нормальный накал при напряжении в сети 220 В?

145

7.12.Имеются три электрических лампочки, рассчитанные на 110 В каждая, мощности двух из них 75 Вт, а третьей – 100 Вт. Как надо включить эти лампочки, чтобы они давали нормальный накал при напряжении в сети 220 В? Начертить схему. Найти токи, текущие через каждую лампочку при нормальном накале.

7.13.От батареи с ЭДС 600 В требуется передать энергию на расстояние 5,0 км. Потребляемая мощность равна 5,0 кВт. Найти минимальные потери мощности в сети, если диаметр медных подводящих проводов 2,5 см.

7.14.От генератора с ЭДС 220 В требуется передать энергию на

расстояние 300 м. Потребляемая мощность составляет 2,0 кВт. Найти минимальное сечение медных подводящих проводов, если потери мощности в сети не должны превы-

шать 1,0 %.

7.15.Элемент с ЭДС 4,0 В дает максимальный ток 2,0 А. Найти наибольшее количество теплоты, которое может быть выделено во внешнем сопротивлении в единицу времени.

7.16.Батарея с ЭДС 200 В и внутренним сопротивлением 1,0 Ом замкнута на внешнее сопротивление 50 Ом. Найти полную и полезную мощности, выделяемые в цепи, а также КПД батареи.

7.17.Две электрические лампочки с сопротивлениями 300 Ом и 200 Ом включены в сеть параллельно. Какая из лампочек потребляет большую мощность? Во сколько раз?

7.18.Какой объем воды можно вскипятить, затратив электрическую энергию 50 кВт×ч? Начальная температура воды равна

20 °С.

7.19.На плитке мощностью 2,0 кВт стоит чайник, в который налито 2,0 л воды при температуре 20 °С. Вода в чайнике закипела через 15 мин после включения плитки. Какое количество теплоты потеряно при этом (на нагревание самого чайника, на излучение и тому подобное)?

7.20.Для отопления комнаты пользуются электрической печью, включенной в сеть напряжением 110 Β. Комната теряет в единицу времени количество теплоты 40 МДж/сут. Требуется поддерживать температуру комнаты постоянной. Найти

146

сопротивление обмотки печи; длину нихромовой проволоки диаметром 1,5 мм, необходимой для такой обмотки; мощность печи.

7.21.Электрический чайник, содержащий 1,0 л воды при температуре 20 °С, забыли выключить. Сопротивление нагревателя чайника 20 Ом. Через какое время после включения вода в чайнике выкипит? Напряжение в сети 220Β, КПД нагревателя равен 70 %·.

последовательно в сеть с напряжением 220 В. Какая мощность будет выделяться на каждом из них?

7.23.Генератор постоянного тока развивает ЭДС 120 В и дает во внешнюю цепь ток величиной 20 А. Определить мощность, развиваемую генератором; мощность потерь внутри источника; мощность, передаваемую потребителю; КПД источника, если его внутреннее сопротивление равно 0,50 Ом.

7.24.К аккумулятору с внутренним сопротивлением 0,50 Ом подключена проволока сопротивлением 5,0 Ом, а затем параллельно ей еще одна такая же проволока. Во сколько раз изменится количество теплоты, выделяющейся в первой проволоке, после подключения второй?

7.25.В сосуде нагревают 0,50 л воды и 30 г льда. Начальная температура смеси 0 °С. Сколько времени потребуется, чтобы вода закипела, если мощность нагревателя 300 Вт, а его КПД составляет 70 %?

7.26.ЭДС источника 25 В, внутреннее сопротивление 0,50 Ом.

Потребляемая мощность подключенного нагревателя 200 Вт. Определить величину тока в цепи и КПД нагревателя.

7.27.Какого сечения необходимо взять свинцовый предохранитель, если известно, что он плавится при повышении темпе-

ратуры проволоки на 20 °С, выполненной из медного провода сечением 8,0 мм2? Начальная температура равна 20 °С. Отдачей теплоты в окружающую среду пренебречь.

7.28.Нихромовую проволоку длиной 30 м включили последовательно с лампой мощностью 60 Вт, чтобы лампа, рассчитан-

147

ная на напряжение 120 В, давала нормальный накал при напряжении в сети 220 В. Найти диаметр этой проволоки.

8.ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ЖИДКОСТЯХ И ГАЗАХ

8.1.Определить концентрацию одновалентных ионов, образующихся при ионизации воздуха, если при напряженности поля 1,0 кВ/м плотность тока равна 6,0 ×10−6 А/м2.

8.2.Определить концентрацию одновалентных ионов между пластинами, если воздух ионизируют с помощью радиоактивного источника и при напряжении между пластинами

120В идет ток силой 2,0 мкА. Площадь каждой пластины равна 200 см2, расстояние между ними 3,0 см.

8.3.Определить заряд ионов, образующихся в воздухе при ионизации его рентгеновскими лучами, если концентрация ионов одного знака составляет 5,7 ×1013 м-3. При напряженности поля 3,0 кВ/м плотность тока равна 9,03×10−6 А/м2.

8.4.Найти концентрацию ионов между пластинами плоского конденсатора емкостью 4,1 пФ, если воздух ионизируется внешним ионизатором, и при напряжении 300 В идет ток 5,0 мкА. Насыщение не имеет места.

8.5.Найти число пар ионов, которые образуются за 1,0 с в 1,0 см3 аргона, находящегося между пластинами конденса-

тора при ионизации внешним ионизатором. Площадь каждой из пластин конденсатора 200 см2, расстояние между ними 3,0 см, ток насыщения между пластинами составляет

2,0 пА.

8.6.Найти площадь пластин конденсатора, между обкладками которого за 1,0 с в 1,0 см3 образуется 6,6 ×106 пар ионов под действием внешнего ионизатора. Пластины конденсатора находятся на расстоянии 3,0 см друг от друга, ток насыщения равен 5,0 пА.

8.7.Найти число пар ионов, образующихся в атмосфере при нормальных условиях в 1,0 см3 за 1,0 с между пластинами плоского конденсатора площадью 500 см2 каждая, если при

148

расстоянии между пластинами 4,0 см ток насыщения составляет 1,0 фА.

8.8.Разность потенциалов между облаком и землей в момент разряда (молнии) достигает 10 MB, а протекший при этом заряд – 20 Кл. Найти энергию разряда и напряженность поля, если высота облаков 5,0 км.

8.9.Какой наименьшей скоростью должен обладать электрон, чтобы ионизировать атом азота, если потенциал ионизации азота равен 14,5 В?

8.10.Азот ионизируется рентгеновскими лучами. Определить проводимость азота, если в каждом кубическом сантиметре газа находится в условиях равновесия 1,0 ×10−7 пар ионов.

8.11.Воздух между плоскими электродами ионизационной камеры ионизируется рентгеновскими лучами. Сила тока, текущего через камеру, равна 1,2 ×10−6 А. Площадь каждого электрода составляет 300 см2, расстояние между ними – 2,0 см, разность потенциалов 100 В. Найти концентрацию пар ионов между пластинами, если ток далек от насыщения. Подвижность положительных ионов и отрицательных ионов равна соответственно 1,4 см2/(В×с) и 1,9 см2/(В×с). Заряд каждого иона равен элементарному заряду.

8.12.Найти сопротивление трубки длиной 42 см и площадью поперечного сечения 9,0 мм2, если она заполнена азотом, ионизированным так, что в единице объема при равновесии находится 1,0 ×1013 м-3 однозарядных ионов каждого знака.

8.13.Какой наименьшей скоростью должен обладать электрон для того, чтобы ионизовать атом водорода? Потенциал ионизации атома водорода равен 13,5 Β.

8.14.Потенциал ионизации атома гелия равен 24,5 В. Найти работу ионизации.

8.15.Напряженность поля между анодом и катодом телевизионной трубки, находящимися на расстоянии 8,0 см друг от друга, равна 120 кВ/м. Найти скорость и энергию электронов в момент удара их об экран трубки.

8.16.Анодный ток электронной лампы равен 20 мА. Сколько электронов вылетает ежесекундно из катода лампы?

149

8.17.При покрытии металлического изделия серебром электрический ток через раствор электролита пропускается в течение 10 мин. Определить, при какой плотности тока толщина покрытия будет 4,5 ×10−2 см.

8.18.При электролизе медного купороса была израсходована энергия 15 МДж. Определить массу меди, выделившейся на электроде, если разность потенциалов на электродах 10 В.

8.19.Определить удельную проводимость водного раствора хлористого калия, концентрация которого 0,10 г/см3 при температуре 18 °С, если коэффициент диссоциации этого раство-

ра 0,8.

8.20.Удельное сопротивление водного раствора хлористого калия при 18 °С равно 7,36 ×10−2 Ом×м. Определить коэффициент диссоциации такого раствора с концентрацией 0,10 г/см3.

8.21.За какое время при электролизе водного раствора хлорной меди ( CuCl2 ) на катоде выделится 15 г меди при силе тока

0,50 А?

8.22.При электролизе медного купороса за 2,0 ч выделилось 4,0 г меди. Площадь каждого электрода равна 50 см2. Найти плотность тока.

8.23.Две электролитические ванны с растворами нитрата серебра ( AgNO3 ) и медного купороса ( CuSO4 ) соединены последовательно. Какая масса серебра выделится за время, в течение которого выделилось 100 мг меди?

8.24.Какую электрическую энергию надо затратить, чтобы при электролизе раствора нитрата серебра ( AgNO3 ) выделилось 300 мг серебра? Разность потенциалов на электродах составляет 5,0 В.

8.25.Через раствор азотной кислоты пропускается ток 20 А. Какой электрический заряд переносится за 3,0 мин ионами каждого знака?

8.26.Определить количество меди, выделившейся на электродах из раствора медного купороса ( CuSO4 ) в течение 3,0 ч при протекании через электролит тока силой 5,0 А.

150