ФИЗИКА МУ к ПЗ Ч1
.pdf11.4 Контрольні запитання та завдання
1.Що таке електричний струм, сила і густина струму?
2.Що таке електроопір провідника, від чого залежить?
3.Чому дорівнює електроопір при паралельному та послідовному з'єднанні провідників?
4.Який вигляд має залежність електроопору від температури?
5.Що розуміють під сторонніми силами і яка їхня роль у колі постійного
струму?
6.Поясніть фізичний смисл електрорушійної сили, напруги і різниці потенціалів на ділянці електричного кола.
7.ЗапишітьзаконОмадляоднорідноїділянкиколавінтегральномувигляді.
8.Запишіть закон Ома у диференціальній формі.
9.Запишіть закон Ома для неоднорідної ділянки кола.
10.Сформулюйте правила знаків для сили струму і EPC в узагальненому законі Ома для ділянки кола.
11.Запишіть правила Кірхгофа та їх обґрунтування.
12.Чому дорівнює робота і потужність електричного струму?
13.ЗапишітьзаконДжоуля-Ленцавінтегральнійідиференціальнійформах.
11.5 Приклади розв'язання задач
Задача1. Який заряд переноситься у таких випадках: а) струм рівномірно збільшується від нуля до 3A за 10 c ; б) струм зменшується від 18A донуля, до то-
го ж за кожні 0,01c він спадає вдвічі: в) сила струму зменшувалася від 10А до 5A протягом 10 c , причому опір провідника рівномірно зростав, а різниця потенціалів накінцяхпровідниказалишаласяпостійною?
Дані: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I t |
|
||||||
а) I |
|
0 , I 3A , 10 c ; б) I |
|
|
18A , |
I 0 , 0,01c, |
|
2 ; |
||||||||||||||||
|
|
|
|
I t |
||||||||||||||||||||
|
|
|
0 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
в) I0 10A , |
I 5A , |
10 c . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Знайти: |
q . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Аналіз і розв’язання |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
а) Відомо, що |
I dq , звідки dq Idt і |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
q Idt . Але за умовами I kt , |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
dt |
k 2 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
де k |
1 |
|
, тоді |
q |
ktdt |
|
|
1 |
|
15Кл. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
б) Знайдемо закон зміни струму з часом. За умовами задачі |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
I t |
|
2 , тобто I |
|
I0 |
; I |
2 |
l0 |
; |
I 3 |
|
I0 |
. |
|
||||||
|
|
|
|
|
I t |
|
22 |
23 |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
140 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Одержимо залежність струму від часу:
|
|
|
|
|
I t |
I |
0 |
|
I0 2 |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Тепер розрахуємо q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I0 |
2 |
|
|
|
|
I0 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
q |
I t dt I0 2 |
dt |
|
|
|
|
|
|
0,26Кл. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
ln 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ln 2 |
|
||||||||||||||||||||||||||||
0 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
в) З умов задачі випливає, що величина опору є лінійною функ- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
цією часу, тобто |
|
|
|
|
|
|
|
|
R R0 kt , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(11.3) |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
де R0 і R – відповідно початковий і кінцевий опір провідника; k – стала |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
величина, яка відповідає швидкості зміни опору: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
R R0 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
За законом Ома для однорідної ділянки кола можна записати: |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
I |
1 2 |
|
1 2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
kt |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Очевидно, що сила струму не є лінійною функцією часу. Знаючи залеж- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ність I(t), можна визначити заряд за формулою: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
d(R kt) |
|
|
2 |
|
|
R kt |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
0 |
|
|||||||
q Idt |
R |
kt dt |
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
kt |
|
|
k |
|
ln |
|
. |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
||||||||||||||||||||||||||||||
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|||||||
Маючи на увазі (11.3) і співвідношення |
|
R ( 1 2 ) / I ; |
R0 ( 1 2 ) / I0 , |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
одержимо: |
|
|
1 2 ln |
R |
|
|
|
|
|
I0I |
|
|
|
|
|
I0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
q |
|
|
|
|
ln |
|
69,3Кл. |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
R R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
0 |
I |
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Відповідь: а) q 15Кл, б) q 0,26Кл, в) q 69,3Кл.
Задача2. Джерело струму з EPC 1 12В і внутрішнім опором r1 0,2 Ом заряджає батарею акумуляторів з EPC 2 10В і внутрішнім опором r2 0,6 Ом. Паралельно батареї підключено лампу розжарювання опором R 3 Ом (рис. 11.1). Визначитивеличинуструміввбатареїакумуляторів I2 такрізь лампу I .
Дані: |
1 12В, |
r1 0,2 Ом, |
2 10В, |
Рисунок 11.1 |
r2 0,6 Ом, |
R 3 Ом. |
|
|
|
Знайти: I2 , I . |
|
|
|
|
|
|
141 |
|
|
Аналіз і розв'язання
У процесі заряджання акумулятора його полюси з'єднуються з однойменними полюсами генератора. Вибираємо напрямки струмів, вказані на
рисунку, тоді за першим законом Кірхгофа (11.1) для вузла а маємо: |
|
I1 I I2 . |
(11.4) |
В обох замкнутих колах abef та abcd напрямок обходу беремо проти напрямку руху годинникової стрілки. Тоді за другим законом Кірхгофа (11.2) одержимо:
IR I2r2 2 ;
I1r1 I2r2 1 2 .
Разом з рівнянням (11.4) маємо систему рівнянь, після розв’язання якої
одержимо: |
1 2 R 2r1 |
|
||||||
I2 |
1,6 А; |
|||||||
|
|
|
||||||
|
|
r1r2 r1 r2 R |
|
|
||||
I |
|
1r2 |
2r1 |
|
3,6A . |
|||
|
|
|
||||||
|
|
r r (r |
r )R |
|
|
|||
|
1 2 |
1 |
2 |
|
|
|
||
Відповідь: I 3,6A , I2 1,6A .
Задача 3. Величина струму в колі змінюється з часом за законом I I0e at , де I0 5A . Визначити кількість теплоти, яка виділиться у провіднику опором R 20 Ом за час, протягом якого струм зменшиться в e разів. Кое-
фіцієнт a дорівнює 2 10 2 c 1.
Дані: I I0e at , I0 5A , R 20 Ом, a 2 10 2 c 1.
Знайти: Q .
Аналіз і розв’язання
За законом Джоуля-Ленца маємо:
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q I 2Rdt , |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
підставимо закон струму I I0e at |
і одержимо: |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
I 2R |
1 e2a . |
||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||
Q I02R e 2atdt |
I02R |
|
|
e at |
|
|
|
0 |
|||
2a |
2a |
||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|||
|
|
|
|
|
|||||||
Розрахуємо час τ, протягом якого струм зменшиться в e разів.
142
I Ie0 ; Ie0 I0e a ; e 1 e a ; 1a 50 c .
Обчислення дає результат:
2
Q 2I0a 1 e 2a 1,1 104 Дж.
Відповідь: Q 11кДж.
Задача 4. Визначте внутрішній опір джерела струму, якщо у зовнішньому колі при силі струму I1 4A розвивається потужність P1 10Вт, а при силі
струму I2 6A – потужність P2 12Вт.
Дані: I1 4A , P1 10Вт, I2 6A , P2 12Вт.
Знайти: r .
Аналіз і розв’язання
Потужність, що розвивається струмом,
P I 2R |
и P I 2R , |
(11.5) |
||||
1 |
1 |
1 |
2 |
2 |
2 |
|
де R1 і R2 – опір зовнішнього кола. Згідно з законом Ома для замкнутого кола,
I |
|
|
|
, |
I |
2 |
|
|
|
|
|
, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
1 |
|
R1 r |
|
|
|
|
|
R2 |
r |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
де – ЕРС джерела. Розв’язавши ці два рівняння відносно r , отримуємо |
||||||||||||||||
|
|
r |
|
I1R1 I2R2 |
. |
|
|
(11.6) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
I |
2 |
I |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
||
Виразивши I1R1 і I2R2 з рівняння (11.5) |
і підставивши в вираз (11.6), |
|||||||||||||||
знайдемо внутрішній опір джерела струму: |
|
|
|
|
|
|||||||||||
r |
P1 |
/ I1 P2 |
/ I2 |
0,25 Ом. |
||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
I2 I1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Відповідь: r 0,25 Ом
Задача 5. По провіднику з опором R 10 Ом тече струм, сила струму зростає при цьому лінійно. Кількість теплоти Q , яка виділилася в провіднику за
час 10 с, дорівнює 300 Дж. Визначте заряд q , який пройшов за цей час по
провіднику, якщо в початковий момент часу сила струму в провіднику дорівнює нулю.
Дано: R 10 Ом, 10 с, Q 300 Дж, I0 0 .
Знайти: q .
143
Аналіз і розв’язання
З умови рівномірності зростання сили струму (при I0 0 ) випливає, що
I kt , де k −коефіцієнтпропорційності. Враховуючи, що I dqdt , можемозаписати:
dq Idt ktdt . |
(11.7) |
||
Інтегруючи вираз (11.7), отримаємо: |
k 2 |
|
|
|
. |
(11.8) |
|
q ktdt |
2 |
||
0 |
|
|
|
Для знаходження коефіцієнта k запишемо закон Джоуля-Ленца для нескінченно малого проміжку часу dt :
dQ I 2Rdt .
Інтегруючи цей вираз від 0 до , отримаємо кількість теплоти Q , задану в умові задачі:
|
2 |
|
|
|
|
2 |
t |
2 |
Rdt |
1 |
k |
2 |
R |
3 |
||
Q I |
|
Rdt k |
|
|
3 |
|
, |
|||||||||
0 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
звідки знайдемо k : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
3Q |
. |
|
|
|
|
(11.9) |
|||||
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|||||
Підставивши формулу (11.7) у вираз (11.8), визначимо шуканий заряд |
||||||||||||||||
|
q 1 |
|
3Q |
15 Кл. |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
||||||||
Відповідь: q 15 Кл. |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11.6 Задачі для самостійної роботи |
|
|
|
|
|
|||||||||||
Задача 1. Величина струму в |
|
провіднику |
рівномірно збільшується від |
|||||||||||||
I0 2 А до I 8Аза 10 с. Знайти величину заряду, що пройшов.
Відповідь: q 30 Кл.
Задача 2. Визначити густину струму в залізному провіднику, довжина якого 10 м, якщо провідник знаходиться під напругою U 6 В.
Відповідь: j 6,1МА/м2.
Задача З. Внутрішній опір гальванометра r 680Ом. Як та який опір Rш
слід підключити до нього, щоб за його допомогою можна було б вимірювати струм 2,5 А? Шкала гальванометра розрахована на 300 мкА.
Відповідь: Rш 0,0618 Ом.
144
Задача 4. |
Внутрішній |
|
опір |
|
|
|
|
|
|
|
||||
гальванометра |
ra |
720 Ом, шкала |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
розрахована 300 мкА. Як та який |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
опір Rд слід додати до нього, |
щоб |
|
|
а) |
|
|
|
б) |
||||||
за його допомогою можна було б |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
Рисунок 11.2 |
||||||||||
вимірювати напругу U = 300 В? |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Відповідь: R 106 Ом. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Задача 5. |
|
д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Два |
однакових |
|
джерела |
|
струму |
з |
|
|||||||
1 2 |
1,2В, внутрішній опір яких |
r 0,4 Ом, |
з'єднані, як |
|
||||||||||
зображено на рис. 11.2. Визначити величину струму в колі та |
|
|||||||||||||
різницю потенціалів між точками a і b в першому та друго- |
|
|||||||||||||
му випадках. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Відповідь: а) I 3А; U 0 ; б) |
I 0 ; U 1,2 В. |
|
|
|||||||||||
Задача 6. |
Два елементи 1 |
1,2 В з внутрішнім опо- |
|
|||||||||||
ром |
r1 0,10 Ом |
та |
2 0,9 В |
з внутрішнім |
опором |
Рисунок 11.3 |
||||||||
r2 0,3Ом з'єднані однойменними полюсами. Опір |
R прові- |
|||||||||||||
|
||||||||||||||
дників, що їх з'єднує, |
дорівнює 0,2 Ом. Визначити ве- |
|
|
|||||||||||
личину струму в колі. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Відповідь: I 0,5 А. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Задача 7. |
На рис. 11.3 1 |
110 В, 2 |
220 В, |
|
|
|||||||||
R1 R2 100 Ом, |
R3 500 Ом. |
Яку |
величину |
струму |
|
|
||||||||
покаже амперметр? Опором батарей та амперметра |
|
|
||||||||||||
знехтувати. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 11.4 |
||
Відповідь: I 0,4А. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Задача 8. |
Яку |
величину струму показує |
амперметр |
|
||||||||||
(рис. 11.4), якщо 2 В, |
2 |
1В, |
R 103 Ом, |
R 500 Ом, |
|
|||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|||
R3 200Ом. Опір амперметра |
RA 200 Ом. Внутрішнім опо- |
|
||||||||||||
ром елементів знехтувати. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Відповідь: I 0,45мА. |
|
|
|
1 2 , R2 |
2R1 . У скі- |
|
||||||||
Задача 9. |
На схемі (рис. 11.5) |
|
||||||||||||
льки разів струм, що тече через вольтметр, більше струму, що |
Рисунок 11.5 |
|||||||||||||
тече через R2 ? Опором батарей знехтувати. |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
Відповідь: в 3 рази. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Задача 10. |
На |
схемі |
|
(рис. |
11.5) |
|
1 2 110B, |
|
||||||
R1 R2 200Ом, опір вольтметра 1000Ом. Знайти напругу, що |
|
|||||||||||||
показує вольтметр. Опором батареї знехтувати. |
|
|
|
|
||||||||||
Відповідь: U 100В. |
|
|
|
|
10 В, r1 |
|
|
|||||||
Задача11. |
|
Дві |
батареї акумуляторів ( 1 |
1Ом, |
|
|||||||||
2 8 В, r2 2 Ом) та реостат ( R 6Ом) з'єднані так, як зображено |
Рисунок 11.6 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
145 |
|
|
|
|
|
|
на рис.11.6. Визначити величину струму в батареях та реостаті.
Відповідь: 1,6А, 0,2 А, 1,4 А. |
|
|
|
Задача 12. Визначити величину струму в ре- |
|
||
зисторі (рис. 11.7), який має опір R3 3 Ом, та на- |
|
||
пругу на |
його кінцях, якщо 1 4 В, |
2 3В, |
Рисунок 11.7 |
R1 2 Ом, |
R2 6 Ом. Внутрішнім опором джерел струму |
||
знехтувати. |
|
|
|
Відповідь: I3 0 , U3 0 . |
|
|
|
Задача 13. Три джерела струму 1 |
11В, 2 |
4 В та |
|
3 6 В з'єднані, як зображено на рис. 11.8. Визначити ве- |
|||
личину струму в резисторах, якщо R1 5 Ом, R2 10 Ом та |
|||
R3 2Ом. Внутрішнім опором джерел струму знехтувати. |
Рисунок 11.8 |
|
Відповідь: I1 0,8 А, I2 |
0,3А, I3 0,5 А. |
|
Задача 14. Від батареї |
500 В потрібно передати енергію на відстань |
|
2,5 км. Споживна потужність дорівнює 10 кВт. Визначити мінімальні втрати потужності Рmin в мережі, якщо діаметр мідних провідників 1,5 см.
Відповідь: Рmin 212 Вт.
Задача 15. Від генератора 110 В слід передати енергію на відстань 250 м. Споживна потужність дорівнює 1 кВт. Знайти мінімальну площу перері-
зу мідного провідника, якщо втрати потужності в мережі не повинні перевищувати 1% .
Відповідь: S 85 мм2.
Задача 16. Для нагрівання 4,5 л води від 23оC до кипіння нагрівач споживає 0,5кВт год. Чому дорівнює коефіцієнт корисної дії нагрівача?
Відповідь: 80% .
Задача 17. Величина струму в провіднику, що має опір R 12 Ом, рівномірно спадає від I0 5 А до I 0 протягом 10 секунд. Яка кількість теплоти Q
виділяється в цьому провіднику за вказаний проміжок часу?
Відповідь: Q 1кДж.
Задача 18. Електрорушійна сила батареї акумуляторів 12 В. Величина струму короткого замикання дорівнює 5 А. Яку найбільшу потужність Рmax мо-
жна одержати в зовнішньому колі, з'єднаному з такою батареєю?
Відповідь: Рmax 15 Вт.
Задача 19. Величина струму в провіднику; який має опір R 100 Ом, рів-
номірно зростає від I0 0 до Imax 10А протягом 30 с. Знайти кількість теплоти Q , що виділяється за цей час у провіднику.
Відповідь: Q= 100 кДж.
146
Задача 20. Амперметр |
з |
опором R1 2 Ом, |
підключений |
до джерела |
|||||||||
струму, показує струм I1 5 А. Вольтметр з опором |
R1 150 Ом, |
підключений |
|||||||||||
до такого ж джерела струму, показує напругу U 12В. Знайти струм короткого |
|||||||||||||
замикання Iк джерела. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Відповідь: I |
к |
|
I1U R2 |
R1 |
|
29,6 А. |
|
|
|
|
|||
R (U I R ) |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Задача 21. Два |
2 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
R1 40 Ом і |
|||
паралельно |
з’єднані резистори з опором |
||||||||||||
R2 10 Ом підключені до джерела струму з ЕРС 10 В. Струм у колі I 1А. |
|||||||||||||
Знайти внутрішній опір джерела і струм короткого замикання Iк . |
|
||||||||||||
Відповідь: r |
R1 R2 IR1R2 |
2 Ом, I |
|
5 А. |
|
||||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
I R R |
|
|
к |
r |
|
|
|||
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Задача 22. При підключенні зовнішнього кола напруга на затискачах джерела струму з ЕРС 30 В виявилась рівною U 18В. Зовнішній опір кола R 6Ом. Знайти внутрішній опір джерела r .
Відповідь: r R U 4 Ом.
U
Задача 23. Джерело струму з ЕРС 15 В і внутрішнім опором r 5 Ом замкнуте на резистор з опором R 10 Ом. До затискачів джерела підключений конденсатор ємністю C 1мкФ. Знайти заряд на конденсаторі q .
Відповідь: q C R 10 5 Кл.
R r
Задача 24. У колі джерела струму з ЕРС 30 В проходить струм I 3А. напруга на затискачах джерела U 18В. Знайти зовнішній опір кола R і внутрішній опір джерела r .
Відповідь: R U |
6 Ом, r |
U |
4 Ом. |
I |
|
I |
|
Задача 25. Лампа підключена мідними дротами до джерела струму з ЕРС2В і внутрішнім опором r 0,04 Ом. Довжина дротів l 4 м, їх діаметр
D 0,8 мм, питомий опір міді 0,017 мкОм м напруга на затискачах джерела U 1,98В. Знайти опір лампи R .
Відповідь: R |
Ur |
|
4 l |
3,82 Ом. |
|
U |
2 |
||||
|
|
|
|||
|
|
|
D |
|
Задача 26. Загальний опір двох послідовно з’єднаних провідниківR 5 Ом, а паралельно з’єднаних R0 1,2 Ом. Знайти опір кожного провідника.
Відповідь: R1 3Ом, R2 2 Ом.
Задача 27. При підключенні в електричне коло провідника, що має діаметр D 0,5 мм і довжину l 47 мм, напруга на ньому U 1,2 В при струмі у
колі I 1А. Знайти питомий опір матеріалу провідника.
147
Відповідь: U D2 5 10 6 Ом м. 4Il
Задача 28. Який необхідно взяти опір R , щоб можна було підключити в мережу з напругою U 220 В лампу, розраховану на напругу U 120В і струм
I0 4 А?
Відповідь: R U U0 25 Ом.
I0
Задача 29. Знайти напругу на провіднику з опором R 10 Ом, якщо за час t 5 хв, протікає заряд q 120 Кл.
Відповідь: U qRt 4 В.
Задача 30. Знайти струм у ланцюгу джерела струму, замкнутого на провідник з опором R 1000 Ом, якщо при послідовному з’єднанні з міліамперметром з опором R0 100Ом він показав струм I0 25 мА.
Відповідь: I I0 (R R0 ) 27,5 мА.
R
РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1.Механіка. Молекулярна фізика та термодинаміка: навч. посібник/ Упоряд.: Ткаченко Т.Б. та ін. – Харків: ХНУРЕ, 2004. – 108 с.
2.Загальна фізика з прикладами і задачами. Частина І. Механіка. Моле-
кулярна фізика та термодинаміка: навч. посібник / В.О. Стороженко, І.М. Кібець, А.І. Рибалка, Т.Б. Ткаченко. – Харків: ТОВ «Компанія СМІТ», 2006. – 320 с.
3.Електромагнетизм. Хвилі. Оптика: навч. посібник / Упоряд.: Українець М.І. та ін. – Харків: ХНУРЕ, 2005. – 164 с.
4.Загальна фізика з прикладами і задачами. Частина ІІ. Електрика та магнетизм: навч. посібник / І.М. Кібець, А.І. Рибалка, В.О. Стороженко. – Харків: Компанія СМІТ, 2009. – 424 с.
5.Чертов А.Г., Воробьёв А.А. Задачник по физике. – М.: 1981. – 496 с.
6.Савельев И.В. Курс общей физике: в 3 т. – М.: 1982. – Т.1. – 432 с.
7.Иродов И.Е. Задачи по общей физике. – М.: 1988. – 416 с.
8.Савельев И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике. – М.: 1982. –
420 с.
9.Трофимова Т.И., Павлова З.Г. Сборник задач по курсу физики с реше-
ниями. – М.: Высш. шк. 1999. – 591 с.
148
Наукове видання
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
ДО ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ З КУРСУ ФІЗИКИ Частина 1
для студентів усіх напрямів бакалаврата денної форми навчання
Упорядники: СТОРОЖЕНКО Володимир Олександрович ОРЕЛ Роман Петрович КОВАЛЕНКО Олена Миколаївна МАЛИК Світлана Борисівна
Відповідальний випусковий |
В.О. Стороженко |
Редактор |
О. Г. Троценко |
Комп’ютерна верстка |
Л.Д. Медведєва |
План 2012 (друге півріччя), поз. 63 |
|
|
Підп. до друку 27.06.12. |
Формат 60 84 1/16. |
Спосіб друку – ризографія. |
Умов. друк. арк. 8,7. |
Облік. вид. арк. 7,8. |
Тираж 100 прим. |
Зам. № 1-63. |
Ціна договірна. |
|
ХНУРЕ. Україна. 61166, Харків, просп. Леніна, 14
Віддруковано в навчально-науковому видавничо-поліграфічному центрі ХНУРЕ 61166, Харків, просп. Леніна,14
149