Модуль 6. Постоянный электрический ток.

Вариант 1

1. Сколько электронов проходит через поперечное сечение проводника площадью 4 мм² за 2 минуты, если плотность тока в проводнике равна 100 А/см²?

2. Напряжение U на шинах электростанции равно 6,6 кВ. Потребитель находится на расстоянии l = 10 км. Определите площадь сечения S медного провода (ρ = 17 нОм·м), который следует взять для устройства двухпроводной линии передачи, если сила тока в линии равна 20 А и потери напряжения в проводах не должны превышать 3%.

3. Определите общее сопротивление между точками А и В цепи, представленной на рисунке, если R₁ = 1 Ом, R₂ =3 Ом, R₃ = R₄ = = R₆ = 2 Ом, R₅ = 4 Ом.

4. По медному проводнику диаметром 3,2 мм течет ток силой 5 А. Определите среднюю скорость упорядоченного движения электронов. Плотность меди ρ = 8,9·10³ кг/м³, молярная масса μ = 64·10^-3 кг/моль.

5. В сеть с напряжением 100 В подключили катушку с сопротивлением R₁ = 2 кОм и вольтметр, соединенные последовательно. Показание вольтметра U₁ = 80 В. Когда катушку заменили другой, вольтметр показал U₂ = 60 В. Определите сопротивление R₂ другой катушки.

6. Э.д.с. элемента равна 1,6 В, внутреннее сопротивление его 0,6 Ом. Чему равен к.п.д. элемента при силе тока в 2,5 А?

7. Батареи имеют ЭДС e₁ = 2e₂, сопротивления R₁ = R₃ = 20 Ом, R₂ = 15 Ом, R₄ = 30 Ом (см.рисунок). Через амперметр течет ток I = 1,5 А, направленный снизу вверх. Найдите e₁ и e₂, а также токи через сопротивления R₂ и R₃.

8. Сила тока в проводнике сопротивлением R = 20 Ом нарастает в течение времени t = 2 с по линейному закону от I₀ = 0 до I_max = 6 А (см. рис.). Определите количество теплоты Q₁ выделившееся в этом проводнике за первую секунду, и Q₂ – за вторую, а также найдите отношение этих количеств теплоты Q₂/Q₁.

Модуль 6. Постоянный электрический ток.

Вариант 2

1. Определите величину заряда, проходящего через поперечное сечение проводника площадью 1 мм² в течение 5 с, если плотность тока равномерно возрастает от 0 до 100 А/см².

2. Электрическая лампочка накаливания потребляет ток I = 0,2 А. Диаметр вольфрамового волоска d = 0,02 мм, температура волоска при горении лампы t = 2000°С. Опреде­лите напряженность Е электрического поля в волоске. Удель­ное сопротивление вольфрама ρ₀ = 5,6·10^-8 Ом·м, температур­ный коэффициент сопротивления α = 4,6·10^-3 К^-1.

3. Определите сопротивление проволочного каркаса, имеющего фор­му куба, если он включен в цепь между точками А и В. Сопротивление каждого ребра каркаса r = 3 Ом.

4. На большой высоте в атмосфере Земли ионы Не²⁺ с концентрацией 3,5·10¹² м^-3 движутся к северу со скоростью 2·10⁶ м/с, а ионы с концентрацией 8·10¹¹ м^-3 движутся к югу со скоростью 8,5·10⁶ м/с. Определите величину и направление плотности тока.

5. Электрическая цепь состоит из трех последовательно соединенных кусков провода одинаковой длины, сделанных из одного материала, но имеющие разные сечения: 1 мм², 2 мм², 3 мм². Напряжение на концах цепи 11 В. Найдите напряжение на втором проводнике.

6. Э.д.с. батареи 8 В. При силе тока I = 2 А КПД батареи равен 0,75. Определите внутреннее сопротивление батареи.

7. Электрическая цепь состоит из резисторов R₁ = R₂ = 10 Ом и трёх идеальных источников тока, причем ε₁ = 10 В, ε₂ = 14 В. При каком значении ЭДС третьего источника ε₃ ток через сопротивление R₃ не потечёт?

8. Полезная мощность, выделяемая во внешней части цепи, достигает наибольшего значения 5 Вт при силе тока 5 А. Найдите внутреннее сопротивление и ЭДС источника тока.

Модуль 6. Постоянный электрический ток.