Вопросы для самопроверки

1. Что называется электрическим током? Условия существования постоянного тока.

2. Что принимают за направление электрического тока?

3. Что называется силой тока?

4. Определение единицы силы тока в СИ (ампера).

5. Плотность тока. Единицы плотности тока в СИ.

6. Закон Ома для однородного участка цепи.

7. Сопротивление, единица сопротивления.

8. От чего зависит сопротивление?

9. Что такое сверхпроводимость?

10. Сторонние силы и их роль в возникновении постоянного тока.

11. Определение ЭДС источника. Единица ЭДС в СИ.

12. Что называется напряжением на данном участке цепи?

13. Что такое узел, ветвь и контур в разветвленных электрических цепях?

14. Формулировка первого правила Кирхгофа.

15. Формулировка второго правила Кирхгофа.

16. Какое число независимых уравнений можно составить, используя первое и второе правила Кирхгофа?

17. Правила знаков при применении правил Кирхгофа.

18. В каком случае источники ЭДС необходимо включать в цепь последовательно, и в каком параллельно?

19. Чем отличается закон Джоуля-Ленца в интегральной форме от закона в дифференциальной форме?

20. Единицы работы и мощности электрического тока.

21. Соотношение между единицами «джоуль» и «киловатт∙час».

22. Формулировка закона Джоуля-Ленца в интегральной форме.

23. Выгодно ли добиваться такого использования источника ЭДС, при котором его КПД будет близок к единице?

Задачи для самостоятельного решения

1. Сила тока в проводнике равномерно нарастает от 0 до 3А в течение времени 10с. Определить заряд Q, прошедший в проводнике.

2. Определить плотность тока в железном проводнике длиной 10м, если провод находится под напряжением 6В.

3. Напряжение на шинах электростанции равно 6,6кВ. Потребитель находится на расстоянии 10км. Определить площадь S сечения медного провода, который следует взять для устройства двухпроводной линии передачи, если сила тока в линии равна 20А и потери напряжения в проводах не должны превышать 3%.

4. Вычислить сопротивление R графитового проводника, изготовленного в виде прямого кругового усеченного конуса высотой 20см и радиусами оснований 2мм и 8мм. Температура проводника равна 20⁰С.

5. На одном конце цилиндрического медного проводника сопротивлением 10Ом (при 0⁰С) поддерживается температура 20⁰С, на другом 400⁰C. Найти сопротивление R проводника, считая градиент температуры вдоль его оси постоянным.

6. Проволочный куб составлен из проводников. Сопротивление каждого проводника, составляющего ребро куба, равно 1 Ом. Вычислить сопротивление R этого куба, если он включен в электрическую цепь, как показано на рис.1.

рис.1

7. Катушка и амперметр соединены последовательно и присоединены к источнику тока. К зажимам катушки присоединен вольтметр сопротивлением 1кОм. Показания амперметра 0,5А, вольтметра 100В. Определить сопротивление R катушки. Сколько процентов от точного значения сопротивления катушки составит погрешность, если не учитывать сопротивления вольтметра?

8. Зашунтированный амперметр измеряет токи силой до 10А. Какую наибольшую силу тока может измерить этот амперметр без шунта, если сопротивление амперметра равно 0,02 Ом и сопротивление шунта равно 5мОм?

9. Какая из схем, изображенных на рис.2а, 2б, более пригодна для измерения больших сопротивлений и какая - для измерения малых сопротивлений? Вычислить погрешность, допускаемую при измерении с помощью этих схем сопротивлений 1 кОм и 10 Ом. Принять сопротивления вольтметра и амперметра соответственно равными 5 кОм и 2 Ом.

рис.2а

рис.2б

10. Внутреннее сопротивление батареи аккумуляторов равно 3 Ом. Сколько процентов от точного значения ЭДС составляет погрешность, если, измеряя разность потенциалов на зажимах батареи вольтметром с сопротивлением 200Ом, принять ее равной ЭДС?

11. К источнику тока с ЭДС 1,5В присоединили катушку с сопротивлением 0,1Ом. Амперметр показал силу тока, равную 0,5А. Когда к источнику тока присоединили последовательно еще один источник тока с такой же ЭДС, то сила тока в той же катушке оказалась равной 0,4А. Определить внутренние сопротивления и первого и второго источников тока.

12. Две группы из трех последовательно соединенных элементов соединены параллельно. ЭДС каждого элемента равна 1,2В, внутреннее сопротивление 0,2 Ом. Полученная батарея замкнута на внешнее сопротивление 1,5Ом. Найти силу тока во внешней цепи.

13. Имеется N одинаковых гальванических элементов с ЭДС и внутренним сопротивлением каждый. Из этих элементов требуется собрать батарею, состоящую из нескольких параллельно соединенных групп, содержащих по n последовательно соединенных элементов. При каком значении сила тока во внешней цепи, имеющей сопротивление R, будет максимальной? Чему будет равно внутреннее сопротивление батареи при этом значении ?

14. Даны 12 элементов с ЭДС 1,5В и внутренним сопротивлением 0,4Ом. Как нужно соединить эти элементы, чтобы получить от собранной из них батареи наибольшую силу тока во внешней цепи, имеющей сопротивление 0,3Ом? Определить максимальную силу тока .

15. Два элемента ( l,2В, 0,1Ом; 0,9В, 0,3Ом) соединены одноименными полюсами. Сопротивление R соединительных проводов равно 0,2Ом. Определить силу тока в цепи.

16. Две батареи аккумуляторов ( 10В, 1Ом; 8В, 2Ом) и реостат (R=6Ом) соединены, как показано на рис.3. Найти силу тока в батареях и реостате.

17. Два источника тока ( 8В, 2Ом; 6В, 1,5Ом) и реостат (R=10Ом) соединены, как показано на рис.4. Вычислить силу тока , текущего через реостат.

рис.3

рис.4

10. Определить силу тока в резисторе сопротивлением (рис.5) и напряжение на концах резистора, если 4В, 3В, 2Оm, 6Ом, 1Ом. Внутренними сопротивлениями источников тока пренебречь.

11. Три батареи с ЭДС 12В, 5В и 10В и одинаковыми внутренними сопротивлениями , равными 1 Ом, соединены между собой одноименными полюсами. Сопротивление соединительных проводов ничтожно мало. Определить силы токов , идущих через каждую батарею.

12. Три источника тока с ЭДС 11В, 4В и 6В и три реостата с сопротивлениями 5 Ом, 10 Ом и 2 Ом соединены, как показано на рис.6. Определить силы токов в реостатах. Внутреннее сопротивление источника тока пренебрежимо мало.

рис.6

рис.5

10. Лампочка и реостат, соединенные последовательно, присоединены к источнику тока. Напряжение U на зажимах лампочки равно 40В, сопротивление R реостата равно 10Ом. Внешняя цепь потребляет мощность Р=120Вт. Найти силу тока в цепи.

11. ЭДС батареи аккумуляторов 12В, сила тока короткого замыкания равна 5А. Какую наибольшую мощность можно получить во внешней цепи, соединенной с такой батареей?

12. К батарее аккумуляторов, ЭДС которой равна 2В и внутреннее сопротивление 0,5Ом, присоединен проводник. Определить:

1) сопротивление R проводника, при котором мощность, выделяемая в нем, максимальна;

2) мощность Р, которая при этом выделяется в проводнике.

10. ЭДС батареи равна 20В. Сопротивление R внешней цепи равно 2Ом, сила тока 4А. Найти КПД батареи. При каком значении внешнего сопротивления R КПД будет равен 99%?

11. При силе тока 3А во внешней цепи батареи аккумуляторов выделяется мощность 18Вт, при силе тока 1А - соответственно 10Вт. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление батареи.

12. Сила тока в проводнике сопротивлением R=15Ом равномерно возрастает от 0 до некоторого максимального значения в течение времени 5с. За это время в проводнике выделилось количество теплоты 10кДж. Найти среднюю силу тока в проводнике за этот промежуток времени.