Электрический ток. Сила тока. Сопротивление

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

1 ВАРИАНТ

I	общее сопротивление цепи и 60 В показание амперметра
II	общее сопротивление цепи. R 4 =10 Ом R 5 =5 Ом
III	тока, питающего цепь, если R 1 =3 Ом, R 2 R 2 =2 Ом, R 3 =8 Ом, r =0,2 Ом R 3 0.1 A 8. Кипятильник нагревает 1,2л воды от 12 °С до кипения за 10 мин. Определить ток, потребляемый кипятильником, если U = 220 В. КПД = 90 %. с = 4200 Дж/(кг °С).

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

2 ВАРИАНТ.

I	Определите силу тока в цепи, включенной под напряжение 220 В, если сопротивление цепи 20 Ом. Какое количество теплоты выделит за 5 с проводник сопротивлением 25 Ом при напряжении в цепи 50 В? Начертите схему цепи, состоящую из последовательно со-единенных источников тока, лампы накаливания, двух резисторов и ключа. Как включить в эту цепь вольтметр, чтоб измерить напряже-ние на лампе?
II	цепи и напряжение на всем A участке. R 1 =4 Ом, R 2 =3 Ом, R 3
III	Сколько времени требуется для нагревания 2 кг воды от 20 °С до 100 0 С в электрическом чайнике мощностью 600 Вт, если его КПД 80 %? с = 4200 Дж/(кг °С). Определить силу тока, проходящего по каждому из сопротивлений, если вольтметр показывает 3 В, а сопротивления соответственно равны: R 1 = 2 Ом, R 2 = 3 Ом, R 3 = 4 Ом, R 4 = 4 Ом, R 5 = 0,8 Ом. R 1 R 2 V R 3 R 4

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

3 ВАРИАНТ.

I	Рассчитайте силу тока, проходящего по медному проводу длиной 100 м и площадью сечения 0,5 мм 2 при напряжении 6,8 В. р == 0,017·10 -6 Ом м. Определить общее сопротивление цепи и показание вольтметра. R 1 =7 Ом R 2 =9 Ом R 3 =8 Ом А 0,1 А 3. Какую работу совершает ток в электродвигателе за 30 с, если при напряжении 220 В сила тока в двигателе равна 0,1 А?
II	Электрический чайник потребляет ток 3 А при напряжении 120 В. Из какого материала сделана обмотка, если сечение проволоки 0,08 мм 2 , а длина обмотки 8 м. За какое время в спирали сопротивлением 40 Ом при силе тока 3 А выделяется 10,8 кДж теплоты? Определите по данной схеме общее сопротивление цепи и силу тока в неразветвлённой части цепи
III	Определить мощность электрического чайника, если в нем за 20 ми-нут нагревается 1,43 кг воды от 20 °С до 100 °С. с = 4200 Дж/(кг °С). Два проводника включены в электрическую цепь с одинако-вым напряжением 16 В. Сила тока в одном из них при этом 2 А, сила тока в другом на 3 А больше. Чему равны сопротивления этих про-водников и сила тока в них при напряжении 12 В? Рассчитайте силу тока в цепи источника тока с ЭДС, равной 9 В, и внутренним сопротивлением 2 Ом при подключении во внешней цепи 5 параллельно соединённых лампочек, сопротивлением12,5 Ом каждая.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

4 ВАРИАНТ.

I	Определить количество теплоты, выделяемое в проводнике за 3 мин, если сила тока в цепи 5 А, напряжение на концах проводника 200 В. Сопротивление вольтметра равно 2,4 кОм. Какая сила тока проходит через вольтметр, если он показывает напряжение 240 В? Начертите схему электрической цепи, состоящей из источ-ника тока, ключа, электрической лампы и двух параллельно соеди-ненных резисторов. Как включить амперметр, чтобы измерить силу тока в цепи?
II
III	R 2 =2 Ом R 1 =1,8 Ом Какой длины надо взять никелиновый проводник сечением 0,2 мм 2 , чтобы изготовить спираль для электрической плитки мощностью 600 Вт и рассчитанной на напряжение 120 В? р = 0,4 мкОм м.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

5 ВАРИАНТ.

I	Сопротивление спирали электрической плитки составляет 155 Ом. Какая сила тока соответствует этому случаю, если она включена в сеть с напряжением 220 В? Сколько теплоты выделится в проводнике сопротивлением 12 Ом за 20 с, если его включили в сеть с напряжением 120 В? 3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источ-ника тока, ключа, электрического звонка и реостата, соединенных последовательно. Как включить в цепь вольтметр, чтобы измерить напряжение на реостате?
II	4. Определите температуру нити лампочки, если при включении в сеть с напряжением 220 В по нити идет ток 0,68 А. Сопротивление вольфрамовой нити электрической лампочки при 20 °С равно 36 Ом. Температурный коэффи-циент сопротивления вольфрама 4,б 10 -3 К -1 . 5. Батарея с ЭДС 6 В и внутренним сопротивлением 1,4 Ом питает внешнюю цепь, состоящую из двух парал-лельно соединенных резисторов сопротивлением 2 Ом и 8 Ом. Определите напряжение на зажимах батареи и силу тока через резисторы. 6. Последовательно соединены п резисторов с одина-ковым сопротивлением. Во сколько раз изменится сопро-тивление цепи, если их соединить параллельно?
III	Электрическая цепь состоит из трех последователь-но соединенных кусков провода одинаковой длины и сделан-ных из одного материала, но имеющих разные площади по-перечного сечения: S 1 =1 мм 2 , S 2 =2 мм 2 , S 3 =3 мм 2 . Раз-ность потенциалов на концах цепи равна U ==12 В. Определите падение напряжения на каждом проводнике. 8. На электрической плитке мощностью 600 Вт 2 л воды нагревается от 15 °С до 100 °С за 40 мин. Определить КПД установки, с = 4200 Дж/(кг °С). 9. Лампочка подключена медными проводами к акку-мулятору с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением 0,04 Ом. Длина проводов 4 м и диаметр 0,8 мм. Напряжение на зажимах аккумулятора 1,98 В. Найдите сопротивление лампочки. Удельное сопротивление меди определите по таблице справочника.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

6 ВАРИАНТ.

I	1. На электрической лампе написано 100 Вт, 220 В. Какой ток потребля-ет такая лампа и чему равно сопротивление ее нити? 2.Определить по данной схеме общее сопротивление данного участка цепи и силу тока в неразветвленной части цепи, если R 1 =2 Ом, R 2 =3 Ом, U=12 В. R 1 R 2 V Определите напряжение на концах железного проводника длиной 150 см и площадью поперечного сечения 0,025 мм 2 , в котором сила тока 250 мА. р = 0,1·10 -6 Ом м.
II	4. Сопротивление нити накала электронной лампы 40 Ом, сопротивление включенной части последовательно соединенного реостата 10 Ом. Определите силу тока в цепи накала, если ЭДС аккумулятора 2 В, а его внутреннее со-противление 0,1 Ом. 5. Определить удельное сопротивление провода электрического камина длиной 50 м и сечением 1,2 мм 2 . Мощность, потребляемая камином, равна 900 Вт, а напряжение в сети 220 В. 6. Определите внутреннее сопротивление и ЭДС источника тока, если при силе тока 30 А мощность во внешней цепи равна 180 Вт, а при силе тока 10 А мощность равна 100 Вт.
III	7. Если два проводника соединить параллельно, то при подключении к источнику тока с ЭДС, равной 10,8 В, в неразветвленной части цепи сила тока равна 2,7 А. Если же проводники соединить последовательно, то сила тока при той же ЭДС оказывается равной 0,6 А. Определите сопро-тивление проводников. Внутренним сопротивлением источ-ника тока пренебречь. В схеме указаны сопротивления рези-сторов в Омах и направление силы тока через один из рези-сторов. Определите ЭДС батареи, если ее внутреннее сопро-тивление равно 0,5 Ом.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

7 ВАРИАНТ.

I	Сколько теплоты выделится за 30 с в реостате сопротивлением 100 Ом при силе тока в цепи 2 А? Каково напряжение на концах участка цепи при сопротив-лении 0,25 кОм, если сила тока в нем 0,24 А? Начертите схему электрической цепи, состоящей из источ-ника тока, ключа, нагревательного элемента, амперметра и вольт-метра, измеряющего напряжение на источнике тока.
II	За какое время на электроплитке можно 2 л воды, взятой при 20 0 С,нагреть до кипения, если при напряжении 220 В по ней течет ток 5 А? с = 4200 Дж/(кг °С). Источник с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением 0,8 Ом замкнут никелиновой проволокой длиной 2,1 м и сечением 0,21 мм 2 . Каково напряжение на зажимах элемен-та? Определите напряжение на первом резисторе, если сопротивления R 1 =3 Ом, R 2 =5 Ом, R 3 =2 Ом, R 4 =6 Ом, а показание амперметра I A =0,2 А
III	Вольтметр, соединенный последовательно с рези-стором сопротивлением R 1 =10 кОм, при включении в сеть с напряжением U ==220 В показывает U 1 =70 В, а соединен-ный последовательно с резистором сопротивлением R 2 пока-зывает U 2 =20 В. Найдите сопротивление резистора R 2 . Сколько времени будет нагреваться 1 л воды от 20 °С до 100 °С в элект-рическом чайнике мощностью 500 Вт, если его КПД 75 %? Определите силу тока в проводнике длиной 125 м и площа-дью поперечного сечения 10 мм 2 , если напряжение на зажимах 80 В, а удельное сопротивление материала, из которого изготовлен про-водник, составляет 0,4 мкОм м.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

8 ВАРИАНТ.

I	Какое количество теплоты выделит за 10 минут проволочная спираль сопротивлением 15 Ом, если сила тока в цепи 2 А? Чему равно сопротивление стального провода длиной 250 м и сечением 0,06 мм 2 ? Удельное сопротивление стали равно 0,12 Ом·мм 2 /м. Определить по данной схеме общее сопротивление цепи R 1 =2 Ом R 2 =3 Ом
II	Вычислите силу тока в медном проводнике, удельное со-противление которого 0,017 мкОм м, длина 200 м и поперечное сечение 0,6мм 2 , при напряжении на нем 68 В. Батарея с ЭДС 4 В и внутренним сопротивлением 1 Ом входит в состав неизвестной цепи. К полюсам батареи подключен вольтметр, он показывает напряжение 6 В. Опре-делите количество теплоты, выделяющейся в единицу време-ни на внутреннем сопротивлении батареи. В собранной электрической цепи напряжение на одном из участков равно 12 В. Какая работа совершается электрическим то-ком, если по цепи протекает 28 Кл электричества?
III	Для размораживания трубопровода со льдом применен электронагреватель, потребляющий ток 240 А при напряжении 220 В. Какая масса льда расплавится в трубе за 1 с, если КПД нагре-вателя 80%? Температура льда 0 °С. Удельная теплота плавления льда равна 3,3 10 5 Дж/кг. От батареи, состоящей из 6 последовательно включенных элементов, ЭДС каждого из которых 1,5 В, питаются две последовательно соединенные лампочки сопро-тивлением по 12,5 Ом. Сила тока в цепи равна 0,28 А. Опре-делите КПД батареи и ее внутреннее сопротивление. На сколько равных частей нужно разрезать одно-родный проводник, имеющий сопротивление 36 Ом, чтобы сопротивление его частей, соединенных параллельно, стало равно 1 Ом?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

9 ВАРИАНТ.

I	Определите мощность тока в электрической лампе, включенной в сеть напряжением 220 В, если известно, что сопротивление нити накала лампы 484 Ом. Из какого материала изготовлен провод длиной 1 км, сечением 10 мм 2 и сопротивлением 40 Ом? Начертите схему электрической цепи, состоящей из источ-ника тока, ключа, реостата и двух электрических ламп, соединенных параллельно. Как включить в эту цепь амперметр, которым нужно измерить силу тока в одной из ламп?
II	Электроплитка при силе тока в 4,5 А за 0,6 часа выделила 1312,2 кДж тепла. Найдите сопротивление плитки и вычислите ее мощность. К двум кислотным аккумуляторам с ЭДС, равной 2 В каждый, соединенным параллельно, подключена на-грузка сопротивлением 1,5 Ом. Что покажет вольтметр, подключенный к зажимам аккумуляторов, если их внутрен-ние сопротивления равны 0,01 Ом и 0,015 Ом?
III	Какое количество теплоты выделится в каждом из трех последовательно соединенных резисторов за 1 мин, если их сопротивления R 1 =5 Ом, R 2 =8 Ом, R 3 = 12 Ом, а напряжение на резисторе R 3 - 36 В? Определите сопротивление резистора, если ампер-метр показывает силу тока 5А, вольтметр, подключенный к концам резистора, напряжение 100 В Внутреннее со-противление вольтметра 2500 Ом.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

10 ВАРИАНТ.

I	1. Определите общее сопротивление цепи и показания вольтметра, сила тока равна 0,2 А. 2.Определите расход энергии за 20 с в автомобильной электрической лампочке, рассчитанной на напряжение 12 В при силе тока 3,5 А.
II	Чему равен КПД электрического двигателя, если при на-пряжении 220 В и силе тока 12 А он совершает за 1 минуту работу 118,8кДж? Определите напряжение на концах проводника, удельное сопротивление которого 0,4 мкОм·м, если его длина 6 м, попереч-ное сечение 0,08 мм 2 , а сила тока в нем 0,6 А. Сопротивление прибора может изменяться от 250 до 1800 Ом. В каких пределах будет изменяться сила тока, если на него подать одинаковое напряжение 220 В?
III	Сила тока в электрической лампочке 200 мА,. Диаметр вольфрамовой нити 0,02 мм, а ее температура 2000 °С. Определите напряженность электрического поля в нити. Электрическая схема составлен из двух парал-лельно соединенных резисторов сопротивлением R 1 =40 Ом и R 2 =10 Ом, подключенных к зажимам аккумулятора, ЭДС которого 10 В. Сила тока в неразветвленной цепи 1 А. Определите внутреннее сопротивление источника тока. Для составления елочной гирлянды имеется 10 лампочек мощностью 2 Вт каждая, рассчитанных на номинальное напряжение 4 В. Имеется также некоторое количество лампочек, имеющих ту же мощность при номи-нальном напряжении 8В. Какое минимальное количество восьми вольтовых лампочек нужно взять, чтобы, добавив их к 10 четырех вольтовым, составить гирлянду для включения в сеть с напряжением 120 В?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

11 ВАРИАНТ.

I	Определите общее сопротивление цепи и показания вольтметра, сила тока равна 0,2 А. R 1 =14 Ом R 2 =18 Ом R 3 =16 Ом А Определите расход энергии за 20 с в автомобильной электрической лампочке, рассчитанной на напряжение 12 В при силе тока 3,5 А. Спираль электрической плитки состоит из сплава, удельное сопротивление которого 1,2 Ом мм 2 /м. Длина проволоки 5 м, ее сечение 1 мм 2 . Найти сопротивление спирали.
II	4. Из какого материала изготовлен провод длиной 1 км и сечением 10 мм 2 , если по нему идет ток 3 А, а напряжение на концах провода 120 В? 5. Электроплитку мощностью 360 Вт и электроплитку мощностью 500 Вт включили в сеть, соединив их последовательно. В какой из плиток выде-лится большее количество теплоты? 6. Определите сопротивление резистора, если ампер-метр показывает силу тока 5А, вольтметр, подключенный к концам резистора,- напряжение 100 В. Внутреннее со-противление вольтметра 2500 Ом.
III	включенной в схему, изображенную на рисунке, чтобы напряжен-ность электростатического поля в плоском конденсаторе была 2250 В/м? Внутреннее сопротивление батареи 0,5 Ом. Со-противление R=4,5 Ом. Расстояние между пластинами конденсатора 0,2 см. Перегоревшую спираль электроплитки с мощностью 420 Вт укоро-тили на 1/8 ее первоначальной длины. Какой стала ее мощность при вклю-чении в ту же сеть? Электродвигатель трамвайных вагонов работает при токе 112 А и напряжении 550 В. С какой скоростью движется трамвай, если двигатели создают силу тяги 3,6 кН, а КПД их 70%?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

12 ВАРИАНТ.

I	Электрическая печь потребляет мощность 6000 Вт при величине тока 50 А. Определить напряжение тока, питающего печь. Обмотка печи сделана из никелиновой проволоки длиной 72 м. Найти сечение проволоки, р == 0,4 Ом мм 2 /м, если её сопротивление равно1,2 Ом. Определите общее сопротивление цепи, R 1 =3 Ом, R 2 =4 Ом, R 3 =4 Ом.
II	Сколько воды можно нагреть от 18 0 С до кипения за 10 мин в электрическом чайнике, если напряжение в сети 220 В, а сила тока 4 А. КПД чайника 80%. Удельная теплоёмкость воды 4,2 кДж/кг· 0 С. Сопротивление нити накала электронной лампы 40 Ом, сопротивление включенной части последовательно соединенного реостата 10 Ом. Определите силу тока в цепи накала, если ЭДС аккумулятора 2 В, а его внутреннее со-противление 0,1 Ом. Определите силу тока в цепи аккумулятора, замкнутого на резистор сопротивлением 1000 Ом, если при последовательном включении в эту цепь миллиамперметра с внутренним сопротивлением 100 Ом он показал силу тока 25 мА. Внутренним сопротивлением источника можно пре-небречь.
III	В цепь включено 20 ламп, соединенных параллель-но. Сила тока в лампе 1 А. Сопротивление проводов, соеди-няющих генератор с потребителем,- 0,2 Ом. Чему равна ЭДС генератора с внутренним сопротивлением 0,05 Ом, если напряжение на лампах равно 220 В? Какой длины надо взять нихромовый проводник сечением 0,1 мм 2 , чтобы изготовить нагреватель, на котором можно за 5 минут довести до кипения 1,5 л воды, взятой при температуре 20 0 С? напряжение в сети – 220 В. КПД нагревателя 90%. Удельное сопротивление нихрома – 1,1 Ом·мм 2 /м. Две лампы мощностью 40 Вт и 60 Вт, рассчитанные на одинаковое напряжение, включили в сеть с тем же напряжением последовательно. Какие мощности они потребляют?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

13 ВАРИАНТ.

I	1. За какое время электрический утюг выделит 800 Дж теплоты, если ток в спирали 3 А, а напряжение в сети 220 В? 2. Через проводник за 20 минут протекает заряд 2000 Кл элек-тричества. Определите силу тока в проводнике. 3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источ-ника тока, ключа, реостата и резистора, соединенных последова-тельно. Как включить амперметр и вольтметр для измерения силы тока в резисторе и напряжения на нем?
II
III	6. Найдите общее сопротивление электрической цепи (рис.), если сопротивления резисторов Rl -R 6 имеют соответственно следующие значения: R l =4 Ом, R 2 = 5 Ом, R 3 =4 Ом, R 4 =20 Ом, R 5 =12 Ом, R 6 = 4 Ом. 7. Электровоз массой 300 т спускается вниз с горы со скоростью 72 км/ч. Уклон горы равен 0,01. Коэффициент сопротивления движению равен 0,02, напряжение в ли-нии равно 3 кВ, КПД электровоза равен 80%. Определите сопротивление обмотки электродвигателя электровоза.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

1 4 ВАРИАНТ.

	Через электрическую лампочку за 5 мин проходит за-ряд в 150 Кл. Какова сила тока в лампочке? Определите сопротивление стального провода сечени-ем 35 мм 2 и длиной 25 м. Рассчитайте силу тока в лампочке, имеющей со-противление 400 Ом, если напряжение на ее зажимах 120 В.
	Чему равно общее сопротивление электрической цепи (рис.), если сопротивление R l =R 2 =15 Ом, R 3 = R 4 = 25 Ом? 5. Какова сила тока в проводнике, через поперечное сече-ние которого за 2 с проходит 12 10 19 электронов? Заряд электрона равен 1,6 10 -19 Кл. 6. Определите ЭДС и внутреннее сопротивление ис-точника тока, если при внешнем сопротивлении 3,9 Ом сила тока в цепи равна 0,5 А, а при внешнем сопротив-лении 1,9 Ом сила тока равна 1 А.
	7. Найдите силу тока во всех резисторах (рис.) и в неразветвленной части цепи, а также ЭДС источника то-ка с малым внутренним сопротивлением, если сопротив-ления резисторов Rl -R 6 имеют соответственно следую-щие значения: R 1 = 7,5 Ом, R 2 = 4 Ом, R 3 =12 Ом, R 4 = 6 Ом, R 5 = 3 Ом, R 6 =6 Ом, а показание амперметра равно 10 А. 8. Лифт массой 2 т поднимается равномерно на вы-соту 20 м за время, равное 1 мин. Напряжение на за-жимах электродвигателя равно 220 В, его КПД равен 92%. Определите силу тока в цепи электродвигателя.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

15 ВАРИАНТ.

	Определите сопротивление медного провода, если при силе протекающего в нем тока 10 А напряжение на его концах равно 4 В. Рассчитайте удельное сопротивление трамвайного про-вода, если его длина 10 км, сечение 70 мм 2 , а сопротивле-ние 3,5 Ом. Какой электрический заряд пройдет за 10 мин через спираль утюга, если сила тока в ней равна 0,3 А?
	4. Сопротивление вольфрамовой нити электрической лампочки при 10 °С равно 50 Ом. До какой температуры нагрета нить, если ее сопротивление равно 550 Ом? Тем-пературный коэффициент сопротивления вольфрама 5∙10 - 3 К - 1 . 5. Определите силу тока в проводнике R 2, если его сопротивление равно 9 Ом, и падение напряжения в про-воднике R 1 при его сопротивлении 6 Ом (рис), ес-ли ЭДС источника тока равна 2 В, а его внутреннее со-противление равно 0,4 Ом. 6. ЭДС источника тока равна 1,6 В, его внутреннее сопротивление равно 0,5 Ом. Чему равен КПД источни-ка при силе тока 2,4 А?
	7.На рисунке изображена схема электрической цепи, в ко-торой ЭДС источника тока рав-на 20 В, его внутреннее сопротив-ление равно 1 Ом, сопротивления резисторов Rl -R 4 имеют соответ-ственно следующие значения: R 1 =4 Ом, R 2 =3 Ом, R 3 =12Ом, R 4 = 6 Ом. Найдите показания ам-перметра и вольтметра. Рассчи-тайте силу тока и падение напря-жения на каждом из проводни-ков. 8. Подъемный кран поднимает груз массой 8,8 т на высоту 10 м в течение 50 с. Определите напряжение в цепи, если сила тока, потребляемого краном, равна 100 А, КПД крана равен 80%.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

16 ВАРИАНТ.

	При электросварке сила тока достигает 200 А. Какой электрический заряд проходит через поперечное сечение электрода за 5 мин? Чему равно напряжение на клеммах амперметра, сила тока в котором 6,2 А, если сопротивление амперметра 0,0012 Ом? Какой длины потребуется никелиновая проволока се-чением 0,1 мм 2 для изготовления реостата сопротивлени-ем 180 Ом?
	По схеме, изображенной на рисунке.определи-те общее сопротивление электрической цепи, если сопро-тивления резисторов R1-R4 имеют соответственно следу-ющие значения: R 1 =8 Ом, R 2 = 2 Ом, R 3 = A Ом, R 4 =6 Ом. 5.Какую работу совершает двигатель полотера за вре-мя, равное 30 мин, если он потребляет в цепи напряже-нием 220 В ток силой 1,25 А, а его КПД равен 80%?
	6. По схеме, изображенной на рисунке, определи-те общее сопротивление электрической цепи, если сопро-тивления резисторов Rl-R6 имеют соответственно следующие значения: R 1 = 15 Ом, R 2 = 15 Ом, R 3 =15 Ом, R 4 = 8 Ом, R 5 =8 Ом, R 6 =12 Ом. 7. Обмотка электродвигателя постоянного тока сде-лана из провода, сопротивление которого равно 2 Ом. По обмотке работающего двигателя, включенного в сеть, течет ток. Какую мощность потребляет двигатель, если известно, что напряжение в сети равно 110 В, сила то-ка равна 10 А? Каков КПД двигателя?

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

17 ВАРИАНТ.

	1. Через электрическую лампочку

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

18 ВАРИАНТ.

2. Вариант 2

1. 2. Вариант 3

1. 2. Вариант 4

1. 2. Электрический чайник потребляет ток 3 А при напря-жении 220 В. Чему равно сопротивление чайника?

Вариант 5

1. За какое время пройдет через поперечное сечение про-водника заряд, равный 10 Кл, при силе тока 0,2 А?

2. Определите напряжение, которое нужно создать на концах проводника сопротивлением 20 Ом, чтобы в нем возникла сила тока 0,5 А.

СР-2. Сопротивление проводника

Вариант 1

1. 2. Вариант 2

1. 2. Температурный коэффициент сопротивления для неко-торого сплава равен 10~ 3 К 1 . Сопротивление резистора из этого сплава при 273 К равно 100 Ом. На сколько увели-чится сопротивление резистора при нагревании до 283 К?

Вариант 3

1. 2. Сопротивление платиновой проволоки при темпера-туре 20 °С равно 20 Ом, а при температуре 500 °С равно 59 Ом. Найдите значение температурного коэффициента сопротивления платины.

Вариант 4

1. Сопротивление медного провода сечением 2 мм 2 равно 1 Ом. Какова длина этого провода?

2. Алюминиевая проволока при 0 °С имеет сопротивле-ние 4,25 Ом. Каково будет сопротивление этой проволоки при 200 °С? Температурный коэффициент сопротивления алюминия 4 10 3 К" 1 .

Вариант 5

1. Определите сопротивление алюминиевого провода длиной 1,8 км и сечением 10 мм 2 .

Г> 7

6. 7. 8. Определите общее сопротивление цепи (рис. 19), если сопротивления резисторов Rl -R 6 имеют соответ-ственно следующие значения: R } =0,5 Ом, R 2 = l ,5 Ом, R 3 = R 4 = R 6 =\ Ом, Д 5 = 2/3 Ом.

Рис. 19

1. 2. 3. 4. Какова сила тока в проводнике R (рис. 22), если ЭДС источника тока равна 3 В, его внутреннее сопро-тивление равно 1 Ом, сопротивления /?, = R 1 = 1,75 Ом, R y = 2 Ом, Я 4 = 6 Ом?

8. Найдите общее сопротивление электрической цепи, изображенной на рисунке 25, если сопротивление каж-дого резистора равно 1 Ом.

9. Источник тока питает внешнюю цепь (рис. 26). При силе тока 2 А во внешней цепи выделяется мощность 24 Вт, а при силе тока 5 А выделяется мощность 30 Вт. Определите силу тока при коротком замыкании источни-ка тока.

1. На рисунке 27 изображена схема электрической це-пи. Определите сопротивление проводника R 2 и падение напряжения на нем, если ЭДС источника тока равна 60 В, его внутреннее сопротивление равно 2 Ом, сила тока в цепи равна 2 А, сопротивление Я, =20 Ом.

2. Шесть лампочек соединены так, как показано на схеме, изображенной на рисунке 28. Определите общее сопротивление электрической цепи, если сопротивления лампочек Л1, Л2, ЛЗ, Л4, Л5, Л6 (см. рис. 28) соответ-ственно равны 10 Ом, 20 Ом, 30 Ом, 15 Ом, 35 Ом и 50 Ом.

3. Чему равно напряжение на концах проводника, име-ющего сопротивление 20 Ом, если за время, равное 10 мин, через него протекает электрический заряд 200 Кл?

4. Что покажут амперметры и вольтметр (рис. 29) при положениях переключателя /, 2, 3, если ЭДС источника тока равна 6 В, его внутреннее сопротивление равно 1,2 Ом, сопротивление резистора R 1 равно 8 Ом, резис-тора R 2 равно 4,8 Ом?

5. Чему равно общее сопротивление электрической це-пи (рис. 30), если сопротивления резисторов Rl -R 7 рав-ны соответственно следующим значениям: #, = 18 Ом, #,= 12 Ом, R 3 = 23 Ом, /? 4 =7 Ом, # 5 = 60 Ом, # 6 = 60 Ом, # 7 =30 Ом?

7. К источнику с ЭДС, равной 18 В, и внутренним сопротивлением 0,2 Ом подключены три одинаковых про-водника, сопротивление каждого из которых равно 4,5 Ом, соединенные по схеме, показанной на рисун-ке 31. Определите силу тока, который протекает через каждое сопротивление. (Сопротивлением соединительных проводов пренебречь.)

8. Рассчитайте общее сопротивление электрической це-пи, изображенной на рисунке 32, если R = 2 Ом.

9. 1. К источнику тока с ЭДС, равной 4,5 В, и внут-ренним сопротивлением 1,5 Ом присоединена цепь, со-стоящая из двух проводников, сопротивление каждого из которых равно 10 Ом, соединенных между собой парал-лельно, и третьего проводника сопротивлением 2,5 Ом, подсоединенного последовательно к двум первым. Чему равна сила тока в неразветвленной части цепи?

2. Найдите общее сопротивление электрической цепи (рис. 33), если сопротивления резисторов Rl -R 6 равны соответственно следующим значениям: Д, = 1 Ом, R ^ = 2 Ом, Д 3 = 4 Ом, R 4 = l Ом, Я 5 = 2 Ом, Й 6 =1 Ом.

3. Количество теплоты, выделяемое за 54 мин про-водником с током, равно 20 кДж. Определите силу тока в проводнике, если его сопротивление равно 10 Ом.

4. Рассчитайте силу тока в цепи и в проводнике R 3 (рис. 34), если батарея состоит из трех параллельно со-единенных элементов. Внутреннее сопротивление каждо-го элемента равно 0,6 Ом, ЭДС каждого элемента рав-на 1,44 В, Д,=Д,= 1,2 Ом, R 3 =2 Ом, R 4 =3 Ом.

5. Определите общее сопротивление электрической це-пи (рис. 35), если сопротивления резисторов Rl - R 7 равны соответственно следующим значениям: /?, = 10 Ом, Л,= 10 Ом, /?,= Ю Ом, Д 4 = 30 Ом, Д 5 =15 Ом, Я 6 =15 Ом, «7 = 45 Ом.

6. Вольтметр, рассчитанный на измерение напряже-ния до 30 В, имеет внутреннее сопротивление 3 кОм. Какое дополнительное сопротивление нужно присоеди-нить к вольтметру, чтобы им можно было измерять на-пряжение до 300 В?

7. Каковы показания амперметра и вольтметра, вклю-ченных в схему рисунка 36, если ЭДС источника равна 7,5 В, внутреннее сопротивление источника равно 0,5 Ом, сопротивления резисторов Rl - R 4 равны соответственно следующим значениям: Л, = 1,8 Ом, Л 2 = 2 Ом, Д 3 =3 Ом, Л 4 =6 Ом? Найдите силу тока и напряжения для каждо-го из резисторов.

8. Чему равно общее сопротивление электрической це-пи на участке АВ, показанной на рисунке 37, если со-противление каждого звена равно 5 Ом?ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК 9 ВАРИАНТ . I Определите мощность тока в электрической лампе, включенной в сеть напряжением...

Вариант 1 тс-6 сила тока напряжение сопротивление закон ома для участка цепи 1 электрическим током называется

Документ

Вариант 1 ТС-6.Сила тока . Напряжение. Сопротивление. Закон Ома для участка цепи 1. Электрическим током называется... A). движение... . ВАРИАНТ 2 Тест 6. Сила тока . Напряжение. Сопротивление. Закон Ома для участка цепи. 1. Электрический ток в металлах...

Электрический ток Обобщение раздела физики за 8 10 и 11 классы Необходимое оборудование и программное обеспечение

Документ

Картину по теме «Электрический ток» . Методические рекомендации. Изучение темы электрический ток имеет большое мировоззренческое... урока. Возможные варианты : составление справочного материала по теме «Переменный электрический ток» ; совместное решение...

За направление электрического тока принимают направление движения под действием электрического поля А

Документ

Вариант 1. За направление электрического тока принимают направление движения под действием электрического поля.... А. электронов; Б. ... МДж/кг. Вариант 1. За направление электрического тока направление движения под действием электрического поля.... А. ...

1 При перемещении магнита в катушке постоянного магнита в ней воз­никает электрический ток Это явление называется

Документ

Трансформатора; д) повышение мощности трансформатора. Вариант 2 (ЭМ индукция, ЭМ колебания, ... ... а) электромагнитной индукцией; б) электромагнитными колебаниями; в) электрическим током ; г) самоиндукцией; д) электромагнитным потоком. 12. Уравнение...

Определить плотность тока, если известно, что за время t = 10 секунд через поперечное сечение проводника прошло q = 100 Кулон электричества. Площадь поперечного сечения проводника S = 5 мм 2 .

Два одинаковых сопротивления по R 1 =100 Ом, соединенных параллельно, и соединенное последовательно с ними сопротивление R 2 =200 Ом подключены к источнику постоянного тока. К концам параллельно соединенных сопротивлений подключен конденсатор емкостью C=10 мкФ. Определить ЭДС источника, если заряд на конденсаторе q=2,2 . 10 -4 Кл. Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь.

Какой ток пойдет по подводящим проводам при коротком замыкании, если на двух плитках с сопротивлениями R 1 =200 Ом и R 2 =500 Ом, выделяется при поочередном включении одинаковая мощность P=200 Вт?

Вариант 2

Сопротивление одного метра медной проволоки диаметром D = 0,1 мм равно 2,23 Ом. Каково удельное сопротивление меди?

Гальванический элемент дает на внешнее сопротивление R 1 =4 Ом ток I 1 =0,2 А. Если же внешнее сопротивление R 2 =7 Ом, то элемент дает ток I 2 =0,14 А. Какой ток он даст, если его замкнуть накоротко?

Участок цепи, состоящая из двух параллельно включенных сопротивлений R 1 =6 Ом и R 2 =12 Оми включенного последовательно к ним сопротивления R 3 =15 Ом, подключена к зажимам генератора, ЭДС которого έ=200 В, а внутреннее сопротивление r=1 Ом. Вычислить мощность P 1 , выделяющуюся на сопротивлении R 1 . Сопротивлением подводящих проводов пренебречь.

Вариант 3

Определить сопротивление медной проволоки, масса которой m = 1 кг, а площадь поперечного сечения S = 0,1 мм 2 . Плотность меди  0 = 8900 кг/м 3 , ее удельное сопротивление  = 1,75 . 10 -8 Ом. м.

Определить ЭДС батареи, если известно, что при увеличении сопротивления нагрузки, подключенной к батарее, в n раз напряжение на нагрузке увеличивается от U 1 до U 2 .

Железная и медная проволоки одинаковых длин и сечений соединены параллельно и включены в сеть. Найти отношение количеств теплоты, выделившихся в каждой проволоке. Удельные сопротивления железа и меди равны  1 =0,12 мкОм. м и  2 =0,017 мкОм. м.

Вариант 4

Определить падение напряжения на проводнике сопротивлением R = 10 Ом, если известно, что за время t = 5 мин по проводнику прошел заряд q = 120 Кулон.

Определить внутреннее сопротивление аккумулятора, если известно, что при замыкании его на внешнее сопротивление R 1 =1 Ом напряжение на зажимах аккумулятора U 1 =2 В, а при замыкании на сопротивление R 2 =2 Ом напряжение на зажимах U 2 =2,4 В. Сопротивлением проводящих проводов пренебречь.

Найти мощность N электронагревателя кастрюли, если в ней за время =20 мин можно вскипятить объем воды V=2 л (плотность воды 1000 кг/м 3). КПД электронагревателя =70%. Удельная теплоемкость воды c=4,2 кДж/(кг. К), начальная температура воды t 1 =20 0 С.

Вариант 5

В электрическую сеть включены последовательно плитка, реостат и амперметр, сопротивление которых R 1 = 50 Ом, R 2 = 30 Ом и R 3 = 0,1 Ом соответственно. Определить падение напряжения на плитке, реостате и амперметре по отдельности, если ток в цепи I = 4 А.

Машина постоянного тока с ЭДС 130 В должна питать осветительную сеть, состоящую из параллельно включенных десяти ламп сопротивлением 200 Ом, пяти ламп по 100 Ом и десяти ламп по 150 Ом. Найти ток нагрузки и напряжение на зажимах машины, если ее внутреннее сопротивление 0,5 Ом. Сопротивлением проводов пренебречь.

К источнику с внутренним сопротивлением r подключено сопротивление R=r. Затем подключено второе такое же сопротивление: а) последовательно, б) параллельно. Во сколько раз изменится тепловая мощность, выделяющаяся в сопротивлении R, после подключения второго сопротивления в обоих случаях.

С самого начала промышленного применения электричества изучалось воздействие электрического тока на человека и последствия этого воздействия.
Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает термическое, химическое, механическое и биологическое воздействие на его организм:
термическое воздействие электрического тока ведет к опасным нагревам тканей и возникновению таких травм, как ожоги, электрические знаки, металлизация кожи;
электролитическое воздействие электрического тока приводит к электролизу крови и других содержащихся в организме растворов, изменению их химического состава, нарушению их физиологических функций;
механическое воздействие тока проявляется в расслоении мышц, разрыве сухожилий, вывихах суставов и других повреждений тканей организма в результате резких, непроизвольных судорожных сокращений мышц, вызванных протеканием тока;
биологическое воздействие тока выражается в раздражении живых тканей организма, рефлекторном возбуждении нервной системы и нарушении внутренних биоэлектрических процессов. В результате возникают электрический удар или электрический шок.

Различают следующие виды поражений от воздействия электротоком: электрические травмы, электрический удар, электрический шок.

В результате электротравм происходит местное поражение кожи, мышц, органов.
Различают:
- ожоги (в 60-65% случаев от всех электротравм)
1,2 степень ожога – 1-2 кВ;
3, 4 степень ожога – выше 1-2 кВ;
- электрические знаки (в 20% случаев)
в результате термического воздействия на коже появляются жёлтые и серые пятна диаметром до 5 мм;
- металлизация кожи (в 10% случаев)
проникновение в кожу мельчайших частичек металла;
- механические повреждения (редко)
разрыв кожи, кровеносных сосудов;
- электроофтальмия (в 1-2% случаев)
воспаление глаз в результате ослепления электродугой (мощный поток УФ).

В результате электрического удара поражается весь организм, особенно внутренние органы. По степени тяжести различают:
- 1 степень – судороги;
- 2 степень – судороги и потеря сознания;
- 3 степень – потеря сознания с нарушением дыхания и сердечной деятельности;
- 4 степень – клиническая смерть (отсутствие дыхания и сердечной деятельности), которая длится 5-7 мин.

Электрический шок – своеобразная тяжёлая нервнорефлекторная реакция организма в ответ на раздражение электротоком, которая сопровождается расстройством дыхания, кровообращения, обмена веществ и др.
Длится от нескольких десятков минут до суток, а далее либо полное выздоровление, благодаря лечебному вмешательству, либо смерть.
Степень опасности воздействия тока на организм человека зависит от :
величины тока;
длительности воздействия;
рода и частоты;
электрического сопротивления тела человека;
напряжения и схемы включения тела в электрическую цепь;
условий внешней среды.

Переменный ток с частотой 50 Гц более опасен по сравнению с токами иной частоты и постоянным током.
Величину электрического тока, которую начинает ощущать человек, называют пороговым ощутимым током (0,6-1,5 мА переменного тока частотой 50 Гц). При воздействии переменного тока силой 15 мА у человека возникают судороги, в результате которых он не в состоянии отпустить находящийся у него в руке провод. В случае поражения силой 20-25 мА наступает остановка дыхания. Из-за спазма голосовых связок пострадавший не может крикнуть и позвать на помощь. Если действие тока не прекращается, то через несколько минут происходит остановка сердца и наступает смерть. В легких случаях общие проявления могут быть в виде обмороков, головокружения, общей слабости, тяжелого нервного потрясения.
Наименьшую величину тока, при которой человек самостоятельно не может прервать контакт с токоведущими частями, называют пороговым неотпускающим током (10-15 мА).
Наименьший ток, при котором возникает фибрилляция сердца, называют пороговым фибрилляционным током (50-80 мА) , С увеличением времени прохождения электрического тока через организм человека возрастает тяжелого поражения, иногда приводящая к смертельному исходу.
Живая ткань тела человека обладает следующим удельным объемным сопротивлением при частоте тока 50 Гц: кожа сухая - 3-103...2-104; кости - 104...2-106; жировая ткань 30...60, мышечная ткань - 2-3 и кровь - 1-2 Ом м. Анализ этих данных показывает, что основное сопротивление протеканию тока оказывает кожа человека.
При неисправностях электрооборудования, нарушении правил эксплуатации может произойти загорание электроустановки, а загорание - привести к дополнительной опасности.
Электротравма возникает не только при непосредственном соприкосновении с источником тока, но и при дуговом контакте , когда человек находится вблизи установки с напряжением более 1000 В, особенно в помещениях с высокой влажностью воздуха. Чем выше напряжение и продолжительнее действие, тем тяжелее поражения, вплоть до смертельного исхода.
Электрический ток вызывает в организме местные и общие изменения. Местные проявляются ожогами там, где были вход и выход электрического тока. В зависимости от его силы и напряжения, состояния человека (влажная кожа, утомление, истощение) возможны поражения различной тяжести - от потери чувствительности до глубоких ожогов. В тяжелых случаях кратерообразная рана может проникать до кости. При воздействии тока высокого напряжения возможны расслоения тканей, их разрыв, иногда полный отрыв конечности.
Местные повреждения молнией аналогичны воздействию электротока. На коже появляются пятна темно-синего цвета, напоминающие разветвление дерева («знаки молнии»). Это связано с расширением кровеносных сосудов. Общее состояние в таких случаях, как правило, тяжелое. Может развиться паралич, немота, глухота, a также произойти остановка дыхания и сердца.

В проводниках при определенных условиях может возникнуть непрерывное упорядоченное движение свободных носителей электрического заряда. Такое движение называется электрическим током . За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов, хотя в большинстве случае движутся электроны – отрицательно заряженные частицы.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда q , переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t , к этому интервалу времени:

Если ток не постоянный, то для нахождения количества прошедшего через проводник заряда рассчитывают площадь фигуры под графиком зависимости силы тока от времени.

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным . Сила тока измеряется амперметром, который включается в цепь последовательно. В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах [А]. 1 А = 1 Кл/с.

Находится как отношение всего заряда ко всему времени (т.е. по тому же принципу, что и средняя скорость или любая другая средняя величина в физике):

Если же ток равномерно меняется с течением времени от значения I 1 до значения I 2 , то можно значение среднего тока можно найти как среднеарифметическое крайних значений:

Плотность тока – сила тока, приходящаяся на единицу поперечного сечения проводника, рассчитывается по формуле:

При прохождении тока по проводнику ток испытывает сопротивление со стороны проводника. Причина сопротивления – взаимодействие зарядов с атомами вещества проводника и между собой. Единица измерения сопротивления 1 Ом. Сопротивление проводника R определяется по формуле:

где: l – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения, ρ – удельное сопротивление материала проводника (будьте внимательны и не перепутайте последнюю величину с плотностью вещества), которое характеризует способность материала проводника противодействовать прохождению тока. То есть это такая же характеристика вещества, как и многие другие: удельная теплоемкость, плотность, температура плавления и т.д. Единица измерения удельного сопротивления 1 Ом·м. Удельное сопротивление вещества – табличная величина.

Сопротивление проводника зависит и от его температуры:

где: R 0 – сопротивление проводника при 0°С, t – температура, выраженная в градусах Цельсия, α – температурный коэффициент сопротивления. Он равен относительному изменению сопротивления, при увеличении температуры на 1°С. Для металлов он всегда больше нуля, для электролитов наоборот, всегда меньше нуля.

Диод в цепи постоянного тока

Диод – это нелинейный элемент цепи, сопротивление которого зависит от направления протекания тока. Обозначается диод следующим образом:

Стрелка в схематическом обозначении диода показывает, в каком направлении он пропускает ток. В этом случае его сопротивление равно нулю, и диод можно заменить просто на проводник с нулевым сопротивлением. Если ток течет через диод в противоположном направлении, то диод обладает бесконечно большим сопротивлением, то есть не пропускает ток совсем, и является разрывом в цепи. Тогда участок цепи с диодом можно просто вычеркнуть, так как ток по нему не идет.

Закон Ома. Последовательное и параллельное соединение проводников

Немецкий физик Г.Ом в 1826 году экспериментально установил, что сила тока I , текущего по однородному металлическому проводнику (то есть проводнику, в котором не действуют сторонние силы) сопротивлением R , пропорциональна напряжению U на концах проводника:

Величину R принято называть электрическим сопротивлением . Проводник, обладающий электрическим сопротивлением, называется резистором . Это соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи : сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными . Графическая зависимость силы тока I от напряжения U (такие графики называются вольт-амперными характеристиками, сокращенно ВАХ) изображается прямой линией, проходящей через начало координат. Следует отметить, что существует много материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома, например, полупроводниковый диод или газоразрядная лампа. Даже у металлических проводников при достаточно больших токах наблюдается отклонение от линейного закона Ома, так как электрическое сопротивление металлических проводников растет с ростом температуры.

Проводники в электрических цепях можно соединять двумя способами: последовательно и параллельно . У каждого способа есть свои закономерности.

1. Закономерности последовательного соединения:

Формула для общего сопротивления последовательно соединенных резисторов справедлива для любого числа проводников. Если же в цепь последовательно включено n одинаковых сопротивлений R , то общее сопротивление R 0 находится по формуле:

2. Закономерности параллельного соединения:

Формула для общего сопротивления параллельно соединенных резисторов справедлива для любого числа проводников. Если же в цепь параллельно включено n одинаковых сопротивлений R , то общее сопротивление R 0 находится по формуле:

Электроизмерительные приборы

Для измерения напряжений и токов в электрических цепях постоянного тока используются специальные приборы – вольтметры и амперметры .

Вольтметр предназначен для измерения разности потенциалов, приложенной к его клеммам. Он подключается параллельно участку цепи, на котором производится измерение разности потенциалов. Любой вольтметр обладает некоторым внутренним сопротивлением R B . Для того чтобы вольтметр не вносил заметного перераспределения токов при подключении к измеряемой цепи, его внутреннее сопротивление должно быть велико по сравнению с сопротивлением того участка цепи, к которому он подключен.

Амперметр предназначен для измерения силы тока в цепи. Амперметр включается последовательно в разрыв электрической цепи, чтобы через него проходил весь измеряемый ток. Амперметр также обладает некоторым внутренним сопротивлением R A . В отличие от вольтметра, внутреннее сопротивление амперметра должно быть достаточно малым по сравнению с полным сопротивлением всей цепи.

ЭДС. Закон Ома для полной цепи

Для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической замкнутой цепи устройства, способного создавать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения. Такие устройства называются источниками постоянного тока . Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока, называются сторонними силами .

Природа сторонних сил может быть различной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов, в генераторах постоянного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле. Под действием сторонних сил электрические заряды движутся внутри источника тока против сил электростатического поля, благодаря чему в замкнутой цепи может поддерживаться постоянный электрический ток.

При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу. Физическая величина, равная отношению работы A ст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда, называется электродвижущей силой источника (ЭДС) :

Таким образом, ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда. Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

Закон Ома для полной (замкнутой) цепи: сила тока в замкнутой цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на общее (внутреннее + внешнее) сопротивление цепи:

Сопротивление r – внутреннее (собственное) сопротивление источника тока (зависит от внутреннего строения источника). Сопротивление R – сопротивление нагрузки (внешнее сопротивление цепи).

Падение напряжения во внешней цепи при этом равно (его еще называют напряжением на клеммах источника ):

Важно понять и запомнить: ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока не меняются, при подключении разных нагрузок.

Если сопротивление нагрузки равно нулю (источник замыкается сам на себя) или много меньше сопротивления источника, то тогда в цепи потечет ток короткого замыкания :

Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую можно получить от данного источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r . У источников с малым внутренним сопротивлением ток короткого замыкания может быть очень велик, и вызывать разрушение электрической цепи или источника. Например, у свинцовых аккумуляторов, используемых в автомобилях, сила тока короткого замыкания может составлять несколько сотен ампер. Особенно опасны короткие замыкания в осветительных сетях, питаемых от подстанций (тысячи ампер). Чтобы избежать разрушительного действия таких больших токов, в цепь включаются предохранители или специальные автоматы защиты сетей.

Несколько источников ЭДС в цепи

Если в цепи присутствует несколько ЭДС подключенных последовательно , то:

1. При правильном (положительный полюс одного источника присоединяется к отрицательному другого) подключении источников общее ЭДС всех источников и их внутреннее сопротивление может быть найдено по формулам:

Например, такое подключение источников осуществляется в пультах дистанционного управления, фотоаппаратах и других бытовых приборах, работающих от нескольких батареек.

2. При неправильном (источники соединяются одинаковыми полюсами) подключении источников их общее ЭДС и сопротивление рассчитывается по формулам:

В обоих случаях общее сопротивление источников увеличивается.

При параллельном подключении имеет смысл соединять источники только c одинаковой ЭДС, иначе источники будут разряжаться друг на друга. Таким образом суммарное ЭДС будет таким же, как и ЭДС каждого источника, то есть при параллельном соединении мы не получим батарею с большим ЭДС. При этом уменьшается внутреннее сопротивление батареи источников, что позволяет получать большую силу тока и мощность в цепи:

В этом и состоит смысл параллельного соединения источников. В любом случае при решении задач сначала надо найти суммарную ЭДС и полное внутреннее сопротивление получившегося источника, а затем записать закон Ома для полной цепи.

Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца

Работа A электрического тока I , протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R , преобразуется в теплоту Q , выделяющееся на проводнике. Эту работу можно рассчитать по одной из формул (с учетом закона Ома все они следуют друг из друга):

Закон преобразования работы тока в тепло был экспериментально установлен независимо друг от друга Дж.Джоулем и Э.Ленцем и носит название закона Джоуля–Ленца . Мощность электрического тока равна отношению работы тока A к интервалу времени Δt , за которое эта работа была совершена, поэтому она может быть рассчитана по следующим формулам:

Работа электрического тока в СИ, как обычно, выражается в джоулях (Дж), мощность – в ваттах (Вт).

Энергобаланс замкнутой цепи

Рассмотрим теперь полную цепь постоянного тока, состоящую из источника с электродвижущей силой ε и внутренним сопротивлением r и внешнего однородного участка с сопротивлением R . В этом случае полезная мощность или мощность, выделяемая во внешней цепи:

Максимально возможная полезная мощность источника достигается, если R = r и равна:

Если при подключении к одному и тому же источнику тока разных сопротивлений R 1 и R 2 на них выделяются равные мощности то внутреннее сопротивление этого источника тока может быть найдено по формуле:

Мощность потерь или мощность внутри источника тока:

Полная мощность, развиваемая источником тока:

КПД источника тока:

Электролиз

Электролитами принято называть проводящие среды, в которых протекание электрического тока сопровождается переносом вещества. Носителями свободных зарядов в электролитах являются положительно и отрицательно заряженные ионы. К электролитам относятся многие соединения металлов с металлоидами в расплавленном состоянии, а также некоторые твердые вещества. Однако основными представителями электролитов, широко используемыми в технике, являются водные растворы неорганических кислот, солей и оснований.

Прохождение электрического тока через электролит сопровождается выделением вещества на электродах. Это явление получило название электролиза .

Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду ), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду ). Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей в результате расщепления части нейтральных молекул. Это явление называется электролитической диссоциацией .

Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком М.Фарадеем в 1833 году. Закон Фарадея определяет количества первичных продуктов, выделяющихся на электродах при электролизе. Итак, масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q , прошедшему через электролит:

Величину k называют электрохимическим эквивалентом . Он может быть рассчитан по формуле:

где: n – валентность вещества, N A – постоянная Авогадро, M – молярная масса вещества, е – элементарный заряд. Иногда также вводят следующее обозначение для постоянной Фарадея:

Электрический ток в газах и в вакууме

Электрический ток в газах

В обычных условиях газы не проводят электрический ток. Это объясняется электрической нейтральностью молекул газов и, следовательно, отсутствием носителей электрических зарядов. Для того чтобы газ стал проводником, от молекул необходимо оторвать один или несколько электронов. Тогда появятся свободные носителя зарядов - электроны и положительные ионы. Этот процесс называется ионизацией газов .

Ионизировать молекулы газа можно внешним воздействием - ионизатором . Ионизаторами может быть: поток света, рентгеновские лучи, поток электронов или α -частиц. Молекулы газа также ионизируются при высокой температуре. Ионизация приводит к возникновению в газах свободных носителей зарядов - электронов, положительных ионов, отрицательных ионов (электрон, объединившийся с нейтральной молекулой).

Если создать в пространстве, занятом ионизированным газом, электрическое поле, то носители электрических зарядов придут в упорядоченное движение – так возникает электрический ток в газах. Если ионизатор перестает действовать, то газ снова становится нейтральным, так как в нем происходит рекомбинация – образование нейтральных атомов ионами и электронами.

Электрический ток в вакууме

Вакуумом называется такая степень разрежения газа, при котором можно пренебречь соударением между его молекулами и считать, что средняя длина свободного пробега превышает линейные размеры сосуда, в котором газ находится.

Электрическим током в вакууме называют проводимость межэлектродного промежутка в состоянии вакуума. Молекул газа при этом столь мало, что процессы их ионизации не могут обеспечить такого числа электронов и ионов, которые необходимы для ионизации. Проводимость межэлектродного промежутка в вакууме может быть обеспечена лишь с помощью заряженных частиц, возникших за счет эмиссионных явлений на электродах.

• Назад
• Вперёд

Как успешно подготовиться к ЦТ по физике и математике?

Для того чтобы успешно подготовиться к ЦТ по физике и математике, среди прочего, необходимо выполнить три важнейших условия:

1. Изучить все темы и выполнить все тесты и задания приведенные в учебных материалах на этом сайте. Для этого нужно всего ничего, а именно: посвящать подготовке к ЦТ по физике и математике, изучению теории и решению задач по три-четыре часа каждый день. Дело в том, что ЦТ это экзамен где мало просто знать физику или математику, нужно еще уметь быстро и без сбоев решать большое количество задач по разным темам и различной сложности. Последнему научиться можно только решив тысячи задач.
2. Выучить все формулы и законы в физике, и формулы и методы в математике . На самом деле, выполнить это тоже очень просто, необходимых формул по физике всего около 200 штук, а по математике даже чуть меньше. В каждом из этих предметов есть около десятка стандартных методов решения задач базового уровня сложности, которые тоже вполне можно выучить, и таким образом, совершенно на автомате и без затруднений решить в нужный момент большую часть ЦТ. После этого Вам останется подумать только над самыми сложными задачами.
3. Посетить все три этапа репетиционного тестирования по физике и математике. Каждый РТ можно посещать по два раза, чтобы прорешать оба варианта. Опять же на ЦТ, кроме умения быстро и качественно решать задачи, и знания формул и методов необходимо также уметь правильно спланировать время, распределить силы, а главное правильно заполнить бланк ответов, не перепутав ни номера ответов и задач, ни собственную фамилию. Также в ходе РТ важно привыкнуть к стилю постановки вопросов в задачах, который на ЦТ может показаться неподготовленному человеку очень непривычным.

Успешное, старательное и ответственное выполнение этих трех пунктов позволит Вам показать на ЦТ отличный результат, максимальный из того на что Вы способны.

Нашли ошибку?

Если Вы, как Вам кажется, нашли ошибку в учебных материалах, то напишите, пожалуйста, о ней на почту. Написать об ошибке можно также в социальной сети (). В письме укажите предмет (физика или математика), название либо номер темы или теста, номер задачи, или место в тексте (страницу) где по Вашему мнению есть ошибка. Также опишите в чем заключается предположительная ошибка. Ваше письмо не останется незамеченным, ошибка либо будет исправлена, либо Вам разъяснят почему это не ошибка.