Физика. Задачи для поступающих в вузы - Бендриков Г.А.
Скачать (прямая ссылка):
795. Батарея из п одинаковых аккумуляторов, соединенных в одном случае последовательно, в другом - параллельно, замыкается на резистор с сопротивлением R. При каких условиях ток, текущий через резистор, в обоих случаях будет один и тот же?
796. Батарея из п = 4 одинаковых элементов с внутренним сопротивлением г = 2 Ом, соединенных в одном случае последовательно, в другом - параллельно, замыкается на резистор с сопротивлением R = 10 Ом. Во сколько раз показание вольтметра в одном случае отличается от показания вольтметра в другом случае? Сопротивление вольтметра велико по сравнению с R и /-.
137
797. Как изменится ток, текущий через резистор с сопротивлением R = 2 Ом, если п = 10 одинаковых элементов, соединенных последовательно с этим резистором, включить параллельно ему? ЭДС элемента % = 2 В, его внутреннее сопротивление г - 0,2 Ом.
798. Батарея составлена из N = 600 одинаковых элементов так, что п групп соединены последовательно и в каждой из них содержится т элементов, соединенных параллельно. ЭДС каждого элемента % = 2 В, его внутреннее сопротивление г = 0,4 Ом. При каких значениях пит батарея, будучи замкнута на внешнее сопротивление R = 0,6 Ом, отдаст во внешнюю цепь максимальную мощность? Найти при этом ток, текущий через сопротивление R.
799. Емкость аккумулятора Q{) = 80 А • ч*. Найти емкость батареи из п = 3 таких аккумуляторов, включенных последовательно и параллельно.
правой ветви / = 0,2 А. Найти напряжение V на зажимах источника тока. Сопротивления резисторов R} = 2 Ом, R2 = 4 Ом, = 1 Ом.
802. Найти токи, протекающие в каждой ветви цепи, изображенной на рис. 133. ЭДС источников тока = 6,5 Ви?2 = 3,9 В. Сопротивления резисторов /?, = R2 = Rj = R^ = R5 = Rf, = R = 10 Ом.
* Емкостью аккумулятора называется заряд Q, который проходит по цепи при разрядке через нее заряженного аккумулятора. При разрядном токе I и времени разрядки т емкость аккумулятора Q = /Т и выражается в ампер-часах (А • ч).
r'hhhhh
800. Найти емкость батареи аккумуляторов, включенных по схеме, изображенной на рис. 131. Емкость каждого аккумулятора Qt) = 64 А • ч.
'-НИНИН
801. Мост для измерения сопротивлений сбалансирован так, что ток через гальванометр не идет (рис. 132). Ток в
Рис, 131
а
b h ^2 с
Рис. 132
Рис. 133
138
§ 21. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца
При перемещении заряда q в электрическом поле из точки с потенциалом ф] в точку с потенциалом ф2 электрические силы совершают работу
А = q(q>, - фг) = qV.
Если по проводнику течет ток /, то через поперечное сечение проводника в течение времени х проходит заряд q = /х. Поэтому при прохождении тока / по проводнику, разность потенциалов между концами которого равна V, за время х совершается работа
А = lVx.
По закону сохранения энергии результатом этой работы является то, что проводник приобретает сам и передает окружающим телам эквивалентное количество энергии W в различных видах (в виде теплоты, механической, химической энергии и т.д.). В частности, если происходит выделение энергии только в виде теплоты Q, то
Q - W = lVx.
Заменяя в соответствии с законом Ома V на IR, получаем закон Джоул я-JI енца:
(2 = /2/?х= V^x/tf,
где R - сопротивление проводника.
В системе единиц СИ единицей работы, энергии и теплоты является джоуль (Дж). Поэтому, если электрические величины выражать в единицах системы СИ (заряд в кулонах, ток в амперах, сопротивление в омах и разность потенциалов в вольтах), то количество теплоты, вычисляемое по приведенным формулам, получается в джоулях.
Мощность постоянного тока / при прохождении по проводнику с сопротивлением R определяется соотношениями
N = W/X = /V = l2R = V2IR.
Единицей мощности в системе единиц СИ является ватт (Вт):
1 Вт = 1 Дж/ 1 с = 1 А • В.
Электрическая энергия может выражаться также в единицах, являющихся произведением единиц мощности и единиц времени. В частности, так как 1 Дж = 1 Вт ¦ с, то 1 кВт ¦ ч = 10 гВт ¦ ч = 3,6 ¦ 106 Вт ¦ с = = 3,6 • 106 Дж.
139
Коэффициентом полезного действия (КПД) системы называется величина
II/ W _ W
_пол_.100% = _загр-Ji^ep ,100%
w W
"затр гзатр
где Wllo., - полезная работа (энергия), WJaip - полная затраченная энергия и WIIOTcp - потерянная энергия.
803. Какая энергия (в гектоватт-часах и джоулях) запасена в аккумуляторе с ЭДС % = 2 В, имеющем емкость Q = 240 А • ч?
804. Какой заряд пройдет по проводнику с сопротивлением R = = 10 Ом за время т = 20 с, если к его концам приложено напряжение V = 12 В? Какая при этом будет произведена работа?
805. Насколько изменится температура воды в сосуде, содержащем массу воды т = 0,2 кг, если через проводник, помещенный в него, прошел заряд q = 100 Кл, а к концам проводника приложено напряжение V = 20 В? Удельная теплоемкость воды с = 4,2 кДж/(кг • К).
806. Можно ли вместо двух параллельно включенных электроплиток мощности N = 500 Вт каждая включить в сеть электрокамин, который потребляет ток / = 12,5 А при напряжении V = = 120 В, если предохранитель рассчитан на ток, потребляемый плитками?
807. Найти площадь сечения проводов, отводящих ток от генератора мощности N = 1 ГВт, если ток передается на трансформатор под напряжением V = 15 кВ. Плотность тока в проводе не должна превышать j = 10 А/мм2.
