Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Долгова А.Н. -> "Сборник задач по физике с решениями и ответами. Часть III. Электричество и оптика: Для учащихся 9-11 классов, абитуриентов и студентов младших курсов " -> 29

Сборник задач по физике с решениями и ответами. Часть III. Электричество и оптика: Для учащихся 9-11 классов, абитуриентов и студентов младших курсов - Долгова А.Н.

Долгова А.Н. , Протасов В.П., Соболев Б.В. Сборник задач по физике с решениями и ответами. Часть III. Электричество и оптика: Для учащихся 9-11 классов, абитуриентов и студентов младших курсов — М.: МИФИ, 2001. — 188 c.
Скачать (прямая ссылка): sbornikzadachpofizike32001.djvu
Предыдущая << 1 .. 23 24 25 26 27 28 < 29 > 30 31 32 33 34 35 .. 39 >> Следующая


г 2 f

P1P2

R] = U-' 2 P1

I-Jl-

4Pi

Ri

41

2 P

1 + .1-

4 P1

= 605 Ом,

= 2420 Ом.

2.39. В соответствии с законом Ома для полной цепи через нагрузку сопротивлением Rx течет ток, сила которого I = ^

Rx+r

г — сопротивление подводящих проводов. Мощность, потребляе-

мая в нагрузке, Px =I Rx =

U2Rr

X ¦* 1

(Rx+г)2

Если внутреннее сопротив-

ление чайников R, то при их последовательном соединении Rx = 2R, а потребляемая ими мощность

IU2R

Рл =¦

(2 R + r) 121

2 ' При параллельном соединении чайников Rx=RH, а потребляемая ими мощность

U2R

.R

2| — + г 2

Так как при последовательном и параллельном соединении чайники закипают одновременно, то Pi=P2. Решая получаемое из этого условия уравнение относительно г, находим г = R . При одном включенном в сеть чайнике Px=P, Rx = R. Тогда

U2 U2

P =-, или r = R =-= 30,250м.

4 R 4P

2.40. Обозначим U — напряжение в сети, г — сопротивление соединительных проводов. При включении сопротивлений Rx и

R2 в сеть, в ней будет протекать ток силой L = ——— и

г+ Ri

I2 = ——— соответственно. Учитывая, что —= к и исключая из

г+ R2 R\

этих соотношений U, найдем

р _ ~h)

Щ —г.-— ¦

Ia2 -її

Подставляя затем R] в выражение для тока Zj, получим, что при подключении только соединительных проводов по ним потечет ток силой

г ki2 -/'j ?

2.41. Ток в цепи I =-, є — ЭДС источника, г — его внут-

R + r

реннее сопротивление, R — сопротивление нагрузки. Тепловая мощность, выделяемая на сопротивлении нагрузки,

W =

Z2R

(R + r)2

122 Приравнивая друг другу значения мощностей Щ и W2, выделяемые, соответственно, на сопротивлениях /| и г2, находим г = yjRi R2 ¦ Из формулы для выделяемой мощности следует

Окончательно, ток короткого замыкания



~ г да

2.42. По закону Ома для полной цепи сила тока в цепи находится как

є

г + R

Здесь є — ЭДС источника, г — внутреннее сопротивление источника, R — сопротивление нагрузки. При этом на нагрузке выде-

2 2 ляется мощность P = I R . откуда следует R = PII . Подставляя R

в формулу для силы тока и записывая ее для двух рассматриваемых

в условии задачи случаев, получаем

г + P1 /Z12 ' в

г+ P2 п\ '

Решая полученную систему относительно є, находим

Р21\-Рх12

в = —=—=--=- = 12 В.

hhih ~h)

2.43. По прошествии некоторого времени сопротивление электрической лампы больше сопротивления в момент ее включения. Поэтому, как следует из закона Джоуля — Ленца, потребляемая

2

мощность тока P = IJ IR будет самой большой непосредственно в самый момент включения лампы в сеть.

2.44. Удельное сопротивление проводников р зависит от температуры по закону

р = р0(1 + аО,

123 где ро — удельное сопротивление проводника при 0°С, t — температура в градусах Цельсия, а — температурный коэффициент сопротивления, величина которого для металлов в диапазоне тем-

ператур 0-г 100 °С порядка (З-гб) -Ю град . Следовательно, и сопротивление самих нитей накаливания лампочек R меняется по аналогичному закону

/ / R = Pj = Po +

где /— длина нити, S— площадь ее поперечного сечения. В итоге в холодном и нагретом состоянии нити накаливания электрических лампочек имеют заметно различающиеся сопротивления и, следовательно, выделяющуюся на них тепловую мощность.

Посчитаем тепловую мощность, выделяющуюся на JI2 при изначально разомкнутом ключе К и при ключе, который разомкнули, когда цепь была уже включена в сеть.

Обозначим Rи R2, R2 сопротивления нитей накала

ламп JIl и Л2, соответственно, в не включенном (холодном — индекс «х») и в работающем (горячем — индекс «г») состояниях. Пусть в соответствии с температурной зависимостью сопротивлений проводников эти сопротивления различаются в п раз (п > 1). Например, сопротивление вольфрамовой нити накаливания увеличивается при прохождении по ней тока и, следовательно, при ее нагревании более, чем в 10 раз (п > 10). Тогда

Rf=R\/n, Rl=R\ In. Сопротивления и R2 вычисляются по параметрам ламп,

г и\ г ul

приводимым на их цоколях: R\ =-= 1210 Ом, R2 = —— = 12 Ом,

P1 P2

т.е. Af » R2 .

124 Ключ К вначале замкнут, затем размыкается. Ток в цепи, а следовательно, и через JI2, сразу же после размыкания ключа в соответствии с законом Ома для участка цепи

U

II R\ + R2 а выделяющаяся на JI2 тепловая мощность

U2R2n

I2Rt =

(Rfn+ R^f

Ключ К разомкнут с самого начала. В этом случае ток в цепи в момент включения ее в сеть

U

Un

Rf + R2 Rf + R2 а выделяющаяся на J12 тепловая мощность в этот момент

P2 -I2R2 =

U2 R2n

Так как R2/Rf «1,то

Р-,!Р =

fr г

nR{ +Rr2 Д,г + Rr2

Г р г \2 п +R2IRtx

1 + A2 /Rf

т »1.

Как видим, при изначально разомкнутом ключе К тепловая мощность, выделяемая на JI2, во много раз больше мощности, выделяемой на ней при первоначально замкнутом ключе. Этим и объясняется возможность сгорания лампы J12, когда цепь включается в сеть при разомкнутом ключе К.

125 2.45. Мощность, потребляемая шестью лампочками,
Предыдущая << 1 .. 23 24 25 26 27 28 < 29 > 30 31 32 33 34 35 .. 39 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed