Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Славов А.В. -> "Сборник задач по физике" -> 71

Сборник задач по физике - Славов А.В.

Славов А.В., Спивак В.С., Цуканов В.В. Сборник задач по физике — МЦНМО, 1998. — 400 c.
Скачать (прямая ссылка): sbornikzadachpofizike1998.djvu
Предыдущая << 1 .. 65 66 67 68 69 70 < 71 > 72 73 74 75 76 77 .. 126 >> Следующая

R + rx+r2
Таким образом, при > Щ показания идеального вольтметра определятся по
формуле
204
Рассчитайте самостоятельно показания вольтметра при Щ < $2 •
и - .
Работа и мощность электрического тока. На произвольном участке
проводника, к концам которого приложено напряжение U, за время t
протекает заряд q=I-t. При этом силы электростатического поля и сторонние
силы, действующие на данном участке, совершают работу A = Uq=UIt. По
закону Ома I=U/R, где R - сопротивление участка проводника, поэтому при
известном напряжении работу можно рассчи-U2
тать по формуле А =-1. Учитывая, что U-I R, работу можно рассчи-
R
тать по формуле A=I2Rt.
Мощностью электрического тока называется скалярная физическая величина,
равная отношению работы силы тока Л к значению времени t, за которое эта
работа совершена Р=Alt. Мощность электрического тока можно рассчитать по
одной из формул: P=IU=I2R=U2/R. В ряде задач этого раздела мощность
обозначается буквой N.
Закон Джоуля-Ленца. Если в электрической цепи не происходит химических
реакций и не совершается механическая работа, то энергия электрического
поля превращается во внутреннюю энергию проводника (теплоту), поэтому
температура проводника возрастает. Таким образом, количество теплоты,
выделяемое проводником за время t:
Q=A=I2 Rt.
Если в электрической цепи совершается механическая работа Амех, то закон
сохранения энергии может быть записан в виде AT0Ka=Q+AMex, где ATOia -
работа силы тока; Q - количество теплоты, выделяемое в проводниках.
Единицей работы электрического тока в СИ является джоуль, единицей
мощности - ватт: 1 Дж= 1 Кл • 1 В, 1 Вт= 1 Дж/1 с = 1 А -1 В.
Электрический ток в электролитах. Электрический ток может протекать в
расплавах и растворах электролитов: кислот, щелочей и
205
солей. Носителями электрического тока в электролитах служат отрицательные
и положительные ионы (проводники II рода). Положительные ионы (катионы):
ионы металлов и водородные ионы - движутся к отрицательному катоду, а
отрицательные ионы (анионы): кислотные остатки и гидроксильные группы ОН
- движутся к положительному аноду. Прохождение электрического тока через
электролиты сопровождается электролизом - выделением на электродах
веществ, входящих в состав электролита. Масса выделившегося вещества
подчиняется закону Фарадея:
1 М Т
т = It,
F п
где F=e-NA=96500 Кл/моль - постоянная Фарадея; М - молярная масса
вещества; п - валентность атома; I - сила тока; t - время электролиза; е
- заряд электрона; NA - число Авогадро.
Если в законе Фарадея ввести обозначение k=M/(F-n), то закон запишется в
виде т = к It, или m = kq. Величина к называется электрохимическим
эквивалентом вещества.
Электрический ток в газах. Газы в нормальных условиях являются
диэлектриками. Электрический ток в газах называется газовым разрядом. Для
возникновения газового разряда газ необходимо ионизировать. Газ
ионизируется при повышении температуры, при воздействии на его молекулы
различных излучений, при бомбардировке молекул газа потоками частиц, в
том числе потоками электронов (ионизация электронным ударом). Работа,
которую необходимо совершить, чтобы оторвать электрон от нейтрального
атома (ионизировать атом), называется работой ионизации А". Работу
ионизации можно охарактеризовать с помощью потенциала ионизации.
Потенциалом ионизации фи называется наименьшая разность потенциалов U,
которую должен пройти электрон в ускоряющем его электрическом поле, чтобы
приобрести энергию, достаточную для ионизации невозбужденного атома (или
молекулы) электронным ударом. Ионизация электронным ударом становится
возможной, когда электрон на длине свободного пробега X приобретает
кинетическую энергию WK, достаточную для совершения работы ионизации:
W^>An, или еЕк>Ая, где Е-напряженность электрического поля, ускоряющего
Электрон.
Энергия связи электронов в атомах и молекулах (энергия ионизации) обычно
выражается в электронвольтах (эВ). Один электронвольт равен
206
работе, которую совершает электрическое поле при перемещении электрона
между точками с разностью потенциалов в 1 В: 1 эВ = = 1,610_,9Кл1 В =
1,610'19Дж.
Пример 49. Источник тока, ЭДС которого %, а внутреннее сопротивление г,
подключен к реостату, сопротивление которого может изменяться от нуля до
R (рис. 65). Каким должно быть сопротивление R для того, чтобы получить
максимальную силу тока в цепи, максимальную полезную мощность,
максимальный коэффициент полезного действия?
If-
-?й~
Рис. 65
Рис. 66
I(R) - ? P(R) - ? Л(Д) - ?РП(Д) - ?
Дано: Ток в цепи определяется законом Ома:
г___________________ I- 'S/(R+r). При R=0 ток короткого замыкания
/ю = ^/г является максимальным током в данной цепи. При R -> оо /-"о
(рис. 66, а, б).
Мощность Р источника тока: P=Ifi=$2/(R+r). При R=0 мощность источника
достигает максимального значения, которое на графике рис. 66,6 принято за
единицу и равно Р^-^/г. Полезная мощность Рп, т. е. мощность,
выделяющаяся на реостате, может быть найдена из закона сохранения энергии
Предыдущая << 1 .. 65 66 67 68 69 70 < 71 > 72 73 74 75 76 77 .. 126 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed