Материал: 2073

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

 

19. Электрический ток – это …

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Варианты ответа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) движение заряженных частиц;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) направленное движение заряженных частиц;

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) направленное движение электронов;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) направленное движение ионов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20. Недостатками класс ческой электронной теории являются …

 

 

 

теоретических

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Варианты ответа:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) неполное объяснен е закона Ома;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) неполное объяснен е закона Джоуля-Ленца;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) неверная зав

мость удельного сопротивления проводников от

 

температуры;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) не совпаден е

 

 

 

 

 

выводов

с

экспериментальными

 

данными относ тельно теплоёмкости металлов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответы к тесту по постоянному электрическому току

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

 

5

 

6

 

7

 

 

8

9

 

10

 

 

б, в

в, г

г

а, , в

 

 

а

 

а

 

 

б

в

 

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

12

13

 

14

 

Д

19

 

20

 

 

 

А15 16 17

18

 

 

 

а

б

в

 

г

 

в

 

а

б, г

 

 

в

б

 

в, г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

2.5. Разноуровневые задачи [4, 5, 6]

 

 

 

 

1. Источник тока с ЭДС 1,6 В и внутренним сопротивлением r=0,8 Ом замыкается проводником. Определить силу тока и сопротивление проводника, если мощность тока во внешней цепи 0,6 Вт.

Ответ: 1) I1=0,5 A; R1=2,4 Ом; 2) I2=1,5 A; R2=0,27 Ом.

2. Сила тока в проводнике равномерно возрастает от I0=0 до I=3 A в течение времени t=10 с. Определить заряд, прошедший в проводнике.

Ответ: q=15 Кл.

56

3. Ток в проводнике сопротивлением R=15 Ом равномерно возрастает от I0=0 до некоторого максимума в течение времени t=5 с. За это время в проводнике выделилось количество теплоты Q=10 кДж. Найти среднее значение силы тока в проводнике за этот промежуток

времени.

Сшунта Rш=5 мОм?

Ответ: <I>=10 A.

4. Зашунт рованный амперметр измеряет токи силой до I=10 А. Какую на большую с лу тока может измерить этот амперметр без шунта, если сопрот вление амперметра Ra=0,02 Ом и сопротивление

Ответ: Imax=2 A.

5. Определ ть плотность тока в железном проводнике длиной l=10 м,

провод наход тся под напряжением U=6 В. ρж=9,0∙10-8

Ом∙м.

если

 

Ответ: j =6,7∙106 А/м2.

 

6. Вычислить

сопротивление цепи Rобщ (см. рис.), если

сопротивление каждого проводника, заключённого

 

между двумя узлами, R=1 Ом.

 

бА

 

Ответ: R

7R=0,875 Ом.

 

общ

8

 

7. Определить число электроновД, проходящих в секунду через единицу площади поперечного сечения железной проволоки длиной l=20 м при разности потенциалов на её концах =16 В.

Ответ:

N

 

 

=5,6 1025 м-2с-1.

И

 

|e | жl

 

St

 

 

 

 

 

 

8. При силе тока I1=3 А во внешней цепи батареи выделяется мощность P1=18 Вт, при силе тока I2 =1 А выделяется мощность P2=10 Вт. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление r батареи.

Ответ: =12 В, r=2 Ом.

57

9. Какой заряд пройдёт по проводнику, если в течение t=10 с сопротивление проводника равномерно возрастало по линейному

закону R R0 kt (k

– коэффициент скорости увеличения сопротив-

ления), а разность потенциалов на концах проводника

поддерживалась постоянной ( const), ток уменьшился от I0 =10 А

С

 

 

 

 

 

 

 

до

I =5 А.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: q

 

I0It

ln

I0

=69 Кл.

 

 

 

 

 

I

0 I

I

 

 

 

 

течение

 

 

 

10.

ила тока в проводнике сопротивлением R=20 Ом нарастает в

 

времени

t=2 с

по линейному закону

I I0

kt (k

–

коэфф ц ент скорости увеличения силы тока) от

I0 =0

до I =6

А.

 

бА

 

 

 

Определ ть теплоту Q1, выделившуюся в этом проводнике за первую секунду, Q2 – за вторую секунду, а также найти отношение Q2 /Q1.

Ответ: Q1=60 Дж, Q2=420 Дж, Q2 /Q1=7.

11. Обмотка электрического кипятильника имеет две секции. Если включена первая секция, то вода закипает через t1=10 мин, если вторая, то через t2 =20 мин. Через сколько минут закипит вода, если обе секции включить: а) параллельноД; б) последовательно?

Ответ: а) t||=7 мин, б) tпосл =30 мин.

12. Генератор с напряжением на зажимах U =220 В передаёт во внешнюю цепь мощность P=11 кВт. Какого минимального сечения должны быть медные провода линии передачи длиной l=50 м, чтобы потеря напряжения в них не превышала 2% ( U 0,02U IR) от указанного напряжения?

Ответ: S

2l М P

=18 мм2.

И

2

 

0,02U

 

58

3.Магнитное поле

3.1.Основные понятия, законы и формулы [1, 2]

Магнитное поле – силовое поле в пространстве, окружающем

С

 

 

 

 

 

 

токи и постоянные магниты. Для исследования магнитного поля

используется замкнутый плоский контур с током (рамка с током).

Магн тный момент контура с током

 

 

магнитноеполе

 

pm ISn,

 

(3.1)

где I – ток, протекаемый через рамку; S – площадь поверхности

контура (рамки);

n – единичный

вектор нормали

к

поверхности

контура.

 

 

 

 

 

 

Вращающ й

момент

 

(механический момент) сил,

действующ й на

контур с

током, помещённый

в

однородное

 

M p

m

,B ;

M p Bsin ,

 

(3.2)

 

 

 

m

 

 

где pm – магнитный момент контура с током; B– магнитная индукция;

– угол между нормалью к плоскостиконтура и вектором B.

Магнитная индукция в данной точке однородного магнитного

Д

 

поля определяется максимальным вращающим моментом,

действующимбАна контур с магнитным моментом, равным единице,

когда нормаль к контуру перпендикулярна направлению поля:

 

B Mmax .

 

(3.3)

pm

И

 

 

Вектор магнитной индукции B характеризует результирующее поле, создаваемое всеми макро- и микротоками. Магнитное поле макротоков описывается вектором напряженности H. В случае однородной изотропной среды вектор магнитной индукции определяется как

 

B 0H,

(3.4)

где 0 – магнитная

постоянная, μ0=4π 10-7 Гн/м;

– магнитная

проницаемость среды.

 

 

Единица магнитной индукции B – тесла (Тл). 1 Тл = 1 Н/(А м). Единица напряжённости магнитного поля H – ампер на метр (А/м).

59

Потенциальная энергия контура с током в магнитном поле

 

W pm B pmBcos ,

 

 

 

 

(3.5)

где α – угол между векторами

pm и

B. В устойчивом состоянии

контур с током ориентирован так, чтобы его магнитный момент был

параллелен магнитному полю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Закон Био-Савара-Лапласа позволяет осуществлять расчёт

 

ндукц и

магнитного

поля

 

прямолинейного

 

проводн ка любой геометрии. Согласно этого закона

 

элемент проводника dl с током I создаёт в некоторой

Сточке А ндукцию поля

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

dl,r ,

 

0

 

Idlsin

 

 

 

dB

dB

 

,

(3.6)

 

 

 

 

 

бА

 

 

2

 

 

 

 

4

r

3

 

4

 

r

 

 

игде r – радиус-вектор, проведенный от элемента

Рис. 3.1

dl проводника в точку наблюдения

 

К (рис. 3.1); –

угол между векторами r

и dl.

 

 

 

 

 

Закон Био-Савара-Лапласа позволяет рассчитать магнитные

поля некоторых простых систем распределения тока:

 

- магнитное поле прямолинейного проводника с током прямо

пропорционально току

проводника и обратно пропорционально

расстоянию от него:

 

Д

 

 

 

 

 

B 0I ,

 

 

 

(3.7)

 

 

 

 

2 r

 

 

 

 

где r – расстояние от оси проводника. Направление магнитного поля

 

 

 

r

 

 

ИR

задают концентрические окружности вокруг проводника (правило

правой руки, рис. 3.2);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

dl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

dB,B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.2

 

 

Рис. 3.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60

Источник: https://studfile.net/preview/16408130/