Работа и мощность тока

13.3.1. По каким формулам можно рассчитать работу, совершаемую электрическим полем над зарядами при прохождении электрического тока?

13.3.2. Сформулируйте закон Джоуля – Ленца.

13.3.3. По каким формулам вычисляется мощность, развиваемая электрическим полем, действующим на заряды, при прохождении электрического тока?

13.3.4. Как определяется внесистемная единица работы киловатт-час?

13.3.5 Выразите внесистемную единицу киловатт-час через единицу работы в Международной системе единиц (СИ).

13.3.6. За какое время в никелиновой спирали электроплитки выделится количество теплоты, равное 3,2 кДж, если известно, что сила тока в спирали равна 4,5 А, длина спирали составляет 3,2 м, а поперечное сечение проволоки спирали равно 1,5 мм². (3,0 мин.)

13.3.7. Протекающий через резистор сопротивлением 130 Ом электрический ток изменяется по закону , где 1,6 А·с ^-0,5. В течение какого времени протекал ток, если выделившееся количество теплоты равно 750 Дж? (2,1 с)

13.3.8. Два проводника, соединенных параллельно, имеют сопротивления 5,0 и 8,0 Ом. При прохождении тока в первом из них за 15,0 мин выделилось 300 кДж теплоты. Какое количество теплоты выделилось за 6,0 мин во втором проводнике? (75 кДж)

13.3.9. Сопротивления двух резисторов отличаются друг от друга в 2,7 раза. Эти резисторы соединяют один раз параллельно, а другой раз – последовательно и подключают к источнику постоянного напряжения. Чему равно отношение мощностей, выделяющихся в электрической цепи в первом и втором случаях? (5,1)

13.3.10. В цепи, состоящей из трех одинаковых резисторов, соединенных параллельно, за время, равное 40 c, выделяется определенное количество теплоты. За какое время выделится такое же количество теплоты, если эти резисторы соединить последовательно? (6,0 мин)

13.3.11. Какой заряд проходит через лампочку в течение одного часа, если мощность лампочки составляет 100 Вт, а напряжение в сети равно 100 В? (3600 Кл)

13.3.12. Сила тока, протекающего в проводнике, сопротивление которого равно 24 Ом, изменяется в зависимости от времени, как показано на рисунке. Определите среднюю мощность тока в проводнике в течение второй секунды после появления тока. (0,61 кВт)

13.3.13. При ремонте бытовой электрической плитки ее спираль была укорочена на 20% от первоначальной длины. На сколько процентов при этом увеличилась электрическая мощность плитки? (25%)

13.3.14. Проводник круглого сечения был подключен к источнику постоянного напряжения. При этом на нем выделялась мощность, равная 0,39 кВт. Затем к этому же источнику вместо первого был подключен другой проводник из того же материала, но в 3,0 раза длиннее и в 2,0 раза большего диаметра. Определите, какая мощность будет выделяться на этом проводнике. (0,52 кВт)

13.3.15. Радиоприемник, рассчитанный на напряжение 127 В, потребляет мощность 50,0 Вт. Какое дополнительное сопротивление необходимо подключить к радиоприемнику, чтобы включить его в сеть с напряжением 220 В? (236 Ом)

13.3.16. Электроплитка мощностью 1,2 кВт, рассчитанная на напряжение 110 В, подключена к сети с напряжением 127 В. Какую мощность будет потреблять электроплитка, если сопротивление подводящих проводов равно 3,4 Ом? (0,90 кВт)

13.3.17. Если подключить два резистора к источнику постоянного напряжения последовательно, то на них выделяется мощность, равная 130 Вт. Если же эти резисторы подключить к тому же источнику параллельно, то на них выделяется мощность, равная 780 Вт. Во сколько раз отличаются сопротивления этих резисторов? (3,73)

13.3.18. Два алюминиевых проводника имеют одинаковую длину, а площадь поперечного сечения одного из них в 2,0 раза больше, чем у другого. Проводники соединены последовательно и подключены к источнику постоянного напряжения. При протекании тока в проводниках выделяется мощность, равная 80 Вт. Какая мощность выделится в проводниках, если их соединить параллельно? (0,36 кВт)

13.3.19. Лампочки мощностью 25 и 100 Вт, рассчитанные на сетевое напряжение, соединены последовательно и включены в сеть. Какую мощность потребляет 25-ваттная лампочка? (16 Вт)

13.3.20. Имеются две лампочки мощностью 60 и 40 Вт, рассчитанные на напряжение 110 В каждая. Лампочки соединяют последовательно и включают в сеть с напряжением 220 В. Какая мощность выделяется на каждой лампочке? (38 Вт; 58 Вт)

13.3.21. Электродвигатель подъемного крана работает под напряжением 380 В и потребляет ток 20 А. Каков КПД установки, если груз массой 1 т кран поднимает равномерно на высоту 19 м за 50 с? (49%)

13.3.22. Трамвай движется со скоростью 54 км/ч. Определите силу тока в обмотке трамвайного электродвигателя, развивающего силу тяги величиной 5,3 кН при напряжении на его клеммах равном 0,52 кВ, если КПД электродвигателя имеет величину 86%. (0,18 кА)

13.3.23. Троллейбус массой 11 т движется равномерно со скоростью 36 км/ч. Найдите силу тока в обмотке двигателя, если он работает под напряжением 550 В, а КПД двигателя равен 80%. Сила сопротивления, действующая на троллейбус при данных условиях, составляет 2,0% от веса троллейбуса. (49 А)

13.3.24. Мини-электростанция вырабатывает электроэнергию для питания установки мощностью 19 кВт, при этом за один час работы расходуется дизельное топливо массой 0,25 кг. Определите удельную теплоту сгорания дизельного топлива, если КПД электростанции равен 28%. (77 МДж/кг)

13.3.25. Для нагревания 4,5 л воды от 23 до 100ºС нагреватель потребляет 0,50 кВт∙ч электрической энергии. Чему равен КПД нагревателя? (0,81)

13.3.26. Электрический нагреватель, подключенный к источнику постоянного напряжения величиной 220 В, нагревает 1,0 л воды на 20 К за 1,0 мин. Определите сопротивление нагревателя. (35 Ом)

13.3.27. Через сколько минут после включения закипит вода в электрическом чайнике мощностью 600 Вт? Масса воды равна 2,0 кг, начальная температура воды составляет 20°С, КПД чайника равен 50%. (37 мин)

13.3.28. Какой силы ток течет в цепи электрокипятильника, если 5,0 л воды закипает через 30 мин? Начальная температура воды 20°С, напряжение в сети 220 В, КПД кипятильника 80%. (5,3 А)

13.3.29. В электрочайник с сопротивлением нагревательного элемента 35 Ом налита вода массой 1,8 кг при температуре 23°С. Вода в чайнике закипает через время, равное 2,1 мин. Определите КПД чайника, если сила тока в нагревательном элементе составляет 12 А. (0,91)

13.3.30. В условиях интенсивного нагревания проводников их часто выполняют в виде медных трубок, по которым течет холодная вода. Каким должен быть расход воды в одну минуту, если длина проводника равна 35 м, его наружный диаметр составляет 12 мм, внутренний диаметр – 10 мм и по нему протекает электрический ток величиной 1,5 кА? Температура поступающей воды равна 12°С, а вытекающей воды составляет 35°С. (24 дм³)

13.3.31. Электрический чайник имеет две обмотки. При подключении к источнику постоянного напряжения только первой обмотки с сопротивлением, равным 42 Ом, вода в чайнике закипает через 220 с. При подключении обеих обмоток последовательно вода в чайнике при прочих равных условиях закипает через время, в 2,5 раза большее. Определите сопротивление второй обмотки. (63 Ом)

13.3.32. Электрочайник имеет две обмотки. При включении одной из них вода закипает через время, равное 15 мин, при включении другой – через 30 мин. Через сколько времени закипит вода в чайнике, если обе обмотки одновременно включить последовательно или параллельно? (45 мин; 10 мин)

13.3.33. Электрокастрюля мощностью 600 Вт и электрочайник мощностью 300 Вт включены в сеть параллельно. Вода закипает в них одновременно через 20 минут. Через сколько времени закипит вода в чайнике, если его и кастрюлю включить в цепь последовательно? (45 мин)

13.3.34. В чайнике имеются два нагревателя мощностью 400 Вт каждый при напряжении на нем 220 В. При последовательном и параллельном включении нагревателей вода в чайнике закипает за одно и то же время. Чему равно сопротивление подводящих проводов? (121 Ом)

13.3.35. Включенный в электрическую сеть кипятильник сопротивлением 12 Ом доводит до кипения воду в сосуде за 8,3 мин. За какое время закипит вода в том же сосуде при прочих равных условиях, если она будет одновременно нагреваться тремя кипятильниками с сопротивлениями 12; 18 и 24 Ом, подключенными к той же сети? (3,8 мин.)

13.3.36. Какое напряжение приложили к медному цилиндрическому проводнику длиной 12 см, если за время, равное 1,8 с, его температура повысилась на 14°С? Рассеянием тепла и изменением сопротивления при нагревании проводника пренебречь. (83 мВ)

13.3.37. К концам свинцовой проволоки длиной 1,0 м приложили разность потенциалов 10 В. Какое время пройдет с начала пропускания тока до того момента, когда свинец начнет плавиться. Начальная температура свинца равна 20°С, температура плавления свинца составляет 327°С. Потерями теплоты в окружающем пространстве и зависимостью сопротивления от температуры пренебречь. (91 с)

13.3.38. Найдите площадь сечения свинцового предохранителя, который плавится при повышении на 5,0ºС температуры электрической проводки, выполненной из медного провода с площадью сечения 5,0 мм². Начальная температура проводки равна 20ºС. Потери на теплоотдачу и изменение сопротивления проводки и предохранителя с ростом температуры не учитывайте. Температура плавления свинца составляет 327°С. (3,6 мм²)

13.3.39. Конденсатор С₁ емкостью 30 мкФ заряжен до напряжения 60 В. Какое количество теплоты выделится на каждом из резисторов при подключении к клеммам 1,2 незаряженного конденсатора С₂ емкостью 18 мкФ, если R₁=12 Ом, а R₂=15 Ом? (9,0 мДж; 11 мДж)

13.3.40. Каким должно быть напряжение в линии электропередачи сопротивлением 46 Ом, чтобы потери в ней не превышали 2,4% при передаче электроэнергии от электростанции мощностью 6,2 МВт? (0,11 МВ)

13.3.41. При изменении проекта линии электропередачи ее длина была увеличена в 2,5 раза, а алюминиевый провод заменен медным того же сечения. Во сколько раз увеличатся потери электроэнергии в проводах линии электропередач, если сила тока в линии останется неизменной? (4,1)

13.3.42. В проводах, соединяющих нагрузку с цепью постоянного тока, теряется 13% подводимой мощности. Суммарное сопротивление проводов равно 24 мОм. Каким необходимо сделать сопротивление проводов, чтобы потери уменьшились до 8,0% при неизменном напряжении в цепи? (14 мОм)

13.3.43. Линия электропередачи имеет сопротивление 400 Ом. Какое напряжение должен иметь генератор для того, чтобы при получении потребителем мощности 250 кВт потери в линии не превышали 4,0% от этой мощности? (52кВ)

13.4. ПОЛНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ

13.4.1. В чем состоит роль источника тока?

13.4.2. Какая физическая величина называется электродвижущей силой (ЭДС)?

13.4.3. В каких единицах измеряется ЭДС?

13.4.4. Что понимают под внутренним и внешним сопротивлениями цепи?

13.4.5. Из чего складывается полное сопротивление цепи?

13.4.6. Какая физическая величина называется электрическим напряжением?

13.4.7. Сформулируйте закон Ома для неоднородного участка цепи.

13.4.8. Сформулируйте закон Ома для полной цепи.

13.4.9 Как вычисляется напряжение на зажимах источника тока?

13.4.10. Как вычисляется падение напряжения внутри источника тока?

13.4.11. Что называют коротким замыканием электрической цепи?

13.4.12. Как вычисляется ток короткого замыкания?

13.4.13. Каково падение напряжения внутри источника тока с ЭДС 12 В, если через внешнее сопротивление 4,0 Ом идет ток 2,0 А? (4,0 В)

13.4.14. Найдите внутреннее сопротивление источника тока, если его ЭДС равна 12 В, а напряжение на его зажимах составляет 10 В при силе тока 1,0 А. (2,0 Ом)

13.4.15. Батарея аккумуляторов с внутренним сопротивлением 200 мОм питает десять параллельно соединенных ламп сопротивлением 250 Ом каждая. Определите ЭДС батареи, если ток в каждой лампе составляет 500 мА. (126 В)

13.4.16. Напряжение на зажимах лампочки сопротивлением 12,3 Ом равно 1,42 В. Лампочка подключена к источнику тока с ЭДС 1,86 В и внутренним сопротивлением 0,54 Ом. Определите падение напряжения на подводящих проводах. (0,38 В)

13.4.17. Батарейка для карманного фонаря с ЭДС, равной 4,5 В, при замыкании на резистор сопротивлением 7,5 Ом дает ток величиной 500 мА. Определите ток короткого замыкания. (3,0 А)

13.4.18. К батарее с ЭДС величиной 12,0 В и внутренним сопротивлением 1,00 Ом подключены соединённые параллельно резисторы, сопротивления которых равны

10,0 и 30,0 Ом. Определите напряжение на зажимах батареи. (10,6 В)

13.4.19. В изображенной на рисунке схеме электрической цепи ЭДС источника тока равна 72 В, его внутреннее сопротивление составляет 2,5 Ом. Определите показание идеального амперметра, если идеальный вольтметр показывает напряжение 16 В, а сопротивление резистора R₁ равно 15 Ом. (3,2 А)

13.4.20. В представленной на рисунке схеме электрической цепи сопротивления резисторов имеют величины R₁ = 2,5 Ом и R₂ = 7,2 Ом. Определите показание второго вольтметра, если первый вольтметр показывает напряжение, равное 24 В. Оба вольтметра считать идеальными. (18 В)

13.4.21. Определите показание идеального вольтметра, включенного в цепь, как показано на рисунке. ЭДС источника тока составляет 18 В, а его внутреннее сопротивление равно 100 мОм. Сопротивления резисторов имеют следующие величины: R₁ = 1,9 Ом, R₂ = 1,5 Ом, R₃ = 2,5 Ом. (12 В)

13.4.22. При подключении к источнику тока резистора сопротивлением 18 Ом сила тока в цепи равна 1,2 А. При подключении к источнику резистора сопротивлением 12 Ом сила тока в цепи равна 1,8 А. Определите ЭДС источника тока. (39 В)

13.4.23. В схеме на рисунке резисторы имеют сопротивления величиной: R₁ = 1,0 Ом, R₂ = 2,0 Ом. Определите внутреннее сопротивление источника тока, если известно, что при разомкнутом ключе через первый резистор течет ток 2,8 А, а при замкнутом ключе через второй резистор протекает ток 1,0 А. (4,0 Ом)

13.4.24. В электрической схеме, показанной на рисунке, сопротивления резисторов имеют одинаковую величину R₁=R₂=R₃=30 Ом. ЭДС источника тока составляет 11 В, его внутреннее сопротивление равно 1,0 Ом. Определите силу тока, текущего через идеальный амперметр. (1,0 А)

13.4.25. При разомкнутом ключе идеальный амперметр показывает электрический ток величиной 1,00 А. Какой ток покажет амперметр при замкнутом ключе? ЭДС источника тока составляет 10,0 В, а его внутреннее сопротивление равно 1,00 Ом, Электрические сопротивления резисторов имеют следующие величины: R₁ = 5,00 Ом, R₂ = 4,00 Ом. Сопротивление резистора R₃ неизвестно. (0,625 А)

13.4.26. В цепи, изображенной на рисунке, сопротивления резисторов имеют следующие величины: R ₁= 2,9 Ом, R₂ = 7,0 Ом, R₃ = 3,0 Ом; внутреннее сопротивление источника тока равно 1,0 Ом. Амперметр показывает ток величиной 1,0 А. Определите ЭДС источника и напряжение на его зажимах. (6,0 В; 5,0 В)

13.4.27. В схеме, изображенной на рисунке, сопротивления резисторов имеют величины: R₁ = 5,2 Ом, R₂ = 6,8 Ом, R₃ = 3,7 Ом. Определите показание идеального амперметра, если идеальный вольтметр показывает напряжение 4,3 В. (0,37 А)

13.4.28. До замыкания ключа в электрической цепи, изображенной на схеме, идеальный вольтметр показывал напряжение 16 В. После замыкания ключа идеальный амперметр показывает величину тока, равную 1,3 А. Сопротивления резисторов имеют следующие величины: R₁ = 2,0 Ом, R₂ = 3,0 Ом, R₃ = 4,0 Ом, R₄ = 2,0 Ом, R₅ = 4,0 Ом. Определите внутреннее сопротивление источника тока. (1,8 Ом)

13.4.29. Резисторы с электрическими сопротивлениями R и 2R подсоединены к источнику постоянного тока с ЭДС, равной 12,0 В, как показано на рисунке. Определите напряжение на зажимах источника тока, при условии, что его внутреннее сопротивление имеет величину R/6. (10,7 В)

13.4.30. Найдите величину силы электрического тока, проходящего через резистор R₃, если в цепь, показанную на рисунке, включен источник постоянного тока с ЭДС величиной 1,38 В и внутренним сопротивлением 200 мОм. Резисторы имеют сопротивления величиной: R₁ = R₂ = 1,2 Ом, R₃ = 2,0 Ом, R₄ = 3,0 Ом. (0,41 А)

13.4.31. Резисторы с электрическими сопротивлениями R и R/2 включены в электрическую цепь так, как показано на рисунке. ЭДС источника постоянного тока равна 8,0 В, а его внутреннее сопротивление имеет величину 2,0 Ом. Определите разность потенциалов между точками А и B, при условии, что сопротивление резистора R = 24 Ом. (2,4 В)

13.4.32. Батарея гальванических элементов с общей ЭДС величиной 24 В и внутренним сопротивлением, равным 2,5 Ом, замкнута на нагрузочный резистор с сопротивлением величиной 15 Ом. К клеммам батареи подключен конденсатор электроёмкостью 1,2 мкФ. Определите заряд конденсатора. (25 мкКл)

13.4.33. К источнику тока с ЭДС величиной 19 В и внутренним сопротивлением, равным 1,2 Ом, подключили параллельно резистор с сопротивлением 8,8 Ом и плоский конденсатор. Определите напряжённость электростатического поля в конденсаторе, если расстояние между его пластинами равно 2,2 мм. (7,6 кВ/м)

13.4.34. В электрической цепи, показанной на схеме, ЭДС источника тока составляет 24 В, а его внутреннее сопротивление равно 2,5 Ом. Сопротивления нагрузочных резисторов имеют величины: R₁ = 5,0 Ом, R₂ = 7,5 Ом. Определите расстояние между пластинами плоского конденсатора, если напряженность электростатического поля между ними равна 5,3 кВ/м? (3,8 мм)

13.4.35. Конденсатор электроёмкостью 2,5 мкФ присоединен к источнику постоянного тока с ЭДС величиной 4,8 В и внутренним сопротивлением, равным 1,0 Ом, как показано на рисунке. Сопротивления резисторов в цепи имеют следующие величины: R₁ = 1,6 Ом, R₂ = 6,0 Ом, R₃ = 4,2 Ом. Определите заряд на правой обкладке конденсатора. (– 7,4 мкКл)

13.4.36. Конденсатор емкостью 2,0 мкФ подключен к источнику постоянного тока с ЭДС 1,5 В по схеме, изображенной на рисунке. Какой максимальный заряд может быть накоплен конденсатором при таком подключении, если R₁ = 4,0 Ом, R₂ = 5,0 Ом, R₃ = 3,0 Ом. Внутреннее сопротивление источника равно 1,0 Ом? (1,5 мкКл)

13.4.37. Два конденсатора с емкостями С₁ = 250 пФ и С₂ = 150 пФ включены в электрическую цепь, как показано на схеме. ЭДС источника тока равна 6,2 В. Определите напряжение на конденсаторе С₁, если известно, что при коротком замыкании цепи ток через источник возрастает в 3,7 раза. (1,7 В)

13.4.38. К источнику тока с ЭДС, равной 12 В, и внутренним сопротивлением величиной 1,4 Ом подключены два резистора и два конденсатора, как показано на рисунке. Определите разность потенциалов между точками А и В, если С₁ = 16 мкФ, С₂ = 24 мкФ; R₁ = 7,3 Ом, R₂ = 8,6 Ом. (– 4,4 В)

13.4.39. К источнику тока с ЭДС величиной 24 В и внутренним сопротивлением, равным 2,5 Ом, подключены три резистора с сопротивлениями R₁ = 12 Ом, R₂ = 36 Ом, R₃ = 16 Ом и конденсатор емкостью С = 1,4 мкФ, как показано на рисунке. Найдите ток через резистор R₂ сразу после замыкания ключа и заряд, накопленный конденсатором в результате его зарядки. (0,22 А; 13 мкКл)

13.4.40. Источник тока с ЭДС, равной 5,0 В, замкнут на резистор с сопротивлением 10 Ом. Когда к клеммам источника подключили вольтметр с внутренним сопротивлением 1,0 кОм, он показал напряжение 4,0 В. Найдите внутреннее сопротивление источника тока. (2,5 Ом)

13.4.41. В цепь, состоящую из аккумулятора и резистора с сопротивлением 28 Ом, подключили вольтметр сначала параллельно резистору, а затем последовательно с ним. Показания вольтметра в обоих случаях оказались одинаковыми. Определите внутреннее сопротивление аккумулятора, если внутреннее сопротивление вольтметра равно 0,52 кОм. (1,5 Ом)

13.4.42. Амперметр с внутренним сопротивлением, равным 2,0 Ом, будучи подключенным к зажимам батарее, показывает величину силы тока 5,0 А. Вольтметр с внутренним сопротивлением, равным 150 Ом, подключенный к зажимам той же батареи, показывает напряжение 12 В. Найдите ток короткого замыкания этой батареи. (30 А)

13.4.43. Идеальный вольтметр, подключенный к зажимам источника постоянного тока, показывает напряжение 6,0 В. Когда к тем же зажимам подключили лампочку, вольтметр стал показывать напряжение 3,0 В. Какое напряжение покажет вольтметр, если вместо одной подключить две такие же лампочки, соединенные последовательно? (4,0 В)

13.4.44. При увеличении сопротивления нагрузки в 2,5 раза напряжение на ней возрастает от 3,5 до 8,0 В. Определите ЭДС источника тока. (56 В)

13.4.45. Определите ЭДС источника тока, если при подключении к нему резистора с сопротивлением 82 Ом в цепи течет ток, равный 0,62 А, а при замене этого резистора на другой, с сопротивлением 48 Ом, ток в цепи равен 0,94 А. (62 В)

13.4.46. Через резистор, подсоединенный к источнику тока с ЭДС величиной 9,6 В и внутренним сопротивлением 1,5 Ом, течет электрический ток силой 2,8 А. Какой ток будет течь в цепи, если сопротивление резистора уменьшить в 3,0 раза? (4,5 А)

13.4.47. При подключении к полюсам источника тока резистора с сопротивлением 0,42 кОм в цепи протекает электрический ток величиной 0,32 А. При подключении к полюсам источника тока резистора с сопротивлением 0,19 кОм сила тока в цепи увеличивается в 2,1 раза. Определите ЭДС источника тока. (0,14 кВ)

13.4.48. При некотором сопротивлении нагрузки по цепи течет ток силой 3 А. При увеличении этого сопротивления вдвое ток в цепи равен 2 А. Найдите ток короткого замыкания. (6 А)

13.4.49. Аккумулятор, внутренним сопротивлением которого можно пренебречь, поочередно замыкали на два разных резистора. В первом случае протекающий ток равен 3 А, а во втором 6 А. Найдите ток, текущий через аккумулятор при замыкании его на эти же резисторы, соединенные последовательно. (2 А)

13.4.50. Идеальный вольтметр подключен к клеммам гальванического элемента, замкнутого на резистор. При этом по цепи протекает электрический ток величиной 1,8 А, а вольтметр показывает напряжение, 2,1 В. При другом нагрузочном резисторе по цепи протекает электрический ток величиной 2,3 А, а вольтметр показывает напряжение, 1,2 В. Определите ЭДС гальванического элемента. (5,3 В)

13.4.51. При замыкании источника тока на резистор с сопротивлением 1,8 Ом в цепи течет ток, 0,70 А, а при замыкании его на резистор с сопротивлением 2,3 Ом в цепи течет ток силой 0,56 А. Чему равно сопротивление источника тока? (0,20 Ом)

13.4.52. Батарея, замкнутая на резистор сопротивлением 10 Ом, дает ток 3,0 А. Та же батарея, замкнутая на резистор сопротивлением 20 Ом, дает ток 1,6 А. Найдите ток короткого замыкания батареи. (24 А)

13.4.53. При замыкании гальванического элемента на резистор сопротивлением 2,1 Ом напряжение на клеммах элемента равно 3,2 В. При замыкании этого же гальванического элемента на резистор сопротивлением 4,3 Ом напряжение на клеммах элемента составляет 3,9 В. Определите внутреннее сопротивление гальванического элемента. (1,1 Ом)

13.4.54. При замыкании источника тока на резистор сопротивлением 1,3 Ом напряжение на зажимах источника равно 2,0 В, а при замыкании источника тока на резистор сопротивлением 2,7 Ом напряжение на его зажимах составляет 2,4 В. Определите ЭДС источника тока. (3,0 В)

13.4.55. При замыкании гальванического элемента на резистор сопротивлением 1,5 Ом напряжение на зажимах элемента равно 2,9 В. При замыкании гальванического элемента на резистор сопротивлением 2,8 Ом напряжение на зажимах элемента составляет 4,2 В. Определите ток короткого замыкания этого гальванического элемента. (2,9 А)

13.4.56. ЭДС заряженного аккумулятора имеет величину 62 В, а его внутреннее сопротивление равно 15 Ом. Резистор с каким сопротивлением необходимо подключить к аккумулятору, чтобы ток разрядки был таким же, как и ток в конце зарядки аккумулятора при напряжении на его клеммах 67 В? (0,17 кОм)

13.4.57. В конце зарядки батареи аккумуляторов током силой 18 А присоединенный к батарее идеальный вольтметр показывает напряжение 27 В. В начале разрядки батареи сила тока в цепи равна 15 А, а тот же вольтметр показывает напряжение 21 В на зажимах батареи. Определите ЭДС батареи аккумуляторов. (24 В)

13.4.58. В конце процесса зарядки аккумулятора напряжение на его клеммах равно 5,5 В при силе тока в цепи 120 мА. Определите внутреннее сопротивление аккумулятора, если при разрядке напряжение на его клеммах равно 3,4 В при силе тока в цепи 250 мА. (5,7 Ом)

13.4.59. Для того чтобы зарядить аккумулятор, его присоединяют к источнику постоянного тока. Под конец зарядки аккумулятора через него течет ток силой 4,0 А. При этом напряжение на его клеммах равно 12,6 В. При разрядке того же аккумулятора током 6,0 А напряжение на клеммах составляет 11,1 В. Найдите ток короткого замыкания аккумулятора. (80 А)

13.4.60. Если к клеммам источника тока, замкнутого на резистор с неизвестным сопротивлением R₀, подключить дополнительно резистор с сопротивлением R₁ = 33 Ом, то первоначальное напряжение на клеммах уменьшится на 34%. При подключении вместо R₁ резистора с сопротивлением R₂ напряжение на клеммах источника уменьшится на 25% по сравнению с первоначальным. Вычислите сопротивление R₂. (51 Ом)

13.4.61. К источнику тока, ЭДС которого составляет 32 В, последовательно с вольтметром подключают нелинейный элемент (двухполюсник), напряжение на котором пропорционально квадрату протекающего через него тока. При этом вольтметр показывает напряжение, равное половине ЭДС. Затем параллельно двухполюснику подключают еще один такой же вольтметр. Найдите показание второго вольтметра. Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь. (9,8 В)

13.4.62. Двухполюсник имеет нелинейную зависимость силы протекающего в нем тока от приложенного напряжения: I = a∙U², где а = 0,10 А/В². Двухполюсник подключили к источнику постоянного тока с ЭДС, равной 5,0 В, и внутренним сопротивлением 1,0 Ом. Определите, какую часть от тока короткого замыкания составит ток, установившийся в цепи. (0,27)

13.4.63. К источнику постоянного тока с ЭДС, равной 50 В, последовательно подключены резистор сопротивлением 20 кОм и нелинейный двухполюсник, вольт-амперная характеристика которого показана на рисунке. Оцените силу тока в цепи. Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь. (2 мА)

13.5. РАБОТА И МОЩНОСТЬ ИСТОЧНИКА ТОКА

13.5.1. Как вычисляются мощность и количество теплоты, выделяющиеся на внешней и внутренней частях электрической цепи?

13.5.2. Как вычисляется мощность источника тока?

13.5.3. Как вычисляется работа источника тока?

13.5.4. Что понимают под КПД источника тока?

13.5.5. Как КПД источника тока зависит от параметров электрической цепи?

13.5.6. На участке цепи, содержащем источник постоянного тока с ЭДС величиной 2,4 В и внутренним сопротивлением, равным 1,3 Ом, течет постоянный ток 4,5 А в направлении от точки 1 к точке 2. Определите мощность тока на этом участке. (24 Вт)

13.5.7. К источнику тока с внутренним сопротивлением 2,0 Ом подсоединили лампочку, сопротивление которой составляет 78 Ом. При этом в источнике тока за 30 минут выделяется количество теплоты, равное 44 Дж. Определите ЭДС источника тока. (28 В)

13.5.8. При подключении к источнику постоянного тока с внутренним сопротивлением, равным 2,0 Ом, резистора с сопротивлением величиной 4,0 Ом напряжение на зажимах источника уменьшается до значения 6,0 В. Какая тепловая мощность выделяется в источнике тока? (4,5 Вт)

13.5.9. К источнику постоянного тока с ЭДС, равной 24 В, подключили резистор. Определите внутреннее сопротивление источника тока, если на резисторе выделяется тепловая мощность величиной 9,0 Вт, а напряжение на резисторе составляет 21 В. (7,0 Ом)

13.5.10. Два резистора, сопротивления которых равны 21 и 24 Ом, соединены последовательно и подключены к источнику постоянного тока с ЭДС величиной 12 В и внутренним сопротивлением, равным 1,4 Ом. Определите мощность, развиваемую источником тока. (3,1 Вт)

13.5.11. Два резистора с сопротивлениями 10 и 30 Ом соединены параллельно и подключены к источнику постоянного тока с ЭДС величиной 8,5 В и внутренним сопротивлением, равным 1,0 Ом. Вычислите мощность, выделяющуюся на внешнем участке цепи. (7,5 Вт)

13.5.12. Два резистора с сопротивлениями 12 и 20 Ом соединены параллельно и подключены к постоянного тока с ЭДС, равной 16 В, и внутренним сопротивлением величиной 0,5 Ом. Определите мощность, выделяющуюся в этой цепи. (32 Вт)

13.5.13. К батарее с ЭДС, равной 18 В, и внутренним сопротивлением величиной 2,0 Ом подсоединили три одинаковых кипятильника так, чтобы как можно быстрее вскипятить воду. Какая тепловая мощность выделяется в батарее, если сопротивление каждого кипятильника равно 54 Ом? (1,6 Вт)

13.5.14. К аккумулятору с внутренним сопротивлением, равным 2,50 Ом, подключили резистор, сопротивление которого составляет 15,0 Ом. Затем параллельно этому резистору подключили второй такой же. Во сколько раз увеличится мощность, выделяющаяся на нагрузке? (1,53)

13.5.15. К клеммам источника постоянного напряжения через реостат подключена лампа, сопротивление которой в 8,0 раз больше сопротивления реостата. Во сколько раз уменьшится мощность, потребляемая этой лампой, когда параллельно ей подключат вторую такую же? Напряжение на клеммах считайте постоянным. (1,2)

13.5.16. При поочередном замыкании аккумулятора на резисторы с сопротивлениями 10 и 40 Ом в них за одно и то же время выделилось равное количество теплоты. Найдите внутреннее сопротивление аккумулятора. (20 Ом)

13.5.17. Клеммы источника тока с ЭДС, равной 24 В, один раз замыкают на резистор с сопротивлением 12 Ом, а второй раз – на резистор с сопротивлением 18 Ом. При этом на резисторах выделяется одинаковая тепловая мощность. Определите её величину. (9,7 Вт)

13.5.18. Какой ток пойдет по проводам при коротком замыкании, если на электроплитках с сопротивлениями 200 и 500 Ом, подключаемых поочередно к источнику постоянного напряжения, выделяется одинаковая мощность 200 Вт? (1,63 А)

13.5.19. Мощности, выделяющиеся на резисторах с сопротивлениями 10,0 и 3,0 Ом при последовательном и параллельном их соединении, одинаковы. Найдите внутреннее сопротивление источника постоянного тока, к которому подключались резисторы. (5,5 Ом)

13.5.20. Когда к источнику постоянного тока, внутренним сопротивлением которого можно пренебречь, поочерёдно присоединили два разных резистора, выделяемая в них тепловая мощность была равна 30 и 60 Вт. Какой будет тепловая мощность, если замкнуть источник на оба резистора, соединённые последовательно? (20 Вт)

13.5.21. При подключении к электрической батарее двух одинаковых резисторов с сопротивлениями по 15 Ом вначале параллельно, а затем последовательно выделяемая во всей цепи тепловая мощность уменьшилась в 2,3 раза. Определите внутреннее сопротивление батареи. (9,8 Ом)

13.5.22. Если электрическую батарею постоянного тока замкнуть на резистор с сопротивлением, равным 5,2 Ом, то сила тока в цепи составит 2,4 А. Ели эту же батарею замкнуть на резистор с сопротивлением, равным 8,6 Ом, то сила тока в цепи будет составлять 1,6 А. Какая тепловая мощность рассеивается внутри батареи в первом случае? (9,2 Вт)

13.5.23. При силе тока величиной 4,0 А во внешней цепи батареи аккумуляторов выделяется мощность, равная 18 Вт, а при силе тока 2,0 А – равная 10 Вт. Определите ЭДС батареи. (5,5 В)

13.5.24. При подключении к клеммам источника постоянного тока нагрузки с сопротивлением величиной 2,0 Ом выделяется полезная мощность, равная 32 Вт, а при подключении нагрузки с сопротивлением величиной 3,0 Ом – равная 27 Вт. Вычислите внутреннее сопротивление источника тока. (1,0 Ом)

13.5.25. При подсоединении к источнику постоянного тока резистора с сопротивлением величиной 18 Ом в нём выделяется мощность, равная 18 Вт; при подсоединении резистора с сопротивлением величиной 3,0 Ом выделяемая в нём мощность уменьшается до значения 12 Вт. Найдите ток короткого замыкания источника. (2,5 А)

13.5.26. От источника тока с ЭДС величиной 12 кВ электроэнергию передают по проводам с удельным сопротивлением 18 нОм∙м и площадью поперечного сечения величиной 2,4 мм² на расстояние 12 км. Какая мощность будет выделяться на нагрузке с сопротивлением, равным 3,2 кОм? (63 кВт)

13.5.27. От генератора с ЭДС величиной 250 В и внутренним сопротивлением, равным 0,1 Ом, необходимо протянуть к потребителю двухпроводную линию длиной 100 м. Какая минимальная масса алюминия пойдет на изготовление этой линии, если потребитель должен получать мощность 22 кВт при напряжении в цепи потребителя 220 В. (15 кг)

13.5.28. Напряжение на зажимах электродвигателя постоянного тока равно 4,6 В при силе тока в цепи 2,1 А. На вал электродвигателя намотана нить. К нити прикреплен брусок, который равномерно перемещается по горизонтальной поверхности на расстояние 6,5 см за время, равное 4,2 с. Определите величину силы трения между бруском и горизонтальной поверхностью, если модуль мощности силы трения составляет 7,8 % от мощности, развиваемой электродвигателем. (49 Н)

13.5.29. Определите КПД источника тока, если его внутреннее сопротивление равно 1,0 Ом, а сопротивление нагрузки составляет 9,0 Ом. (0,90)

13.5.30. Источник тока с ЭДС величиной 1,6 В имеет внутреннее сопротивление, равное 0,50 Ом. Найдите КПД источника при токе в цепи 2,4 А. (0,25)

13.5.31. Лампочки, сопротивления которых составляют 3,0 и 12,0 Ом, поочередно подключаются к источнику тока. При этом они потребляют одинаковую мощность. Определите КПД источника тока в каждом случае. (0,33; 0,67)

13.5.32. Первый аккумулятор имеет КПД, равный 50,0%, а второй, замкнутый на такую же нагрузку, имеет КПД величиной 60,0%. Каким будет КПД, если замкнуть на эту же нагрузку оба аккумулятора, соединенные последовательно? (37,5 %)

Дата добавления: 2015-07-25