Задачи для самостоятельного решения.
1. ЭДС батареи равна 1,55 В. При замыкании ее на нагрузку сопротивлением 3 Ом напряжение на полюсах батареи становится равным 0,95 В. Найдите внутреннее сопротивление батареи.
2. Ток в цепи батареи, ЭДС которой 30 В, равен 3 А. Напряжение на зажимах батареи 18 В. Найдите сопротивление внешней части цепи и внутренне сопротивление батареи.
3. В сеть с напряжением 120 В включены две электрические лампы с одинаковыми сопротивлениями 200 Ом. Определите силу тока через каждую лампу при их последовательном и параллельном соединении.
4. При замыкании источника электрического тока на сопротивление 5 Ом по цепи течет ток 5 А, а при замыкании на сопротивление 2 Ом идет ток 8 А. Найдите внутреннее сопротивление и ЭДС источника.
5. Аккумулятор, имеющий ЭДС 1,1 В и внутреннее сопротивление 1 Ом, замкнут на внешнее сопротивление 9 Ом. Определите 1)ток в цепи; 2) падение напряжения во внешней цепи;
3) падение напряжения внутри аккумулятора;
4) КПД аккумулятора.
6. Определите ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора, если при силе тока 15 А он отдает во внешнюю цепь мощность 135 Вт, а при силе тока 6 А – мощность 64,6 Вт.
7. Амперметр предназначен для измерения силы тока до 2 А и имеет сопротивление 0,2 Ом. Определите сопротивление шунта, который нужно подключить к этому амперметру, чтобы можно было измерять силу тока до 10 А. Как изменится при этом цена деления амперметра.
8. Вольтметр, рассчитанный на измерение напряжения до 2 В, имеет сопротивление 3 кОм. Найдите сопротивление добавочного резистора, который надо подключить к вольтметру, чтобы можно было измерять напряжение до 22 В.
9. Электрочайник имеет в нагревателе две секции. При включении первой секции вода в чайнике закипает за 2 мин, а при включении второй секции за 4 мин. Определите за какое время закипит вода, если включить обе секции: а) параллельно;
б) последовательно.
10. Через лампу накаливания течет ток, равный 0,6 А. Температура вольфрамовой нити диаметром 0,1 мм равна 2000 0С. Ток подводится медным проводом сечением 6 мм2. Определите напряженность электрического поля:
1) в вольфраме ( удельное сопротивление вольфрама при 0 0С
0 = 55 нОм ·м, температурный коэффициент = 0,0045 0С-1 );
2) в меди ( удельное сопротивление меди 17 нОм ·м ).
11. По алюминиевому проводу сечением 0,2 мм2 течет ток 0,2 А. Определите силу, действующую на отдельные свободные электроны со стороны электрического поля. Удельное сопротивление алюминия 26 нОм ·м.
ЗАНЯТИЕ 11 Магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Теорема о циркуляции.
Вопросы для подготовки к семинару.
Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Закон Био-Савара-Лапласа. Закон полного тока. Магнитное взаимодействие токов. Действие магнитного поля на движущийся заряд, проводник с током. Сила Лоренца. Сила Ампера.
ЗАДАЧА 1
На рисунке изображены сечения двух прямолинейных бесконечно длинных проводников с токами. Расстояние между проводниками
АВ=10 см, сила токов I1=20 A, I2=30 A. Найдите индукцию магнитного поля этих токов в точках М1,М2 ,М3 . Расстояния М1А=2 см, АМ2=4 см,
ВМ3=3 см.
| I2 |
| I1 |
| •.•• |
| +.•• |
| М2 |
| В |
| А |
| М1 |
| М3 |
ЗАДАЧА 2
На рисунке изображены сечения трех прямолинейных бесконечно длинных проводников с токами. Расстояния АВ=ВС=5 см,
токи I1=I2=I, I3=2I. Найдите на каком расстоянии от тока I1 находится точка, в которой индукция магнитного поля токов равна нулю.
| I2 B |
| + |
| I3 C |
| • |
| I1 A |
| + |
ЗАДАЧА 3
Найдите индукцию магнитного поля на оси кругового контура на расстоянии 3 см от его плоскости. Радиус контура 4 см, сила тока в контуре 2 А.
ЗАДАЧА 4
Ток силой 20 А проходит по длинному проводнику, согнутому под прямым углом. Найдите индукцию магнитного поля в точке, находящейся на биссектрисе этого угла на расстоянии 10 см от вершины угла.
ЗАДАЧА 5
Два круговых витка радиусом 4 см каждый расположены в параллельных плоскостях на расстоянии 10 см друг от друга. По виткам текут токи I1=I2=2 A. Определите индукцию магнитного поля на оси витков в точке, находящейся на равном расстоянии от них. Считайте, что 1) токи в витках имеют одинаковое направление;
2) токи в витках имеют противоположное направление.
ЗАДАЧА 6
Определите индукцию магнитного поля в центре проволочной квадратной рамки со стороной 15 см, если по рамке течет ток 5 А.
ЗАДАЧА 7
Контур из провода, изогнутого в форме I
квадрата со стороной а = 50 см, I1
расположен в одной плоскости с I1
бесконечным прямолинейным проводом b a
с током 5 А. Сила тока в контуре 1 А.
Определите силу, действующую на контур,
если ближайшая к проводу сторона контура
находится на расстоянии 10 см. Направления токов указаны на рисунке.
ЗАДАЧА 8
Протон, ускоренный разностью потенциалов 0,5 кВ, влетая в однородное магнитное поле с магнитной индукцией 2 мТл, движется по окружности. Определите радиус окружности.
ЗАДАЧА 9
Согласно теории Бора, электрон в атоме водорода движется вокруг по круговой орбите радиусом 52,8 пм. Определите индукцию магнитного поля, создаваемого электроном в центре круговой орбиты.