Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Количество теплоты через мощность тока

Количество теплоты через мощность тока

В электрической цепи происходит ряд превращений энергии. При упорядоченном движении заряженных частиц в проводнике электрическое поле совершает работу. Эту работу принято называть работой тока.

Рассмотрим произвольный участок цепи. Это может быть однородный проводник, например нить лампы накаливания, обмотка электродвигателя и т. д. Пусть за время через поперечное сечение проводника проходит заряд Тогда электрическое поле совершит работу

Так как сила тока то эта работа равна:

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока на напряжение и на время, в течение которого совершалась работа.

Согласно закону сохранения энергии эта работа должна быть равна изменению энергии рассматриваемого участка цепи. Поэтому энергия, выделяемая на данном участке цепи за время равна работе тока (9.15).

В случае если на участке цепи не совершается механическая работа и ток не производит химических действий, происходит только нагревание проводника. Нагретый проводник отдает теплоту окружающим телам.

Нагревание проводника происходит следующим образом. Электрическое поле ускоряет электроны. После столкновения с ионами кристаллической решетки они передают ионам свою энергию. В результате энергия хаотического движения ионов около положений равновесия возрастает. Это и означает увеличение внутренней энергии. Температура проводника повышается, и он начинает передавать теплоту окружающим телам. Спустя небольшое время после замыкания цепи процесс устанавливается и температура перестает изменяться со временем. К проводнику за счет работы электрического поля непрерывно поступает энергия. Но его внутренняя энергия остается неизменной, так как проводник передает окружающим телам количество теплоты, равное работе тока. Таким образом, формула (9.15) для работы тока определяет количество теплоты, передаваемое проводником другим телам.

Если в формуле (9.15) выразить либо напряжение через силу тока, либо силу тока через напряжение с помощью закона Ома для участка цепи, то получим три эквивалентные формулы для работы тока:

Формулой удобно пользоваться для последовательного соединения проводников, так как сила тока в этом случае одинакова во всех проводниках. При параллельном соединении удобна формула , так как напряжение на всех проводниках одинаково.

Закон, определяющий количество теплоты, которое выделяет проводник с током в окружающую среду, был впервые установлен экспериментально английским ученым Джоулем и русским ученым Ленцем. Закон Джоуля — Ленца был сформулирован следующим образом: количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени:

Мы получили этот закон с помощью рассуждений, основанных на законе сохранения энергии. Формула (9.17) позволяет вычислить количество теплоты, выделяемой на любом участке цепи, содержащем какие угодно проводники.

Любой электрический прибор, лампа, электродвигатель и т. д., рассчитан на потребление определенной энергии в единицу времени. Поэтому наряду с работой тока очень важное значение имеет понятие мощности тока Мощность тока равна отношению работы тока за время к этому интервалу времени.

Согласно определению мощности

Это выражение для мощности можно переписать в нескольких эквивалентных формах, если использовать закон Ома для участка цепи:

На большинстве приборов указана потребляемая ими мощность.

1. Как формулируется закон Ома? 2. Как изменяется с температурой сопротивление металлов и растворов электролитов? 3. Каковы главные технические трудности использования сверхпроводников на практике? 4. Почему сопротивление амперметра должно быть малым, а вольтметра — большим? 5. Что называют работой тока?

fizika / Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме

Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.

Работа электрического тока показывает, какая работа была совершена электрическим полем при перемещении зарядов по проводнику.

Зная две формулы: I = q/t . и . U = A/q можно вывести формулу для расчета работы электрического тока: Работа электрического тока равна произведению силы тока на напряжение и на время протекания тока в цепи.

Единица измерения работы электрического тока в системе СИ: [ A ] = 1 Дж = 1A. B . c

НАУЧИСЬ, ПРИГОДИТСЯ ! При расчетах работы электрического тока часто применяется внесистемная кратная единица работы электрического тока: 1 кВт.ч (киловатт-час).

1 кВт.ч = . Вт.с = 3 600 000 Дж

В каждой квартире для учета израсходованной электроэнергии устанавливаются специальные приборы-счетчики электроэнергии, которые показывают работу электрического тока, совершенную за какой-то отрезок времени при включении различных бытовых электроприборов. Эти счетчики показывают работу электрического тока ( расход электроэнергии) в «кВт.ч».

Необходимо научиться рассчитывать стоимость израсходованной электроэнергии! Внимательно разбираемся в решении задачи на странице 122 учебника (параграф 52) !

МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Мощность электрического тока показывает работу тока, совершенную в единицу времени и равна отношению совершенной работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена.

Читайте так же:
Перекрестный ток это в теплообменнике

(мощность в механике принято обозначать буквой N, в электротехнике — буквой Р) так как А = IUt, то мощность электрического тока равна:

или

Единица мощности электрического тока в системе СИ:

[ P ] = 1 Вт (ватт) = 1 А . B

Закон Джо́уля — Ле́нцафизический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока. Установлен в 1841 году Джеймсом Джоулем и независимо от него в 1842 году Эмилием Ленцем [1] .

В словесной формулировке звучит следующим образом [2]

Мощность тепла, выделяемого в единице объёма среды при протекании электрического тока, пропорциональна произведению плотности электрического тока на величину напряженности электрического поля

Математически может быть выражен в следующей форме:

где — мощность выделения тепла в единице объёма, — плотность электрического тока, напряжённость электрического поля, σпроводимость среды.

Закон также может быть сформулирован в интегральной форме для случая протекания токов в тонких проводах [3] :

Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивления участка

В математической форме этот закон имеет вид

где dQ — количество теплоты, выделяемое за промежуток времени dt, I — сила тока, R — сопротивление, Q — полное количество теплоты, выделенное за промежуток времени от t1 до t2. В случае постоянных силы тока и сопротивления:

Подготовка к контрольной по физике. Примеры решения задач

В проводнике с конечным (не равным нулю) сопротивлением при протекании по нему электрического тока непрерывно выделяется тепло (проводник нагревается). Количество тепла, выделяющееся в единицу времени называют тепловой мощностью (или мощностью тока)

Чтобы вычислить отсюда количество тепла, выделившегося за промежуток времени от момента времени t1 до момента t2, нужно вычислить интеграл

Если тепловая мощность не зависит от времени, то интеграл сводится к простому выражению Q = P (t2 – t1). Соответственно, простую формулу имеем и для мощности тока P = Q/(t2 – t1).

Закон Джоуля – Ленца можно записать тремя способами – либо в форме

, (4.3.3а) Регулирование координат в разомкнутых структурах Реостатное регулирование — самый простой и самый неблагоприятный способ регулирования скорости и (или) момента. В якорную цепь последовательно, если питание осуществляется от источника напряжения, включаются дополнительные резисторы.

либо (с учетом закона Ома U = J R) в виде P = JR J, т.е.

либо, наконец, еще как P = (U/R)2R, т.е.

Какой формулой удобнее пользоваться, определяется конкретной постановкой задачи (см. задачи 4.3.1 и 4.3.2).

Проводник составлен из двух состыкованных друг с другом торцами цилиндров разного поперечного сечения (S1 > S2), но из одного и того же материала. По проводнику пропускают электрический ток. Рассмотрим два элемента одинаковой длины l в обоих цилиндрах. В каком из них тепловая мощность тока больше – там, где сечение больше, или там, где меньше? [В тонком цилиндре локальный разогрев сильнее, чем в толстом]

В электрокамине перегорела спираль, развалившись на две примерно равные половинки. Не имея под рукой запасной исправной спирали, перегоревшую спираль решают заменить временно на одну из ее половинок. Сильнее и слабее будет греть после этого электрокамин? [P’ = 2P]

В электрокамине имеется 2 спирали – одна на 600 Вт, а другая на 400 Вт. Перегорела 600-ваттная спираль, развалившись на две примерно равные половинки. Перегоревшую спираль решают заменить временно на одну из ее половинок. Какую мощность после этого будет вырабатывать электрокамин? [1600 Вт]

В электрокамине имеется 2 спирали – одна на 600 Вт, а другая на 400 Вт. Перегорела 400-ваттная спираль, развалившись на две примерно равные половинки. Перегоревшую спираль решают заменить временно на одну из ее половинок. Какую мощность после этого будет вырабатывать электрокамин? [1400 Вт]

Что больше – сопротивление в рабочем состоянии 100-ваттной или 40-ваттной лампочки, рассчитанных на одно и то же напряжение 220 В, – и во сколько раз? [R40/R100=100/40= 2.5]

Что больше – сопротивление в рабочем состоянии электрокамина мощностью 1 кВт или лампочки карманного фонарика также в рабочем состоянии? При работе с батарейкой в 4.5 В по лампочке протекает ток 0.3 А. [Сопротивление электрокамина = 48.4 Ом, сопротивление лампочки карманного фонарика = 15 Ом.]

Что больше – сопротивление в рабочем состоянии электрокамина мощностью 1 кВт или 40-ваттной лампочки также в рабочем состоянии? [Сопротивление электрокамина = 48.4 Ом, сопротивление 40-ваттной лампочки = 1210 Ом.]

В люстре одновременно светят 3 лампочки – 100-ваттная, 75-ваттная и 40-ваттная. Какие токи текут в лампах? [J100 = 100Вт/220В » 0.45 А, J75 = 75/220 » 0.34 А, J40 = 40/220 » 0.18 А]

Читайте так же:
Тепловое проявление электрического тока это

Домашний пробочный предохранитель рассчитан на максимальный ток 15 ампер. Желая скорее прогреть квартиру, хотят одновременно включить несколько электрокаминов мощностью 1 кВт. Какое наибольшее число электрических каминов можно включить сразу, чтобы еще не выбило пробку? Напряжение в сети = 220 В. Как изменится оценка, если в квартире установлена пробка, рассчитанная на 10 А? [В квартире могут работать одновременно не более 3-х электрокаминов. Для пробочного предохранителя с Jmax = 10 одновременно можно включить лишь 2 электрокамина]

Считается, что все электроприборы в квартире включены параллельно друг другу. Это обеспечивается малостью сопротивлений проводов, а потому малым падением напряжения на соединительных проводах. Пусть напряжение в розетке равно U = 220 В, и пусть электрокамин мощностью P = 1 кВт включен не прямо в розетку, а с помощью удлинителя длиной L = 5 м. В удлинителе используется медный провод диаметром d = 1 мм. Какую реально мощность P’ дает электрокамин с учетом падения напряжения на проводе удлинителя? (Задача могла быть переформулирована и для удаленной розетки.) Удельное сопротивление меди r = 1.7 ´ 10-8 Ом м. [P’ = 991 Вт]

Ток через проводник с сопротивлением R = 1 Ом за время t = 1 мс равномерно увеличивался от нулевого значения до значения Jm = 1 А. Какое количество тепла за это время выделилось в проводнике? [0.33 мДж]

Ток через проводник с сопротивление R = 1 Ом за время t = 10 с равномерно уменьшался от значения Jm = 1 А до нуля. Какое количество тепла за это время выделилось в проводнике? [ » 3.3 Дж]

Продолжительность молнии примерно t = 0.001 с. Разность потенциалов между ее концами U = 109 В, а сила тока J = 2 ´ 104 А. Какая энергия выделяется при ударе молнии? На какое время работы лампочки мощностью P = 100 Вт хватило бы этой энергии? Какова «стоимость» молнии при тарифе 1 рубль за 1 кВт-час? [W= 1010 Дж » 2780 кВт-часов, T » 3.2 года. «Стоимость» молнии » 2780 рублей]

Электродвигатель подъемного крана подключен к источнику тока с напряжением U = 380 В, при этом сила тока в его обмотке J = 20 А. Каков КПД подъемного крана, если груз массой m = 1 т кран поднимает на высоту h = 19 м за время t = 50 с? [mgh/(mgh +UJt) = 0.33 = 33%.]

Пусть электрическая мощность 66 кВт передается от электростанции в город под напряжением 22 000 В. Сопротивление линии электропередачи (ЛЭП) равно 0.4 Ом. А) Сколько теплоты выделится в линии (а не на полезной нагрузке в городе)? Б) Сколько тепла выделилось бы в линии, если бы та же мощность передавалась под напряжением 220 В (именно такое напряжение обычно используется потребителями)? [В случае А) выделившееся тепло составит (3 А)2 0.4 Ом = 3.6 Вт, что составляет всего около 0.005% от передаваемой мощности. В случае Б) тепловые потери в ЛЭП = 36 000 Вт, т.е. больше половины передаваемой мощности (54.5%) будет потеряно в виде тепла]

Электроэнергия генератора мощностью P0 передается потребителю по проводам, общее сопротивление которых r; напряжение генератора U0. Определить КПД h линии передачи, т.е. отношение мощности, выделяемой на полезной нагрузке, к мощности генератора. Внутренним сопротивлением генератора пренебречь. [ h = P/P0 = 1 – P0 r/U02. Заметим, что при увеличении напряжения, КПД увеличивается и стремится к единице! (Сравните с предыдущей задачей!)]

Линия электропередачи длиной L = 100 км работает при напряжении U = 200 000 В. Определить КПД линии. Линия выполнена из алюминиевого кабеля площадью поперечного сечения S = 150 мм2. Передаваемая мощность P = 30 000 кВт. Удельное сопротивление алюминия r = 2.8 ´ 10-8 Ом м. [КПД = 1 – 2P r L/SU2 » 0.97 = 97%]

При питании лампочки от элемента с ЭДС E =1.5 В сила тока в цепи равна J = 0.2 А. Найти работу сторонних сил в элементе за время t = 1 мин. [E J t = 18 Дж]

К источнику с ЭДС E = 3 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом подключен резистор с сопротивлением R = 2 Ом. Найти полезную мощность источника тока, мощность источника тока и потери мощности в цепи. [Pполезн. = 2 Вт, Pист. = 3 Вт, Pпотреь = 1 Вт]

К источнику с внутренним сопротивлением r = 1 Ом подключен резистор с сопротивлением R = 9 Ом. Найти КПД источника тока. [КПД = R/(R + r) = 0.9 = 90%]

При питании лампочки от источника ЭДС E = 1.5 В напряжение на ней U = 1.4 В. Найти КПД источника тока. [КПД = R/(R + r) = U/E » 0.93 = 93%]

Цепь содержит батарейку с ЭДС E = 9 В и внутренним сопротивлением r = 4 Ом, замкнутую на резистор с сопротивлением R. Определить ток в цепи J, полезную мощность (выделяющуюся на резисторе) P и КПД источника h для трех случаев: 1) R = 0.04 Ом > r.

Читайте так же:
Тепловоз с передачей переменно постоянного тока

[1) J » 2.23 А, P0 » 20.0 Вт, P » 0.2 Вт, h = P/P0 » 0.01; 2) J = 1.125 А, P0 = 10.125 Вт, P = 5.0625 Вт, h = P/P0 = 0.5; 3) J » 0.02 А, P0 » 0.2005 Вт, P » 0.1985 Вт, h = P/P0 » 0.99]

При каком сопротивлении нагрузки в условиях предыдущей задачи максимальна полезная мощность источника (при фиксированных ЭДС источника и его внутреннем сопротивлении)? [R = r]

Электрическая цепь состоит из конденсатора емкостью C и резистора с сопротивлением R. До момента t = 0 цепь разомкнута, а конденсатор имел заряд q(t = 0) = q0. В момент времени t = 0 цепь замыкают. Показать, что начальная энергия конденсатора равна полному джоулеву теплу, выделившемуся на резисторе за все время разрядки конденсатора.

Электрическая цепь состоит из конденсатора емкостью C, резистора с сопротивлением R и батареи с ЭДС E, внутренним сопротивлением которой можно пренебречь. До момента t = 0 цепь разомкнута, а конденсатор не заряжен q(t = 0) = 0. В момент времени t = 0 цепь замыкают. Определить: а) энергию конденсатора к концу зарядки и б) полное джоулево тепло, выделившееся на резисторе за все время зарядки конденсатора. Откуда взялась вся эта энергия?

Самостоятельная работа №22.ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА

Начальный уровень

1. Приведите примеры использования теплового дейст­вия тока в быту.

2. В чем проявляется тепловое действие тока? При каких условиях оно наблюдается?

3. Почему при прохождении тока проводник нагревается?

4. Почему, когда по проводнику пропускают электриче­ский ток, проводник удлиняется?

5. В чем причина короткого замыкания? К чему оно при­водит в электрической цепи?

6. Последовательно соединенные медная и железная проволоки одинаковой длины и сечения подключены к аккумулятору. В какой из них выделится большее количество теплоты за одинаковое время?

Средний уровень

1. Сколько теплоты выделится в электрическом нагрева­теле в течение 2 мин, если его сопротивление 20 Ом, а сила тока в цепи 6 А?

2. Какое количество теплоты выделится в нити элек­трической лампы в течение 1 ч, если лампа потреб­ляет ток силой 1 А при напряжении 110 В?

3. В спирали электроплитки, включенной в розетку с напряжением 220 В, при силе тока 3,5 А выделилось 690 кДж теплоты. Сколько времени была включена в сеть плитка?

4. Сколько теплоты выделится за 1 ч в реостате, сопро­тивление которого 100 Ом, при силе тока в цепи 2 А?

5. Электрическая печь для плавки металла потребляет ток 800 А при напряжении 60 В. Сколько теплоты выделяется в печи за 1 мин?

6. Определите количество теплоты, выделяемое в провод­нике током за 1,5 мин, если сила тока в цепи равна 5 А, а напряжение на концах проводника 200 В.

Достаточный уровень

1. Два резистора сопротивлением 6 Ом и 10 Ом вклю­чены в цепь последовательно. Какое количество теп­лоты выделится в каждом резисторе за 2 мин, если напряжение на втором равно 20 В?

2. Два резистора сопротивлением 3 Ом и 6 Ом включе­ны в цепь параллельно. В первом течет ток силой 2 А. Какое количество теплоты выделится обоими резисторами за 10 с?

3. Три проводника соединены последовательно. Первый имеет сопротивление 2 Ом, второй — 6 Ом, а в треть­ем за 1 мин выделилось 2,4 кДж теплоты. Каково сопротивление третьего проводника, если напряже­ние на втором равно 12В?

4. Два проводника соединены параллельно. В первом за 1 мин выделилось 3,6 кДж теплоты, а во втором за то же время — 1,2 кДж. Вычислите сопротивление второ­го проводника, если сопротивление первого равно 2 Ом.

5. Сколько теплоты выделится за 40 мин в медных про­водниках с поперечным сечением 1,5 мм 2 и длиной 3 м, подводящих электрический ток к плитке, если сила тока в спирали 5 А?

Контрольная работа №2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Начальный уровень

1. Какой физической величиной пользуются для изме­рения напряжения?

2. Два медных провода одинакового сечения имеют различную длину. Как это различие сказывается на величине сопротивления проводников?

3. Какие опыты подтверждают, что лампы в квартире включены параллельно?

1. Какой физической величиной пользуются для изме­рения силы тока?

2. Что из себя представляет источник электрического тока? Приведите примеры.

3. Как изменится сила тока на участке цепи, если на­пряжение на концах участка в два раза увеличить?

1. Какой физической величиной пользуются для изме­рения сопротивления?

2. Приведите примеры действия электрического тока.

3. К резистору сопротивлением 5 Ом параллельно подключили резистор сопротивлением 2 Ом. Как изменилось общее сопротивление участка цепи?

1. Какой физической величиной пользуются для из­мерения мощности электрического тока?

Читайте так же:
При увеличении силы тока в четыре раза количество теплоты

2. Почему в плавких предохранителях не применяют проволоку из тугоплавких металлов?

3. К резистору сопротивлением 10 Ом последовательно подключили резистор сопротивлением 5 Ом. Как изменилось общее сопротивление участка цепи?

1. Для чего используют вольтметр, и как его подключают к электрической цепи?

2. Объясните, почему провода, подводящие ток электрической лампочке, практически не нагреваются, в то время как нить накала лампочки раскаляется добела?

3. В цепь включены последовательно медный и стальной проводники одинакового сечения и длины. Какой из этих проводников нагреется больше?

1. Для чего используют амперметр, и как его подключают к электрической цепи?

2. Изменяется ли внутренняя энергия проводника, по которому протекает электрический ток?

3. Имеются две лампы мощностью 100 Вт и 200 Вт, рас­считанные на напряжение 220 В. Какая из них будет гореть ярче при включении в осветительную сеть?

Средний уровень

1. Каков физический смысл выражения удельное сопротивление нихрома составляет 1,1 (Омּмм 2 )/м»?

2. Какой ток течет через вольтметр, если его сопро­тивление 12 кОм и он показывает напряжение 120В?

3. Какую работу совершил в проводнике электриче­ский ток, если заряд, прошедший по цепи, равен 1,5 Кл, а напряжение на концах этого проводника равно 6 В?

1. Сила тока в цепи составляет 2 А. Что это означает?

2. Какое напряжение надо создать на концах провод­ника сопротивлением 50 Ом, чтобы в нем возникла сила тока 2 А?

3. Сила тока в электрической лампе, рассчитанной на напряжение 110 В, равна 0,5 А. Какова мощность тока в этой лампе?

1. Напряжение на участке цепи равно 6 В. Что это озна­чает?

2. На цоколе электрической лампочки написано 3,5 В; 0,28 А. Найдите сопротивление спирали лампочки.

3. Какое количество теплоты выделится в резисторе сопротивлением 25 Ом при протекании по нему тока силой 1,2 А за 1,5 мин?

1. Сопротивление проводника 5 Ом. Что это означает?

2. Вычислите силу электрического тока в спирали электроплитки, включенной в сеть напряжением 220 В, если сопротивление спирали в рабочем со­стоянии равно 55 Ом.

3. Какой заряд проходит по участку электрической цепи, если при напряжении на концах участка 24 В работа тока в нем равна 96 Дж?

1. Работа электрического тока 1 Дж. Что это означает?

2. Каково напряжение на участке цепи, сопротивление которого 0,2 кОм, если сила тока в нем 100 мА?

3. Мощность электрической лампы 60 Вт. Какую ра­боту совершает электрический ток, проходя через лампу за 5 мин?

1. Мощность электрического тока 20 Вт. Что это оз­начает?

2. Сила тока в проводнике 0,7 А при напряжении на его концах 35 В. Чему равно сопротивление этого проводника?

3. Какое количество теплоты выделяется за 1 мин в нити накала лампы сопротивлением 250 Ом при силе тока 0,2 А?

Достаточный уровень

Зависит ли величина сопротивления проводника от напряжения на его концах? силы тока в нем? Объясните.

Электрическая печь, сделанная из никелиновой проволоки длиной 56,25 м и сечением 1,5 мм 2 , присоединена к сети напряжением 120 В. Опреде­лите силу тока, протекающего по спирали.

Используя схему электрической це­пи, изображенной на рисунке 1, опреде­лите общее напря­жение на участке АС, если амперметр показывает 5 А, а R1=2 Ом, R2=3 Ом, R3=6 Ом, R4=5 Ом.

1. Имеются три проводника одинаковой длины и сече­ния. Один из них содержит чистый алюминий, дру­гой — чистую медь, а третий — сплав алюминия и меди. Какой из этих проводников обладает наиболь­шим сопротивлением и почему? Объясните.

2. Через алюминиевый проводник длиной 70 см и площадью поперечного сечения 0,75 мм 2 протекает ток силой 0,5 А. Каково напряжение на концах этого проводника?

3. Участок цепи состоит из трех проводников: R1=20 Ом, R2=10 Ом, R3=15 Ом. Определите по­казания вольтметров V1 и V2 и амперметров A1 и А2, если амперметр А3 показывает силу тока 2 А.

ВАРИАНТ 3

1. Как сказалась бы на яркости свечения электриче­ской лампы замена всех медных соединительных проводников на нихромовые?

2. Определите величину силы тока, проходящего че­рез реостат, изготовленный из нихромовой прово­локи длиной 40 м и площадью поперечного сече­ния 1 мм 2 , если напряжение на зажимах реостата 80В.

3. Участок электрической цепи состоит из трех па­раллельно соединенных сопротивлений: R1=2 Ом, R2=4 Ом, R3=5 Ом. Амперметр A1 показывает силу тока 20 А. Определите пока­зания вольтметра V и амперметров А2 и А3.

Читайте так же:
Что вызывает тепловое поражение электрическим током

1. Почему при соединении проводников их не только скручивают, но и спаивают?

2. Ток силой 1,8 А течет по вольфрамовой проволоке длиной 6 м и поперечным сечением 0,5 мм2. Какое напряжение покажет вольтметр, подключенный к концам этой проволоки?

3. Участок цепи состоит из трех последовательно со­единенных резисторов: R1=20 Ом, R2=25 Ом, R3=30 Ом. Начертите схему этого участка и опреде­лите напряжение на концах каждого из сопротив­лений, если известно, что к концам всего участка приложено напряжение 150 В.

1. Объясните наличие электрического сопротивления у проводника с точки зрения молекулярной теории строения вещества.

2. Реостат, изготовленный из никелиновой проволоки сечением 2,5 мм 2 и длиной 50 м, полностью введен в цепь с напряжением 40 В. Какова сила тока в нем? Как она изменится при передвижении ползунка?

3. Определите показа­ния амперметра (см. рис. 1).

1. Две электрические лампочки, мощность которых 40 Вт и 100 Вт, рассчитаны на одно и то же напря­жение. Сравните нити накала обеих ламп.

2. В реостате, сделанном из нихромовой проволоки сечением 1,5 мм 2 и длиной 45м, установилась си­ла тока 2 А. Каково напряжение на клеммах рео­стата?

3. Найдите напряжение на сопротивлениях R1=3 Ом, R2=2 Ом, R3=4 Ом, если амперметр показывает 6 А.

Высокий уровень

ВАРИАНТ 1

1. Две электрические лампочки рассчитаны на одина­ковое напряжение, но имеют различную мощность. По спирали какой из них течет больший ток?

2. В какой из ламп (N1 или N2), включенных так, как показано на ри­сунке 1, мощность элект­рического тока больше? Во сколько раз?

3. Сколько времени требуется для нагревания 2 кг воды от 20°С до 100°С в электрическом чайнике мощностью 600 Вт, если его КПД 80 %?

1. Почему каждая из двух одинаковых электрических лампочек, включенных последовательно в цепь, го­рит менее ярко, чем одна лампочка, включенная в сеть с тем же напряжением?

2. В какой из ламп (N1 или N2) сила тока больше? Какая из них имеет большее сопротивление?

3. Электрический кипятильник за 11 мин 12 с нагре­вает 2 кг воды от 20°С до кипения. Определите сопротивление нагревательного элемента кипя­тильника, по которому протекает ток силой 5 А, если считать, что вся выделившаяся в нем теплота пошла на нагревание воды.

ВАРИАНТ 3

1. После ремонта электроплитки перегоревшая спи­раль несколько уменьшилась. Изменилась ли мощ­ность плитки? Как? Объяснить.

2. В электрические цепи (a и б) включены одинако­вые лампы. При каком соединении этих ламп мощность тока в них больше?

3. Электрическая печь, имеющая спираль из никели­новой проволоки сечением 1,7 мм 2 и длиной 51 м, подключена к сети напряжением 220 В. Определи­те мощность печи и количество теплоты, выде­ляющееся в нагревательном элементе за 1 ч.

ВАРИАНТ 4

1. Сопротивление вольтметра всегда должно быть зна­чительно больше, чем сопротивление того участка, на концах которого измеряется напряжение. Почему?

2. Параллельно лампе N1 (рис. а) присоединили такую же лампу N2 (рис. б). Изменилось ли при этом количество те­плоты, выделяемое лам­пой N1 за 1 с?

3. С помощью электрического кипятильника можно нагреть 3 л воды от 20°С до, кипения за 15 мин. Кипятильник имеет КПД, равный 80%, и вклю­чается в сеть с напряжением 220 В. Какую силу тока он будет потреблять от сети?

1. В каком случае вольтметр даст большее показание: при присоединении к лампе или к амперметру? Почему?

2. Последовательно с лам­пой N1 (рис. а) вклю­чили в цепь вторую такую же лампу N2 (рис. б). Как измени­лось при этом количе­ство теплоты, выде­ляемое лампой N1 за единицу времени?

3. Электрический кипятильник, включенный в сеть с напряжением 220 В, помещен в сосуд, содержащий смесь воды и льда. Масса воды 1 кг, льда — 100 г. Через 5 мин температура содержимого в со­суде оказалась равной 10°С. Каково сопротивление спирали кипятильника?

1. Елочная гирлянда рассчитана на 20 ламп. Ее уко­ротили до 15 ламп. Изменилось ли количество теп­лоты, выделяющееся в гирлянде?

2. В электрическую цепь «б» введена еще одна такая же, как в цепи «а», электрическая лампа. В какой цепи через каждую лампу проходит электрический ток большей мощности?

3. Электрический кипятильник со спиралью сопро­тивлением 160 Ом помещен в сосуд, содержащий 0,5кг воды при 20°С, и включен в сеть с напря­жением 220 В. Через 20 мин спираль выключили. Сколько воды выкипело, если КПД спирали 80%?

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию