December 03 2016 15:39:46
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
Закон Ома для участка элекрической цепи и для замкнутой цепи
Задачи по физике с решениями
  1. Электрическая цепь состоит из источника тока с постоянной ЭДС Є и внутренним сопротивлением r и внешнего сопротивленя R. Определить, как зависит полезная мощность, выделяемая на внешнем сопротивлении, и КПД источника в цепи от величины внешнего сопротивления R. Построить графики этих зависимостей. При какой величине сопротивленя R тепловая мощность, выделяемая в нем, будет максимальна?

Решение.

Для нахождения тока следует воспользоваться законом Ома для замкнутой цепи

              IR+Ir-Є=0.

Отсюда получается ток I=Є/(R+r). Мощность, выделяющуюся в сопротивлении, следует найти по закону Джоуля-Ленца:

              WR=I2R=Є2R/(R+r)2

Мощность, расходуемая источником тока:

              WЄ=ЄI=Є2/(R+r)

Тогда КПД составит:

              КПД= WR/ WЄ =R/(R+r)

Для нахождения максимальной мощности, выделяющейся в сопротивлении, используем условие максимума функции:

       dWR/dR=Є2[((R+r)2-2R(R+r)]/ (R+r)42(r-R)/(R+r)3=0,

т.е. максимальная мощность выделяется в сопротивлении при R=r и составляет

              (WR)макс2/4r

  1. В электрической цепи определить показания идеальных вольтметра и амперметра. ЭДС источников тока и их внутренние сопротивления равны соответственно: Є1=9 В, Є2= 12В, r1=3 Ом , r2=4 Ом, сопротивление резистора R=5 Ом. Какое количество тепла выделится в резисторе R за время t=10 с?

Решение.

Идеальный вольтметр обладает бесконечным внутренним сопротивленим, идеальный амперметр – нулевым внутренним сопротивленим. По закону Джоуля-Ленца в резисторе R за время t выделится энергия Q=I2Rt. Таким образом, требуется найти ток через резистор R.











По первому правилу Кирхгофа имеем:

              I1+I2=I

Выберем направление обхода контуров по часовой стрелке. Для контуров, содержащих резистор R и источники тока по второму правилу Кирхгофа имеем:

              IR+I1r1 - Є1=0

-IR - I2r2 - Є2=0

Выражая из первого уравнения ток I2 и подставляя в последнее уравнение, имеем:

              IR+I1r11

IR +Ir2 - I1 r2=-Є2

Умножая первое уравнение на r1, а второе – на r2 и складывая, получим

              I=( r2Є1 - r1Є2)/(R(r1+r2)+r1r2)

Окончательно, Q=I2Rt. Подставляя численные значения, получим I=0, Q=0.


  1. Определить заряд конденсатора в цепи в установившемся режиме. Считать все параметры элементов цепи известными. Какое колическво теплоты выделится на резисторах R1 и R2 после размыкания ключа?

Решение.

В установившемся режиме ток через конденсатор не течет, он заряжен до напряжения, равного падению напряжения на резисторе R2. Полное сопротивление замкнутого контура, по которому протекает ток, образовано последовательно соединенными сопротивлениями резисторов R2 и R3 и внутренним сопротивлением источника тока. По закону Ома для замкнутой цепи ток в ней составит

              I=Є/(R2 + R3+r)

Падение напряжения на резисторе R2

              U=I R2=Є R2/(R2 + R3+r)

Электрическая энергия, запасенная в конденсаторе, после замыкания ключа перейдет в теплоту Q, которая выделится на резисторах R1 и R2 ,

              Q=CU2/2

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.08 секунд 4,191,153 уникальных посетителей