Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

На колі всі точки мають однаковий потенціал, отже 6 страница





Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

2 Який шунт потрібно підключити до амперметра, щоб їм можна було виміряти силу струму до 1 мА? Шкала амперметра має 100 поділок, ціна поділки 1 мкА. Опір амперметра дорівнює 180 Ом.

 

ВИКЛАДАЧ – Марінець І.С.

 

ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ № 10 (2 год.)

ТЕМА:Розв’язування задач на розрахунок електричних кіл та знаходження потужності та кількості теплоти, яка виділяється в провіднику

 

МЕТА:

- навчальна: закріпити знання основних понять, означень, формул з теми, формувати вміння використовувати набуті теоретичні знання під час розв’язування задач;

- розвиваюча: розвивати пізнавальні можливості, увагу, пам’ять, логічне мислення, просторову уяву, навички логічного виведення, вміння узагальнювати і систематизувати матеріал;

- виховна: виховувати прагнення отримати нові знання, зацікавленість дисципліною, активність, зосередженість, старанність.

ОБЛАДНАННЯ:дошка, довідникові матеріали, калькулятори.

ПЛАН

1 Розв’язування задач на закон Ома для повного кола

2 Розв’язування задач на знаходження потужності та кількості теплоти, яка виділяється в провіднику

 

 

Основні закони і формули.

  • Закон Ома

а) для однорідної ділянки кола

,

де – напруга на однорідній ділянці кола, R – її опір;

б) для ділянки кола, що містить джерело струму

,

де – ЕРС джерела, R – повний опір ділянки;

в) для повного кола

,

де R – опір зовнішнього кола, r – опір джерела струму.

  • Правила (закони) Кірхгофа

а) перше правило

де – алгебраїчна сума сил струмів, що сходяться у вузлі;

б) друге правило

,

де – алгебраїчна сума спадів напруг на ділянках замкнутого контура включно внутрішні опори джерел; – алгебраїчна сума ЕРС джерел, що діють в контурі.

  • Опір провідника циліндричної форми

,

де – питомий опір матеріалу провідника, ℓ – довжина, S – площа поперечного перерізу.

  • Залежність питомого опору металу від температури

,

де – питомий опір за температури , – питомий опір за температури , – температурний коефіцієнт опору.

  • Залежність опору металевого провідника від температури

,

де – опір за температури , – опір за температури .

  • Опір системи провідників

а) у випадку послідовного з’єднання N провідників

,

б) у випадку паралельного з’єднання N провідників

,

де – опір окремого провідника.

  • Робота струму за час

а) для будь-якої ділянки кола

;

б) для однорідної ділянки кола, що не містить інших споживачів енергії, окрім провідників опором

, .

  • Потужність струму

.

  • Закон Джоуля-Ленца

.

 

ЗМІСТ ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ

 

1 Розв’язування задач на закон Ома для повного кола

Задача 1 Потенціометр з опором R = 100 Ом приєднаний до батареї, ЕРС якої ε =150 В і внутрішній опір r1 = 50 Ом. Визначити:

  1. Показ вольтметра з опором RV = 500 Ом, який з’єднаний з однією із клем потенціометра і встановленим посередині потенціометра рухомим контактом.
  2. Різницю потенціалів між тими ж точками потенціометра при від’єднаному вольтметрі.

Дано: R = 100 Ом ε =150 В r1 = 50 Ом RV = 500 Ом
U1 ? U2 ?

Показ вольтметра, який приєднаний в точках А та В, визначається за законом Ома для ділянки кола:

, (1)

де R1 – опір паралельно з’єднаних вольтметра і половини потенціометра, І1 – сумарна сила струму на гілках цього з’єднання (вона дорівнює силі струму в нерозгалуженій частині кола). Силу струму І1 знайдемо за законом Ома для повного кола:

, (2)

де R3 – опір зовнішнього кола.

, (3)

. (4)

Підставимо (3) у (2):

. (5)

У цій задачі зручно провести обчислення окремо за формулами (4), (2) та (1):

(Ом);

(А).

(В).

Різниця потенціалів між точками А та В при від’єднаному вольтметрі дорівнює добутку сили струму І2 на половину опору потенціометра:

(6)

де І2 – сила струму при від’єднаному вольтметрі. Силу струму І2 знайдемо за формулою .

Підставляючи цей вираз в (6) знайдемо

.

Проведемо обчислення: (В).

Зауважимо, що покази вольтметра менші за реальний спад напруги на ділянці кола. Для точних вимірів необхідно враховувати струм через вольтметр.

Відповідь: U1 = 46,9 В, U2 = 50 В.

Задача 2 .Електричний кип’ятильник розрахований на напругу 120В при силі струму 4А. Якої довжини і площі поперечного перерізу треба взяти ніхромовий дріт, щоб виготовити нагрівний елемент кип’ятильника, якщо густина струму повинна бути рівною 10,2 А/мм2, а питомий опір ніхрому в робочому стані кип’ятильника 1,3×10-6 Ом×м.

Розв’язання

Дано: U = 120 B I = 4 A j = 10,2×106 А/м2 r = 1,3×10-6 Ом×м
S ? l ?

Використовуючи закон Ома для ділянки кола і означення густини струму , знайдемо вирази для опору провідника і площі поперечного перерізу

, (1)

. (2)

З відомої залежності опору від матеріалу провідника та його розмірів

(3)

Після підстановки (1) у (3) знайдемо вираз для довжини провідника

. (4)

Підставивши числові значення величин у (2) і (4), отримаємо

Відповідь: S= 0,39×10-6 м2, l =

 

Задача 3 Визначити струм короткого замикання джерела ЕРС, якщо при зовнішньому навантаженні 1 Ом напруга на затискачах джерела 20 В, а при зовнішньому навантаженні 2 Ом –

 

 


50 В.

Дано:

e,r + –   I1 R1    
e,r + –   I2 R2    
e,r + –   Iкз    
Рис.1
R1 = 1Ом

R2 = 2 Ом

U1 = 20 B

U2 = 50 B

 

 

Ікз - ?

 

 

Згідно із законом Ома для повного кола струм у колі в першому випадку: , а в другому: ,

де e – ЕРС джерела, r – його внутрішній опір.

Або: .

Струм у навантаженні можна також визначити згідно із законом Ома для ділянки кола: . Звідси: . Підставляючи у вирази для ЕРС і прирівнюючи, одержуємо: .

Звідси: , .

.

Підставляючи дані задачі, обчислюємо: » 16,7(А).

Відповідь: 16,7 А.

Задача 4 Електричне коло складається з джерела ЕРС і трьох опорів: R1 = 3 Ом, R2 =6 Ом, R3 = 2 Ом. Знайти потужність, що виділяється у зовнішньому колі, якщо ЕРС джерела e = 9 В, його внутрішній опір r = 0,5 Ом.

e, r – + R3 R1 I1 I3 R2 I2
Рис. 2
Дано: Розв’язання

R1 = 3 Ом

R2 = 6 Ом

R3 = 2 Ом

e = 9 B

r = 0,5 Ом

Р - ?

Опір розгалуженої частини кола знайдемо із формули:

, звідки: . Загальний опір кола:

. Згідно із законом Ома для повного кола загальний струм у колі: .

Тепер, використовуючи закон Джоуля-Ленца, одержимо:

. Підставляючи дані, знаходимо:

16(Вт).

Відповідь: 16 Вт.

Задача 6 Визначити внутрішній опір джерела струму, який має ЕРС 1,1 В, якщо підключений до нього затискачами вольтметр показує 1 В при опорі зовнішньої частини кола в 2 Ом.

Відповідь:

Задача 7

V
A
Визначити показники амперметра і вольтметра (мал) для положень 1, 2, 3 для перемикача К, якщо ЕРС джерела струму дорівнює 1,8 В, його внутрішній опір 0,5 Ом, опір резистора 5,5 Ом. Опір амперметра та інших провідників дуже мала, опір вольтметра дуже велика.

Відповідь:

Задача

V
А
8 Визначити ЕРС і внутрішній опір джерела струму, якщо при одному положенні повзунка реостату (мал) амперметр показує 0,2 А, вольтметр 1,8 В, а при іншому положенні – 0,4 А і 1,6 В.

Відповідь:

 

А
R1=15Ом
R2=10Ом
R3=10Ом
R4=10Ом
Задача 9 Який струм тече через амперметр з дуже малим опором

в схемі, що показана на малюнку. Внутрішнім опором

джерела струму знехтувати. ЕРС джерела 7,5 В.

 

 

Відповідь:

 

Задача 10 Коло складається з акумулятора з внутрішнім опором r і навантаження, з опором R. Вольтметр, підключений послідовно і паралельно до опору R, дає одні і ті самі покази. Знайти опір вольтметра.

Відповідь:

Задача 11 Бтарея гальванічних елементів з ЕРС, що дорівнює 15 В і внутрішнім опором 5 Ом замкнена провідником, що має опір 10 Ом. До затискачів батареї підключений конденсатор ємністю 1 мкФ. Визначити величину заряду на конденсаторі.

Відповідь:

 

Задача 12 Яка кількість електрики піде по дротах, які з’єднують обкладинки плоского конденсатора з затискачами акумулятора, при зануренні конденсатора у гас? Площа пластини конденсатора 150 см2, відстань між пластинами 0,5 см, ЕРС акумулятора 9,42 В.

Відповідь:

Задача 13

R3
R2
R4
R1
K
C
Визначити заряд на конденсаторі (мал), якщо R1 = R2 = R3 = R4 = 20 Ом, ЕРС дорівнює 500 В, внутрішній опір джерела струму дорівнює 10 Ом і ємність конденсатора дорівнює 10 мкФ.

Відповідь:

Задача 14 Дріт з ніхрому вигнутий у вигляді кільця радіусом 1 м. В центрі кільця розташований гальванічний елемент з ЕРС, що дорівнює 2 В і внутрішнім опором 1,5 Ом. Елемент з’єднаний з точками А і В кільця по діаметру за допомогою такої ж ніхромової дротини. Визначити напругу між точками А і В. Площа перерізу дротини 1 мм2. Довжину дротини АВ рахувати рівною діаметру кільця.

Відповідь:

Задача 15

R1
R2
Знайти величину струму в розгалуженнях, якщо ЕРС одного елемента дорівнює 1,5 В, внутрішній опір одного елемента – 0,5 Ом, опори резисторів відповідно дорівнюють 4 Ом і 12 Ом (мал.)

 

Відповідь:

Задача 16

R1
R3
R2
Знайти силу струму в резисторі R3, якщо ЕРС одного елемента 1,5 В, внутрішній опір одного елемента 0,5 Ом, R1 = R4 = 2 Oм, R2 = 1 Ом, R3 = 3 Ом (мал.).

 

R4
Відповідь:

 

Задача 17

R
2
1
Два елементи з ЕРС 2 В і 1,5 В і внутрішнім опором 0,5 Ом з’єднані паралельно. Опір зовнішньої частини кола 2 Ом (мал). Знайти силу струму у кожному елементі і у зовнішній частині кола.

Відповідь:

 

Задача 18

R1 R2
C1 A C2
K
U
В схемі, зображеній на малюнку, відомі величини R1, R2, C1, C2, U/ Який заряд пройде через ключ К, якщо його замкнути?

Відповідь:

 

2 Розв’язування задач на знаходження потужності та кількості теплоти, яка виділяється в провіднику

Задача 1 Сила струму в провіднику з опором R = 20 Ом зростає на протязі часу Δt = 2 с за лінійним законом від І0 = 0 до І1 = 6 А. Визначити кількість теплоти Q1, яка виділяється в провіднику за першу секунду і Q2 – за другу секунду, а також Q2 /Q1.

Розв’язання

Дано: R = 20 Ом Δt = 2 с І0 = 0 І1 = 6 А.
Q1, Q2, Q2 /Q1, ?

Закон Джоуля-Ленца у вигляді справедливий для постійного струму . Якщо ж сила струму в провіднику змінюється, то вказаний закон справедливий для нескінченно малого інтервалу часу і записується у вигляді

. (1)

Тут сила струму І є функцією часу. У цьому прикладі

. (2)

де k – коефіцієнт пропорційності.

(А/с).

З врахуванням (2) формула (1) приймає вигляд

. (3)

Для визначення теплоти, виділеної за проміжок часу Δt = t2 – t1, вираз (3) потрібно проінтегрувати в межах від t1 до t2:

.

Проведемо обчислення:

(Дж), (Дж).

Отже, , тобто за другу секунду виділяється у 7 разів більше теплоти, ніж за першу.

Відповідь: , , .

Задача 2 При вмиканні електромотора в мережу з напругою U=120 В напруга на клемах розподільчого шита падає на z=20%. Опір підвідних проводів разом з опором електромотора R=14 Ом. Яку корисну потужність розвиває електромотор, якщо його К.К.Д. h=0,65?

Дано: Розв’язання

U=120 В

z=20%

R=14 Ом

h=0,65

_________

Pк - ?

 

При роботі електромотора, ввімкненого в коло постійного струму, електрична енергія перетворюється в механічну і внутрішню енергію. Якщо при вмиканні мотора по колу йде струм I , то згідно з законом збереження енергії за рахунок потужності IU, що розвивається джерелом, відбувається нагрівання проводів( ) і розвивається механічна потужність

.

За рахунок механічної потужності долається тертя і виконується корисна робота. Якщо К.К.Д. електромотора , то корисна потужність дорівнює :

.

Напруга на клемах розподільного щита при увімкненні мотора зменшується на z. Якщо розглядати ці клеми як затискачі джерела, то

, .

Звідси знайдемо силу струму I в колі:

.

 

Підставимо отримані вирази у закон збереження енергії:

=110 Вт.

Відповідь. Рк=110 Вт.

 

Задача 3 Знайти внутрішній опір і ЕРС джерела струму, якщо при силі струму 30 А потужність у зовнішній частині кола дорівнює 180 Вт, а при силі струму 10 А ця потужність дорівнює 100 Вт.

Відповідь:

Задача 4 Джерело струму з внутрішнім опором r і ЕРС замкнено на три лампи з опорами 3r кожна, з’єднані послідовно. У скільки разів зміниться сила струму в колі, напруга на затискачах джерела і корисна потужність, якщо лампи з’єднати паралельно?

Відповідь:

 

Задача 5 Елемент замикається один раз на резистор 4 Ом, вдруге – на резистор 9 Ом. В тому і іншому випадках кількість теплоти, що виділяється на резисторах за один і той самий час, виявляється однаковим. Який внутрішній опір елемента?

Відповідь:

Задача 6 Два резистори по 100 Ом підключаються до джерела з ЕРС спочатку послідовно, а потім паралельно. В обох випадках теплова потужність, що виділяється на кожному резисторі, виявляється однаковою. Знайти ЕРС джерела, якщо струм, що протікає в колі при послідовному включенні резисторів дорівнює 1А.

Відповідь:

Задача 7 Від генератора з ЕРС 250В і внутрішнім опором 0,1 Ом необхідно протягнути до споживача двох провідну лінію довжиною 100 м. Яка маса алюмінію піде на виготовлення підвідних дротів, якщо максимальна потужність споживача 22 кВт і він розрахований на напругу 220 В?

Відповідь:

Задача 8 Джерело струму з внутрішнім опором 1,6 Ом живить струмом навантаження опором 6,4 Ом. Визначити ККД приладу.

Відповідь:

Задача 9 Якої потужності потрібно виготовити електричний нагрівач, щоб в ньому за 10 хв. Нагрівалося 0,6 л води від 200 до 1000, якщо ККД його 60%?

Відповідь:

Задача 10 Якої довжини потрібно взяти ніхромовий провідник площею перерізу 0,1 мм2, щоб виготовити нагрівач , який може за 3 хв нагріти 200г води від 100 до 1000С при ККД 90 % і напрузі 120В?

Відповідь:

Задача 11 Два провідника опором 2 Ом і 6 Ом вмикаються в мережу спочатку паралельно, потім послідовно один до іншого. Яка кількість теплоти виділяється в першому і другому випадках в провіднику опором 6 Ом за час, впродовж якого в провіднику, опором 2 Ом, виділяється 6,3 Дж енергії?

Відповідь:

Задача 12

R2 K
R1
В колі, зображеному на малюнку , теплова потужність, що виділяється у зовнішній частині кола, однакова при замкненому і розімкненому ключі К. Визначити внутрішній опір батареї, якщо R1=12 Ом, R2=4 Ом.

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.