Методическая разработка для аудиторной работы №23

Методическая разработка для аудиторной работы №23-11 по теме
Постоянный ток 2
1. Два элемента с э.д.с. E1 = 1,25 B и E2 = 1,5 B c одинаковым
внутренним сопротивлением r = 0,4 Ом соединены параллельно.
Сопротивление внешней цепи R = 10 Ом. Найти токи, текущие во
r
внешней цепи и в каждом элементе.
E2
I2
2
2. Сопротивления R1 и R2 и э.д.с. источников . E1 и E2 в схеме,
R
I изображенной на рисунке известны. При какой величине E
э.д.с.
третьего источника по сопротивлению R ток не течёт.
3. Найти заряд q конденсатора, включённого в схему, если величины сопротивлений R1 = 1
Ом, R2 = 3 Ом, ёмкость конденсатора С = 2 мкФ, э.д.с. источников E1
= 4 B и E2 = 2 B, их внутренние сопротивления r1 = 0,26 Ом, r2 = 0,75
R1
R2
Ом.
R
4. Определить ток короткого замыкания I0 для аккумуляторной
E1
E2
батареи, если при токе нагрузке I1 = 5 А она отдаёт во внешнюю цепь
E
мощность Р1 = 9,5 Вт, а при токе нагрузки I2 = 8 А – Р2 = 14,4 Вт.
5. Полезная мощность, выделяемая во внешней части цепи,
достигает наибольшего значения Р = 5 Вт при силе тока I = 5 А.
R2
R3
R1
R1
Найти внутреннее сопротивление r и э.д.с. источника тока E.
6. В электрочайнике с двумя нагревателями необходимо нагреть
E1
C
V=2 л воды от комнатной температуры до кипения. Каждый из
E2
нагревателей, включённый в электросеть отдельно, выделяет
мощность Р1 = 250 Вт. Через сколько времени закипит вода, если включить обе секции
параллельно или последовательно? Условия нагревания во всех случаях одинаковы.
7. Какое количество электричества проходит через раствор CuSO4 за время t = 10 c, если
величина тока за это время равномерно возрастает от I1 = 0 до I2 = 4 А ? Какое количество
меди выделяется при этом на катоде? Электрохимический эквивалент меди
k = 0,32810-6 кг/Кл.
8. Для серебрения ложек ток I = 1,8 А пропускается через раствор соли серебра в течение
t = 5 ч. Катодом служат N = 12 ложек, каждая из которых имеет поверхность S = 50 см2.
Какой толщины отложится слой серебра на ложках? Плотность серебра  = 10,5103 кг/м3,
атомная масса серебра А = 0,108 кг/моль, валентность n = 1.
E1
r1
I1
Домашнее задание №23-11 по теме
постоянный ток 2
1.
(Л-С) Найти ток, текущий через сопротивление R = 10 Ом.
Э.д.с. источников тока E1 = 6 B и E2 = 5 В, внутренние сопротивления E1 r1 R
E2 r2
их r1 = 1 Ом r2 = 2 Ом.
2.
(С) При каком значении E э.д.с. источника,
подключённого к зажимам 1-2, и при каком
E0
направлении его включения в схеме, ток, текущий по сопротивлению R2
R0
будет равен нулю? Величины сопротивлений R0, R1, R2, R3 и э.д.с. E0
известны. Внутренним сопротивлением источников пренебречь.
R2
R2
3. (С) До какой разницы потенциалов зарядится
конденсатор С, присоединённый к источнику тока с э.д.с.
R3 E = 3,6 В? Какой заряд будет при этом на обкладках
R3
R1
конденсатор, если его ёмкость равна С = 2 мкФ? R1 = 4
C
Ом, R2 = 7 Ом, R3 = 3 Ом, r = 1 Ом.
R1
E
4.(С) Определить э.д.с. E и внутреннее сопротивление r
1
2
аккумулятора, если при токе I1 = 15 A он отдаёт во
внешнюю цепь мощность Р1 = 135 Вт, а при токе I2 = 6 A мощность
Р2 = 64,8 Вт.
5. (С) Определить напряжение на зажимах источника питания, если он обеспечивает в цепи
ток I = 2 A. Цепь состоит из двух параллельно включённых лампочек мощностью N = 30 Вт
каждая. Потери мощности в подводящих проводах составляют 10% полезной мощности.
6. (Л) Найти КПД источника тока с внутренним сопротивлением r = 0,1 Ом, если он работает
на нагрузку с сопротивлением R = 1,5 Ом.
7. (С) Электрический чайник имеет в нагревателе две секции. При включении первой секции
вода в чайнике закипает за время t1 = 10 мин, а при включении второй секции – за
t2 = 40 мин. Через сколько времени закипит вода, если включить обе секции параллельно
или последовательно? Условия нагревания во всех случаях одинаковы.
8. (С) Гальванический элемент дает на внешнее сопротивление R1=4 Ом ток I1=0,2 А. Если
же внешнее сопротивление R2=7 Ом, то элемент дает ток I2=0,14 А. Какой ток даст элемент,
если его замкнуть накоротко?
9. (С) При никелировании пластины её поверхность покрывается слоем никеля толщиной
d = 0,05 мм. Определить среднюю плотность тока, если никелирование длится t = 2,5 ч, n =
2, A = 58,710-3 кг/моль,  = 8,8103 кг/м3.
10. (С) Определить количество выделившейся меди при электролизе, если затрачено
W = 5 кВтч энергии. Напряжение на клеммах ванны U = 10 В. КПД установки  = 75%.
Электрохимический эквивалент меди k = 0,32810-6 кг/Кл.
Основные понятия, формулы.
1.Напряжение на участке, содержащим ЭДС: U    IR0 , где R0 – полное сопротивление
участка цепи. Знак — берут, когда ток внутри источника течет от отрицательного полюса к
положительному, а знак +, когда от положительного к отрицательному.
2.Правила Кирхгофа для расчета разветвленных цепей:
N
Первое правило. Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю:  I i  0, где
i 1
N – число неизвестных токов. Токи, втекающие в узел, считают положительными,
вытекающие из узла – отрицательными. Если в схеме N узлов, то по первому правилу
Кирхгофа можно составить N -1 независимых уравнений.
Второе правило. Алгебраическая сумма падений напряжений на отдельных участках
контура равна алгебраической сумме ЭДС, встречающихся при обходе контура:
n
I R
I 1
i
n
I
   I . Направление обхода выбирается по часовой или против часовой стрелки.
I 1
Тогда произведение I i R i считается положительным, если направление обхода совпадает с
направлением тока. ЭДС считается положительной, если при обходе контура она
проходится от отрицательного полюса к положительному, т.е. когда источник создает ток,
совпадающий с направлением обхода. По второму правилу Кирхгофа можно составить N -1
независимых уравнений.
3. Закон Джоуля – Ленца позволяет определить количество теплоты, выделившееся при
прохождении тока по проводнику: Q  I 2 Rt .
4. Мощность тока при похождении по проводнику: P  I 2 R 
5. Режим короткого замыкания. R=0, I к . з. 

U2
 UI ,
R
, где I к .з. - ток короткого замыкания.
r
6. Электролизом называется выделение вещества на электродах, погруженных в раствор
или расплав электролита при похождении тока. Законы электролиза:
Первый закон Фарадея: масса выделившегося при электролизе вещества пропорциональна
заряду, прошедшему через электролит: m  kq  kIt , где I – сила тока, t – время его
прохождения, k – электрохимический эквивалент.
1 A
, где F  N A e  9,65  10 4 Кл/моль – постоянная
7. По второму закону Фарадея k 
F n
Фарадея, А – атомная масса , n - валентность. Подставив в формулу для первого закона
1 A
q.
Фарадея выражение для k, получим объединенный закон Фарадея: m 
F n
Ответы.
R
 1 r2   2 r1

 100%  94%
6.
1.
I
 0.53 A
Rr
R (r1  r2 )  r1 r2
t1 t 2
 ( R  R3 )
7.
t 3  t1  t 2  50 мин. t 4 
 8 мин.
2.
 0 1
t1  t 2
R
0
3.
4.
5.
U
R2 
 2,1 В; q  CU  4,2 мкКл
r  R1  R2

P2 I 1
2
 P1 I 2
8.
2
 12 B;
I1 I 2 (I1  I 2 )
P I  P1 I 2
r 2 1
 0.2 Ом
I1 I 2 (I1  I 2 )
2N
1     33B
U
I
9.
10.
I 1 I 2 R2  R1 
 0,47 А
I 2 R2  I 1 R1
hFn
A
j
 160 2
At
м
kW
m
 0.445 кг
U
I к . з. 