Задачи на законы постоянного тока. ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА. Законы постоянного тока. Теория

Название	Законы постоянного тока. Теория
Анкор	Задачи на законы постоянного тока
Дата	23.02.2022
Размер	467 Kb.
Формат файла
Имя файла	ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА.doc
Тип	Закон #371460

учитель Булынский Анатолий Николаевич
ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА.

ТЕОРИЯ.

Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов. За направление электрического тока принято направление движения положительных зарядов. Ток, у которого величина и направление с течением времени не меняется называется постоянным. Отношение заряда ∆q переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени ∆t, к величине этого интервала называется силой тока:

За единицу тока принимается ампер. [I] = 1 А. Эта единица устанавливается на основе магнитного взаимодействия токов. Ампер - такая сила постоянного тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины ничтожно малого кругового сечения, расположенных на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, вызывал бы между этими проводниками силу магнитного взаимодействия, равную 2·10^-7 Н на каждый метр длины. Закон Ома для участка цепи открыт немецким физиком Г. Омом в 1926 г: отношение напряжения U между концами металлического проводника, являющимся участком электрической цепи, к силе тока I в цепи есть величина постоянная для данного проводника:

Величину R называют электрическим сопротивлением проводника.

Единица электрического сопротивления — ом: [R] = 1 Ом. Если при напряжении в 1 В в проводнике устанавливается ток в 1 А, то сопротивление такого проводника равно 1 Ом. Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине ℓи обратно пропорционально площади его поперечного сечения S:

Коэффициент пропорциональности ρ называется удельным сопротивлением.Удельное сопротивление зависит от рода вещества и от температуры (с повышением температуры удельное сопротивление большинства металлов увеличивается. Единица удельного сопротивления - 1 Ом·м.

Закон Ома для участка цепи можно записать в другом виде

Из последнего выражения видно, что при R→0 сила тока в цепиI→∞.

Проводники в электрических цепях постоянного тока могут соединяться последовательно и параллельно. При последовательном соединении проводников конец первого проводника соединяется с началом второго и т. д. При этом сила тока I одинакова во всех проводниках, а напряжение Uна концах всей цепи равно сумме напряжений на всех последовательно включенных проводниках.

Полное сопротивление участка цепи из последовательно включенных проводников равно:

При параллельном соединении проводников их начала и концы имеют общие точки подключения к источнику тока. При этом напряжение Uна всех проводниках одинаково, а сила тока I в неразветвленной цепи равна сумме сил токов во всех параллельно включенных проводниках.

Полное сопротивление участка цепи из параллельно включенных проводников определяется выражением

В замкнутой цепи работа кулоновских сил равна нулю, работа сторонних сил отлична от нуля, она совершается за счет энергии источника (химической, тепловой, механической, атомной и т. д.). Величина работы сторонних сил по перемещению единицы электрического заряда по замкнутой цепи называется электродвижущей силойисточника:

Электродвижущая сила (сокращенно ЭДС), выражается в вольтах.

Закон Ома для замкнутой цепи имеет вид:

Если внешнее сопротивление R= 0, сила тока в цепи равна:

Этот ток называется током короткого замыкания.

Работу сил электрического поля, создающего электрический ток называют работой поля.Работа А сил электрического поля или работа электрического тока на участке цепи с электрическим сопротивлением Rза время t равна:

Мощность электрического тока равна отношению работы тока А ко времени t, за которое эта работа совершена:

Работа электрического тока выражается в джоулях (Дж), мощность — в ваттах (Вт). Если на участке цепи под действием электрического поля не совершается механическая работа и не происходят химические превращения веществ, то работа электрического поля приводит только к нагреванию проводника. При этом за время t выделяется количество теплоты, которое определяется по закону Джоуля - Ленца:

Природа электрического тока в металлах связана с наличием в них свободных электронов проводимости, число которых в 1 см³ достигает

10²². При отсутствии электрического поля свободные электроны перемещаются в кристалле металла хаотически. Под действием электрического поля свободные электроны в дополнение к хаотическому приобретают упорядоченное движение в одном направлении, и в проводнике возникает электрический ток. Свободные электроны сталкиваются с ионами кристаллической решетки, примесями и при столкновении передают ионам часть кинетической энергии. Это приводит к нагреванию проводника. Удельное сопротивление металлов при нагревании увеличивается по закону:

где ρ₀ - удельное сопротивление при 0°С, α — температурный коэффициент, особый для каждого металла, t— температура проводника по шкале Цельсия.

В 1911 г. было обнаружено явление сверхпроводимости,когда при понижении температуры ртути до 4,1 К ее удельное сопротивление скачком уменьшалось до нуля. Прохождение тока в сверхпроводнике происходит без потерь энергии, поэтому в сверхпроводящем кольце электрический ток может существовать неограниченно долго.

ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА.

ВАРИАНТ 1.

Имеется проводник сопротивлением 10 Ом. Чтобы из этого проводника получить проводник сопротивлением 2,5 Ом надо

A) Сложить вдвое
B) Сложить втрое
C) Отрезать половину
D) Отрезать четверть проводника
E) Сложить вчетверо

Сравните мощности электрического тока двух резисторов, имеющих сопротивления R₁ = 4 Ом, R₂ = 2 Ом, включенных в цепь параллельно.

A) P₁ > P₂
B) P₁ = P₂
C) P₁ = 2P₂
D) P₁ < P₂
E) P₂ = 2P₁

Сопротивление однородного цилиндрического проводника с постоянным сечением зависит от

A) площади его поперечного сечения
B) длины проводника
C) удельного сопротивления материала
D) длины проводника, площади его поперечного сечения и удельного сопротивления материала
E) длины проводника и площади его поперечного сечения

ЭДС источника тока 220 В, внутреннее сопротивление 1,5 Ом. Чтобы сила тока была равна 2А, сопротивление внешнего участка цепи должно быть

A) 1,5 Ом
B) 108,5 Ом
C) 10 Ом
D) 8 Ом
E) 2 Ом

Электрон вылетает из точки, потенциал который равен 600 В, имея скорость 10⁶ м/с, направляемую вдоль силовых линий поля. Определить потенциал точки, дойдя до которой электрон остановится. (е=1,6·10^-19Кл; m_е=9,1·10^-31кг)

A) 597 В
B) 5,97 В
C) 0,78 В.
D) 0,597 В
E) 59,7 В

Сопротивления всех резисторов одинаковы и равны R = 2 Ом. Найти общее сопротивление цепи.

A) 6,5 Ом
B) 4,5 Ом
C) 5,5 Ом
D) 2,5 Ом
E) 3,5 Ом

Если проводник разрезать на две равные части и соединить эти части параллельно, то сопротивление проводника

A) Увеличится в 2 раза
B) Не уменьшится
C) Уменьшится в 2 раза
D) Увеличится в 4 раза
E) Уменьшится в 4 раза

R₁= R₅= 3 Ом; R₂ = R₃ = R₄ = 30 Ом. Определите общее сопротивление цепи

A) 90 Ом

B) 0,36 Ом
C) 306 Ом
D) 96 Ом
E) 16 Ом

Кинетическая энергия, которую дополнительно получит электрон, пройдя разность потенциалов 1 МВ (е=1,6·10^-19 Кл), равна

A) 1,6·10^-15Дж
B) 1,6·10^-13 Дж
C) 1,6·10^-17Дж
D) 1,6·10^-14Дж
E) 1,6·10^-16Дж

Определить силу тока, проходящего через железный проводник с площадью поперечного сечения 20 мм². Скорость дрейфа электронов составляет 0,02 мм/с, молярная масса железа М = 56,8·10^-3 кг/моль, плотность 7,9·10³ кг/м³. Число электронов проводимости равно числу атомов в металле (N_А = 6,02·10²³ моль^-1) A) 5,35 А
B) 53,5 А
C) 0,28 А
D) 0,53 А
E) 2,8 А
Нить лампы накаливания со временем становится тоньше вследствие испарения материала. При этом мощность, потребляемая лампой

A) Уменьшается
B) Не изменяется
C) Увеличивается
D) Определенно оценить изменение мощности нельзя
E) Становится значительно больше

Электрическая мощность равна

Напряжение на концах проводника 6 В, его сопротивление 3 Ом. Найти силу тока.

A) 12 А B) 0,5 А. C) 108 А D) 2 A. E) 18 А

R₁ = 1Ом, R₂ = 2 Ом, R₃ = 3 Ом, R₄ = 4 Ом. Найти общее сопротивление в цепи, если резисторы подключены к источнику тока в точках А и В.

A) R_общ = 2,5 Ом
B) R_общ = 2,1 Ом
C) R_общ = 0,9 Ом
D) R_общ = 2,4 Ом
E) R_общ = 1,6 Ом

Нагреватель из нихромовой проволоки длиной 5 м и диаметром 0,25 мм включается в сеть постоянного тока напряжением 110 В. Определите мощность нагревателя (удельное сопротивление нихрома 110·10^-8 Ом·м).

A) ≈ 136 Вт B) ≈ 124 Вт C) ≈ 116 Вт D) ≈ 140 Вт E) ≈ 108 Вт

Обмотка вольтметра имеет сопротивление 50 кОм. Вычислите силу тока в ней при напряжений 250 В.

A) 5·10^-3А B) 2·10^-2А C) 2·10²А D) 5 А E) 5·10³А

К источнику тока с ЭДС, равной 12 В, и внутренним сопротивлением 0,5 Ом подключены параллельно два проводника с сопротивлениями 6 Ом и 2 Ом. Сила тока, текущего через проводник с меньшим сопротивлением, равна

A) 6 А B) 3,5 А C) 1,5 А. D) 4,5 А E) 5,5 А

Амперметр показывает 2 А (см. рисунок). Определите показания вольтметра.

A) 10 В

B) 6 В
C) 5 В
D) 4 В
E) 3 В

Цепь, имеющая сопротивление 100 Ом, питается от источника постоянного тока. Амперметр с внутренним сопротивлением 1 Ом, включенный в цепь, показал силу тока 5 А. Сила тока в цепи до включения амперметра была

A) 0,505 А B) 0,198 А C) 5,05 А D) 19,8 А. E) 50,5 А

Параллельному включению ламп с оответствует схема

A) Только 2
B) 1 и З
C) 1 и 2
D) Только 3
E) Только1

Электрическая лампа мощностью 36 Вт рассчитана на напряжение 12 В. Определите силу тока в лампе.

A) I = 0,44 А B) I = 6 А C) I = 3 А D) I = 0,33 А E) I = 4 А

Зависимость сопротивления R от температуры имеет вид

A) R = Ro(1 + α∆t)
B)

E) ρ = ρo(1 + αt)

На цоколе лампочки карманного фонаря написано: 3,5 В и 0,28 А. Найти её сопротивление.

A) 0,98 Ом B) 1,14 Ом C) 0,8 Ом D) 0,08 Ом E) 12,5 Ом

По спирали электролампы, включенной в электрическую цепь, пропускают сначала постоянный, а затем переменный ток того же напряжения. Количество теплоты, выделяющееся спиралью лампы в обоих случаях, связаны соотношением

A) Q₁ = Q₂B) Q₁ < Q₂C) Q₁ > Q₂D) Q₁ = 2Q₂E) Q₁ = ½Q₂

Амперметр А₁ в схеме (см. рис.) показывает силу тока 0,1 А. Амперметр А₂при этом показывает силу тока

A) 0,1 А
B) 0,2 А
C) 0,05 А
D) 0,02 А
E) 1 А

Три резистора сопротивлением по 6 Ом каждый, соединены параллельно. Определить общее сопротивление резисторов.

A) 2 Ом B) 18 Ом C) 1 Ом D) 36 Ом E) 6 Ом

Напряжение на электрической лампе 20 В, а сила тока в ней 5 А. Определите работу тока за 2 с.

A) 40 Дж B) 200 Дж C) 50 Дж. D) 800 Дж E) 10 Дж

Найдите выражение, определяющее закон Ома для полной цепи

Лампа накаливания сопротивлением 7 Ом, последовательно соединенная с резистором, замкнута на источник с ЭДС 54 В, внутреннее сопротивление которого 1,5 Ом. Определить сопротивление резистора, если показания амперметра равны 2,7 А.

A) 2 Ом.
B) 108,5 Ом
C) 8 Ом
D) 1,5 Ом
E) 11,5 Ом

Используя формулу , дайте определение силы тока в 1А

A) Величина, характеризующая движение заряда против сил электрического поля
B) Величина, измеряемая отношением работы сторонних сил к величине прошедшего заряда.
C) Сила тока, которая с течением времени остается неизменной
D) Сила тока, проходящая через единицу площади поперечного сечения проводника
E) Сила такого постоянного тока, при которой через поперечное сечение проводника проходит 1 Кл электричества за 1 секунду

ВАРИАНТ 2.

Единица работы электрического тока

A) Ом B) Кл C) А D) Вт E) Дж

Формула закона Ома для полной цепи

Напряжение на электрической лампе 20 В, а сила тока в ней 5 А. Определите сопротивление.

A) 4 Ом. B) 0,8 Ом C) 0,25 Ом D) 1,25 Ом. E) 100 Ом

Напряжение на двух проводниках, соединенных параллельно, 5 В. Найти общее напряжение на участке цепи.

A) 1 В B) 10 В C) 5 В. D) 0 E) 2,5 В.

Последовательному включению ламп соответствуют схема

A) Только 2
B) Только З
C) Только 1
D) 1 и З
E) 1 и 2.

Напряжение на обкладках конденсатора 400 В. При полной разрядке через резистор в цепи проходит электрический заряд 0,4 Кл. Тогда энергия, выделяемая на резисторе:

A) 160 Дж B) 25 Дж C) 50 Дж D) 80 Дж E) 10 Дж

Если сопротивление медного проводника, взятого при 0°С, увеличилось в 2 раза, то он был нагрет до температуры (α= 0,004 К^-1)

A) 800 K. B) 1000 K C) 3,5 10^-4 К^-1D) 523 K E) 250 K

Сила, действующая на проводник с током, равна 4Н. Через поперечное сечение проводника проходит 20 заряженных частиц. Сила Лоренца равна

A) 4 Н B) 0,2 Н C) 5 Н D) 0,4 Н E) 80 Н

R₁ =1 Ом; R₂ = 1 Ом; R₃ = 8 Ом; R₄ = 1 Ом; R₅ = 10 Ом; R₆ = 1 Ом. Определите общее сопротивление.

A) 12,5 Ом
B) 22 Ом
C) 0,7 Ом
D) 7 Ом
E) 12,2 Ом

Четыре проводника сопротивлением 1 Ом, 2 Ом, 3 Ом, 4 Ом соединены параллельно. Определить их общее сопротивление:

A) 48 Ом B) 0,1Ом C) 4,8 Ом D) 10 Ом E) 0,48 Ом

Две лампы, рассчитанные на 220 В, имеют мощности P₁=40Вт, Р₂=200Вт. Они включены в сеть U = 220 В последовательно, Сравните количества теплоты, выделенные в лампах.

A) Q₂ = 5 Q₁B) Q₁ < Q₂C) Q₁ = 5 Q₂D) Q₁ = Q₂E) Q₁ > Q₂

Укажите формулу для расчета общего сопротивления двух последовательно соединенных резисторов

По резистору течет постоянный ток (см. рис.). Сопротивление резистора 5 Ом. Сила тока в резисторе равна

A) 0,2 А
B) 2 А
C) 0,02 А
D) 20 А
E) 200 А

Найдите КПД источника тока с внутренним сопротивлением 0,1 Ом, если он работает на нагрузку с сопротивлением 1,5 Ом.

A) ≈ 94%. B) ≈ 107%. C) ≈ 9,4%. D) ≈ 100%. E) ≈ 90%.

Сопротивление электрической печи с никелиновой обмоткой в не нагретом состоянии равно 10 Ом. Каково будет сопротивление обмотки при температуре 700°С? (Температурный коэффициент электрического сопротивления никелина 0,0003 К^-1)

A) 121 Ом B) 0,121 Ом C) 12,1 Ом D) 12,1·10³ Ом E) 121 кОм

Э.Д.С. батарейки «Крона» равна 9 В. Работа, которую совершают сторонние силы за 1 минуту при силе тока 0,4 А, равна

A) 216 Дж B) 22 Дж C) 21,6 Дж D) 0,36 Дж E) 3,6 Дж

Определить КПД источника тока с внутренним сопротивлением r, замкнутого на внешнее сопротивление R.

Два проводника сопротивлением 4 Ом и 6 Ом соединены параллельно и включены в цепь. В первом проводнике идет ток 15 А. Определить ток во втором проводнике.

A) 22,5 А B) 2,5 А C) 10 А D) 15 А E) 0,1 А

Определите электрическое сопротивление провода длиной 100 м с площадью поперечного сечения 0,2 мм². Удельное сопротивление материала 1·10^-8Ом·м.

A) 2 Ом B) 20 Ом C) 0,5 Ом D) 5·10^-4 Ом E) 5 Ом

Если напряжение на концах проводника уменьшить в 2 раза, а длину проводника увеличить в 2 раза, то сила тока

A) Не изменится
B) Уменьшится в 4 раза
C) Уменьшится в 2 раза
D) Увеличится в 2 раза
E) Увеличится в 4 раза

ЭДС источника тока равна 1,5В. Сила тока короткого замыкания равна 3А. Если замкнуть цепь на резистор с сопротивлением 1 Ом, то сила тока в цепи равна

A) 1,5 А B) 15 А. C) З0 А. D) 3 А E) 1 А

Найдите выражение, соответствующее закону Ома для участка цепи

Количество теплоты, выделяемое в нагревательном элементе за 1 мин при силе тока 0,6А и сопротивлении элемента 80 Ом, равно

A) 105 Дж B) 600 Дж C) 31,5 Дж D) 1728 Дж E) 86,4 Дж

Два резистора соединены последовательно. Если напряжение на каждом из них 5 В, то общее напряжение

A) 0 B) 10 В C) 5 В D) 1 В E) 2,5 В

Если на батарейке написано «1,5 В», то это означает, что

A) разность потенциалов между концами проводника равна 5 В
B) напряжение на участке цепи 5 В
C) сторонние силы совершают работу 5 Дж при перемещении заряда в 1 Кл от одного полюса источника к другому.
D) сторонние силы совершают работу 1,5 Дж при перемещении заряда в 1 Кл от одного полюса батарейки к другому.
E) напряжение на участке цепи 1,5 В

Если проводник разрезать на три равные части и соединить эти части параллельно, то сопротивление проводника

A) Не изменится
B) Увеличится в 9 раз
C) Уменьшится в 9 раз
D) Увеличится в 3 раза
E) Уменьшится в 3 раза

Если сопротивление проводника постоянно, то зависимость силы тока от напряжения

A) Ток не зависит от напряжения
B) Нелинейная
C) Обратно пропорциональная
D) Квадратичная
E) Прямо пропорциональная

Зависимость удельного сопротивления ρ вещества от температуры имеет вид

Имеются две лампы, рассчитанные на напряжение 220В каждая. Мощности этих ламп равны Р₁=200Вт, Р₂=100Вт. Сравните электрические сопротивления этих ламп.

A) R₂ = 4R₁
B) R₁ = R₂
C) R₂= 2R₁
D) R₁ = 4R₂.
E) R₁ = 2R₂

Если напряжение в цепи переменного тока равно 220 В, сила тока 2,2 А, то активное сопротивление равно

A) 0,01 Ом
B) 314 Ом
C) 0,28 Ом
D) 484 Ом
E) 100 Ом

ВАРИАНТ 3.

По вольтамперной характеристике, изображенной на рисунке, определить сопротивление проводника.

A) 4 Ом
B) 2 Ом
C) 1 Ом
D) 16 Ом
E) 0,25 Ом

Четыре одинаковых сопротивления соединили сначала последователю, затем параллельно. Общее сопротивление уменьшилось

A) В 6 раз
B) В 8 раз
C) В 2 раза
D) В 4 раза
E) В 16 раз.

Единицей мощности электрического тока в системе СИ является

A) Джоуль (Дж).
B) Ом
C) Вольт (В)
D) Ватт (Вт).
E) Ампер (А).

Батарейка карманного фонаря, замкнутая на проводник сопротивлением 17,5 Ом, создает ток 0,2 А. Если ее замкнуть проводником сопротивлением 0,3 Ом, то будет создан ток 1 А. ЭДС батарейки равна

A) ε = 4,4 В B) ε = 4,7 В C) ε = 4,5 В D) ε = 4,6 В E) ε = 4,3 В

При прохождении по нити лампочки 5 Кл электричества совершена работа 7,5 Дж. Напряжение на зажимах лампочки

A) 4,5 В B) 1,5 В C) 3,5 В D) 5,5 В E) 2,5 В

Если площадь поперечного сечения проводника 10 мм², концентрация свободных электронов 2·10²⁸ м^-3 и по проводнику протекает ток 3,2 А, то свободные электроны движутся со скоростью

A) 0,24 мм/с B) 3,5 мм/с C) 0,1 мм/с D) 0,024 мм/с E) 0,35 мм/с

Если на участке цепи с сопротивлением 20 Ом, сила тока 200 мА, то напряжение на этом участке

A) 10 В B) 0,1 В C) 100 В. D) 4 В E) 0,01 В

Электрический ток в металлах создается

A) только электронами
B) положительными и отрицательными ионами
C) электронами и отрицательными ионами
D) только отрицательными ионами
E) электронами и положительными ионами

Сила тока в сварочном аппарате в момент сварки равна 7500 А при напряжении 3 В. Определите работу тока при сварке за 2 мин.

A) 2 МДж B) 2,7 МДж C) 3 МДж D) 4,7 МДж E) 1,3 МДж

Обмотка вольтметра имеет сопротивление 50 кОм. Вычислите силу тока в ней при напряжении 250 В.

A) 5·10³А. B) 5·10^-3А C) 2·10²А D) 5 A E) 2·10^-2А

Сопротивление резистора увеличили в 2 раза, а приложенное к нему напряжение уменьшили в 2 раза. Сила тока, протекающая через резистор

A) уменьшится в 2 раза
B) не изменится
C) уменьшится в 4 раза
D) увеличится в 4 раза
E) увеличится в 2 раза

ЭДС динамо-машины с внутренним сопротивлением 0,5 Ом, питающей 50 соединенных параллельно ламп, каждая сопротивлением 100 Ом при напряжении 220 В, равна (сопротивлением подводящих проводов пренебречь)

A) 275 В
B) 375 B
C) 550 B
D) 440 B
E) 330 В