Постоянный ток Конденсаторы в цепи постоянного тока Правила Кирхгофа Работа и мощность электрического тока Закон Джоуля - Ленца. - презентация

1 Постоянный ток Конденсаторы в цепи постоянного тока Правила Кирхгофа Работа и мощность электрического тока Закон Джоуля - Ленца

2 ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ Электрическая емкость Емкость плоского конденсатора Емкость цилиндрического конденсатора Емкость сферического конденсатора Энергия заряженного конденсатора Плотность энергии электрического поля Закон Ома для однородного участка цепи Закон Ома для однородного участка цепи : Закон Ома для замкнутой цепи Закон Ома для замкнутой цепи : Закон Джоуля – Ленца Удельная тепловая мощность Первое правило Кирхгофа Второе правило Кирхгофа

3 4U/135U/134U/13 2C CCCC AB 4U/13 2U/13 2C U C CC C A B U AB =2U/13 U AB -? AB 2C CC CC

4 2. 2. Определить заряд q, прошедший по проводу с сопротивлением R = 3 Ом при равномерном нарастании напряжения на концах провода от U 0 = 2 В до U = 4 В в течение t = 20 с. Решение : при t = 20 с U = 4 В

5 3. 3. Определить внутреннее сопротивление источника тока, если во внешней цепи при силе тока I 1 = 4 A развивается мощность P 1 = 10 Вт, а при силе тока I 2 = 6 А – мощность P 2 = 12 Вт. Решение :

6 4. 4. Определить плотность j электрического тока в медном проводе (удельное сопротивление = 17 н Ом м), если удельная тепловая мощность тока = 1,7 Дж/(м 3 с). Решение : j = 10 кА/м 3.

7 5. 5. Сила тока в проводнике с сопротивлением R = 20 Ом нарастает в течение времени t = 2 с по линейному закону от I0 = 0 до Imax = 6 А ( рис.). Определить количество теплоты Q1, выделившееся в этом проводнике за первую секунду, и Q2 – за вторую, а также найти отношение этих количеств теплоты Q2/Q1. Решение : I, A t, c Q 1 = 60 Дж Q 2 = 420 Дж Q 2/ Q 1 = 7

8 7. 7. На рис. R 1 = R 2 = 50 Ом, R 3 = 100 Ом, С = 50 нФ. Определите ЭДС источника, пренебрегая его внутренним сопротивлением, если заряд на конденсаторе Q = 2,2 мк Кл. Решение : На рис.. R 1 = R, R 2 = 2 R, R 3 = 3 R, R 4 = 4 R. Определите заряд на конденсаторе.

9 6. 6. Источники тока с электродвижущими силами 1 и 2 включены в цепь, как показано на рис. Определить силы токов, текущих в сопротивлениях R 2 и R 3, если 1 = 10 и 2 = 4 В, а R 1 = R 4 = 2 Ом и R 2 = R 3 = 4 Ом. Сопротивлением источников тока пренебречь. Решение : А В – + + – 1 2 R1R1 R2R2 R3R3 R4R4 I1I1 I2I2 I3I3 I4I4 r1r1 r2r2 AR 1 BR 2 A, AR 1 BR 3 AAR 3 BR 4 A

10 8. 8. В схеме рис. 1 = 2 = 3, R 1 = 20 Ом, R 2 = 12 Ом и падение потенциала на сопротивлении R 2 равно U 2 = 6 В. Найти силу тока во всех участках цепи. Найти сопротивление R 3. Внутренним сопротивлением элементов пренебречь. Решение : R3R3 R2R2 R1R

11 9. 9. Источник питания 1 с внутренним сопротивлением r 1 выделяет максимальную мощность во внешней цепи P 1, а источник 2 с внутренним сопротивлением r 2 максимальную мощность P 2. Какая мощность выделится в цепи, если источники соединить параллельно, последовательно. Решение : R 1, r 1 P1P1 R 2, r 2 P2P2

12 , r 1 R 2, r 2

13 , r 1 R 2, r 2

14 10. Напряжение на зажимах элемента в замкнутой цепи U=2,1 В, сопротивления R 1 =5 Ом, R 2 =6 Ом, R 3 =3 Ом. Какой ток I показывает амперметр? 10. Напряжение на зажимах элемента в замкнутой цепи U=2,1 В, сопротивления R 1 =5 Ом, R 2 =6 Ом, R 3 =3 Ом. Какой ток I показывает амперметр? Решение :

15 11. ЭДС батареи ε=100 В, сопротивления R 1 = R 3 =40 Ом, R 2 =80 Ом, R 4 =34 Ом. Найти ток I, текущий через сопротивление R 2, и падение напряжения U 2 на нем. 11. ЭДС батареи ε=100 В, сопротивления R 1 = R 3 =40 Ом, R 2 =80 Ом, R 4 =34 Ом. Найти ток I, текущий через сопротивление R 2, и падение напряжения U 2 на нем. Решение :

16 12. ЭДС батареи ε=100 В, сопротивления R 1 = 100 Ом, R 2 =200 Ом, R 3 =300 Ом, сопротивление вольтметра R V =2 к Ом. Какую разность потенциалов показывает вольтметр ? 12. ЭДС батареи ε=100 В, сопротивления R 1 = 100 Ом, R 2 =200 Ом, R 3 =300 Ом, сопротивление вольтметра R V =2 к Ом. Какую разность потенциалов показывает вольтметр ? Решение :

17 Задачи для самостоятельного решения 1. Какое напряжение U можно подать на катушку с концентрацией витков n и диаметром витков D, чтобы плотность тока в ней была j? Длина катушки и удельное сопротивление проводника известны. 2. Электрическая цепь состоит из двух последовательно соединенных кусков медного провода сечением S1 и S2. Во сколько раз скорость упорядоченного движения электронов в первом куске больше их скорости во втором куске ? 3. Электрическая плитка мощностью P с нихромовой спиралью предназначена для включения в сеть с напряжением U. Сколько метров проволоки диаметром S надо взять для изготовления спирали, если температура нити составляет t? Удельное сопротивление нихрома при 0 С 0, а температурный коэффициент сопротивления. 4. Найти силу тока в каждом резисторе и в неразветвленном участке цепи, изображенном на рис, если R1 = 1 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = 3 Ом и R4 = = 4 Ом, U = 100 В. 5. Какую силу тока показывает миллиамперметр mA в схеме рис., если 1 = 2 В, 2 = 3 В, R3 = 1500 Ом, RA = 500 Ом и падение потенциала на сопротивлении R2 ( ток через R2 направлен сверху вниз ) равно 1 В ? Сопротивлением элементов пренебречь. 6. Какую силу тока показывает миллиамперметр mA в той же схеме рис., если 1 = 2 В, 2 = 1 В, R1 = 103 Ом, R2 = 500 Ом, R3 = 200 Ом и сопротивление амперметра равно RA = 200 Ом ? Внутренним сопротивлением элементов пренебречь. U R 4 R 3 R 2 R 1 1 R 3 R 2 R1R1 2 mA

18 Задачи для самостоятельного решения 7. В схеме на рис и 2 – два элемента с равными ЭДС в 2 В. Внутренние сопротивления этих элементов равны соответственно r1 = 1 Ом и r2 = = 2 Ом. Чему равно внешнее сопротивление R, если сила тока I1, текущего через 1, равна 1 А ? Найти силу тока I2, идущего через 2. Найти силу тока IR, идущего через сопротивление R. 8. В схеме на рис. 1 = элемент с ЭДС, равной 2,1 В, 2 = 1,9 В, R1 = 45 Ом, R2 = 10 Ом и R3 = 10 Ом. Найти силу тока во всех участках цепи. Внутренним сопротивлением элементов пренебречь. 9. В схеме рис. 1 = 2 В, 2 = 4 В, R1 = 0,5 Ом и падение потенциала на сопротивлении R2 ( ток через R2 направлен сверху вниз ) равно 1 В. Найти показание амперметра. Внутренним сопротивлением элементов и амперметра пренебречь. 10. В схеме рис. 1 = 2 = 3, R1 = 20 Ом, R2 = 12 Ом и падение потенциала на сопротивлении R2 ( ток через R2 направлен сверху вниз ) равно 6 В. Найти силу тока во всех участках цепи. Найти сопротивление R3. Внутренним сопротивлением элементов пренебречь. 1 2 R 1 2 R1R1 R 3 R 2 R 3 R 1 R2R2 2 1 A R3R3 R2R2 R1R

19 Задачи для самостоятельного решения Задачи для самостоятельного решения 11. На рис. слева R1 = R2 = 50 Ом, R3 = 100 Ом, С = 50 нФ. Определите ЭДС источника, пренебрегая его внутренним сопротивлением, если заряд на конденсаторе Q = 2,2 мк Кл. 12. На рис. справа. R1 = R, R2 = 2R, R3 = 3R, R4 = 4R. Определите заряд на конденсаторе. 13. Два цилиндрических проводника одинаковой длины и одинакового сечения, один из меди, а другой из железа, соединены параллельно. Определите отношение мощностей токов для этих проводников. Удельные сопротивления меди и железа равны соответственно 17 и 98 н Ом м. 14. Сила тока в проводнике сопротивлением R = 120 Ом равномерно возрастает от I0 = 0 до Imax = 5 А за время = 15 с. Определите выделившееся за это время в проводнике количество теплоты. 15. Сила тока в проводнике сопротивлением R = 12 Ом равномерно убывает от I0 = 5 А до I = 0 в течение времени t = 10 с. какое количество теплоты выделится в этом проводнике за указанный промежуток времени ?