На однородной металлической проволоки сделано кольцо напряжение на полюсах источника тока постоянно

Обновлено: 18.05.2024

1. На одном участке цепи необходимо установить силу тока в 62 А. На рисунке изображены амперметры. Чему равна цена деления того амперметра, который подойдёт для измерения и контроля силы тока?

Ответ запишите в амперах.

2. Металлический шарик свободно проходит через кольцо. Если шарик нагреть, то он останется в кольце. Каким физическим явлением это объясняется? В чём состоит это явление?

3. Во сколько раз плавление куска железа массой 1 кг требует больше энергии, чем плавление той же массы ртути? Удельная теплота плавления железа удельная теплота плавления ртути

4. Электрическая цепь состоит из соединённых последовательно источника постоянного напряжения, идеального амперметра и длинной однородной проволоки постоянного сечения. При этом амперметр показывает ток силой I₁.

Эту же проволоку складывают в виде правильного пятиугольника и снова включают в ту же цепь так, как показано на рисунке. При таком подключении амперметр показывает ток силой I₂.

Найдите отношение показаний амперметра в первом и во втором случаях.

5. В электропечи полностью расплавили слиток стали массой 1 т за 2,3 ч. Какова мощность электропечи, если известно, что до начала плавления сталь необходимо было нагреть на 1500 °С? Потерями энергии пренебречь. Ответ дайте в кВт.

6. Гайка была завинчена на заводе при помощи автоматического гаечного ключа, обеспечивающего заданный момент силы. Станок был отрегулирован так, что момент силы при закручивании гаек составлял 100 H·м. Вася может оторвать от пола груз максимальной массой 50 кг. Гаечный ключ какой минимальной длины необходимо взять Васе для того, чтобы отвернуть завинченную на заводе гайку? Ускорение свободного падения равно 10 Н/кг. Ответ дайте в метрах

Твёрдые тела

Температура плавления,
°C

Удельная теплота плавления,
кДж/кг

Кузнец разогрел слитки стали и меди одинаковой массы до температуры плавления . Найдите отношение теплоты, необходимой для плавления стали, к количеству теплоты, необходимой для плавления меди.

8. На рисунке представлена электрическая схема, которая содержит источник тока, проводник AB, ключ и реостат. Проводник AB помещён между полюсами постоянного магнита.

Используя рисунок, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) Магнитные линии поля постоянного магнита в области расположения проводника AB направлены вертикально вверх.

2) Электрический ток, протекающий в проводнике AB, создаёт однородное магнитное поле.

3) При замкнутом ключе электрический ток в проводнике имеет направление от точки A к точке B.

4) При замкнутом ключе проводник будет выталкиваться из области магнита вправо.

5) При перемещении ползунка реостата вправо сила Ампера, действующая на проводник AB, уменьшится.

9. Фраза «Отдать швартовы!» ассоциируется с морем, кораблями и приключениями. Есть две версии происхождения слова «швартов»: голландские слова «zwaar touw» означают «тяжёлый канат», английские слова «shore» и «tow» — берег и буксир. Таким образом, швартовый канат — это приспособление для привязывания («швартования», как говорят моряки) судна к пристани или к другому кораблю во время стоянки.

Швартовый канат связали из двух разных канатов. Один, более толстый, имеет линейную плотность (т. е. массу единицы длины) 3 кг/м. Второй канат — потоньше — имеет линейную плотность 2 кг/м. Масса всего швартового каната оказалась равна 40 кг. При этом масса использованного куска толстого каната равна половине массы всего швартова.

1) Какова длина использованного куска тонкого каната?

2) Найдите среднюю линейную плотность всего швартового каната. Ответ округлите до десятых.

Ответ: 1) м; 2) кг/м.

10. При изготовлении льда в морозильной камере домашнего холодильника потребовалось 6 мин для того, чтобы охладить воду от 4 °С до 0 °С. Удельная теплоёмкость воды c_в = 4200 Дж/(кг · °C), удельная теплоёмкость льда c_л = 2100 Дж/(кг · °C), удельная теплота плавления льда λ = 330 кДж/кг.

1) Какое количество теплоты отдала вода при охлаждении до 0 °С, если её масса 100 г?

2) Сколько времени потребуется для превращения этой воды в лёд, если мощность холодильника не меняется? Ответ выразить в минутах и округлить до целого числа.

3) Для охлаждения лимонада на празднике Пете потребуется 250 г льда. За какое время до прихода гостей он должен поставить в холодильник воду при температуре 4 °С, чтобы она успела замёрзнуть?

Напишите полное решение этой задачи.

11. Имеется набор разновесов, при помощи которых взвешивают дробинки. Оказалось, что масса 8 дробинок меньше 1 грамма, а 9 дробинок больше 1 грамма, масса 17 дробинок меньше 2 граммов, а 18 дробинок больше 2 граммов, масса 25 дробинок меньше, а 26 дробинок больше 3 граммов. Оцените массу одной дробинки и погрешность её измерения в этом эксперименте.

1) В каком из экспериментов масса дробинки будет определена с наименьшей погрешностью и почему?

2) Определите массу дробинки по результатам каждого из трёх экспериментов.

3) Запишите наилучшую оценку для массы дробинки с учётом погрешности.

Решение. Первый амперметр не подходит, так как предел его измерений меньше, чем требуемое значение. Второй не подходит в силу того, что цена деления слишком велика. Третий прибор не обладает этими недостатками, следовательно, он подходит. Цена деления его равна 10 : 5 = 2 А.

Решение. Это объясняется тепловым расширением. Твердые тела меняют свой объем при нагревании и охлаждении. При нагревании твердые тела расширяются, а при охлаждении — сжимаются.

Решение. Обозначим сопротивление одной стороны пятиугольника через R. Тогда сила тока в первом случае:

а во втором случае:

Решение. Для того, чтобы полностью растопить слиток, необходимо сообщить ему энергию на нагревание до температуры плавления и энергию на сам процесс плавления:

Подставим Q и A в начальное уравнение и выразим P:

Решение. Вася прикладывает к гаечному ключу такую же силу, как и при подъёме груза массой 50 кг. Следовательно, сила, которую прикладывает Вася к гаечному ключу, равна

Гаечный ключ по сути является рычагом, точка опоры которого находится на одном конце гаечного ключа, а точка приложения силы — на другом конце. Моментом силы называется величина, равная произведению силы на плечо. Тогда плечо силы (а это и будет длина гаечного ключа) равно

Решение. Разберём каждое из утверждений.

1) Магнитные линии поля постоянного магнита в области расположения проводника AB направлены вертикально вверх: неверно. Магнитные линии поля постоянного магнита в области расположения проводника АВ направлены вниз, так как линии поля выходят из северного полюса в южный.

2) Электрический ток, протекающий в проводнике AB, создаёт однородное магнитное поле: неверно. Прямолинейный проводник с током создает неоднородное магнитное поле.

3) При замкнутом ключе электрический ток в проводнике имеет направление от точки A к точке B: неверно. Ток течет от «плюса» к «минусу», следовательно, от точки В к А.

4) При замкнутом ключе проводник будет выталкиваться из области магнита вправо: верно. Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы Ампера.

5) При перемещении ползунка реостата вправо сила Ампера, действующая на проводник AB, уменьшится: верно. При перемещении ползунка вправо сопротивление резистора увеличится, следовательно, сила тока в цепи уменьшится. Сила Ампера прямо пропорциональна силе тока, следовательно, сила Ампера уменьшится.

Решение. 1) Так как по условию толстый канат имеет массу, равную 1/2 массы всего каната, то его масса равна 40 : 2 = 20 кг, масса тонкого — 20 кг. Тогда длина тонкого каната равна

2) Найдем длину толстого каната

Тогда длина всего каната равна

Средняя плотность полученного каната

Ответ: 1) 10; 2) 2,4.

Решение. 1) Количество теплоты, отданное водой при охлаждении до 0 °C, равно Дж.

2) Для того, чтобы данная порция воды замёрзла, она должна отдать холодильнику количество теплоты Дж. Так как мощность холодильника не меняется, то

3) Количество теплоты, которое вода массой M = 250 г должна отдать холодильнику, чтобы охладиться до 0 °С и замёрзнуть, равно

Оно пропорционально массе воды. Так как мощность холодильника постоянна, то

Ответ: 1) 1680 Дж; 2) 118 минут; 3) 310 минут.

Решение. Пусть масса дробинки равна m г. Запишем результаты опытов:

Размах значений в этих опытах:

0,125 г − 0,111 г = 0,014 г,

0,118 г − 0,111 г = 0,007 г,

0,120 г − 0,115 г = 0,005 г.

Следовательно, в третьем опыте масса определена с наибольшей точностью и с наименьшей погрешностью.

Сравнивая результаты опытов (см. рис.), получаем, что 0,115 г < m < 0,118 г. Следовательно,

m = (0,115 г + 0,118 г) : 2 ≈ 0,117 г,

Δm = (0,118 г − 0,115 г ) : 2 ≈ 0,002 г.

Поэтому m = (0,117 ± 0,002) г.

1) в третьем случае, так как наименьший размах значений;

3) m = (0,117 ± 0,002) г.

Записи 0,120 и 0,12 при описании результатов измерений различны, отбрасывать нуль нельзя. Сохранение последней цифры означает, что она (но не предыдущая цифра!) определена приближённо. Иными словами, запись m = 0,120 г говорит экспериментатору, что 0 — значащая цифра и погрешность измерения в третьем знаке после запятой, а запись m = 0,12 г говорит о том, что погрешность во втором знаке после запятой, то есть точность измерения в 10 раз хуже.

Задание EF17970

При вращении в однородном магнитном поле плоскости металлического кольца из тонкой проволоки вокруг оси, перпендикулярной линиям поля, максимальная сила индукционного тока, возникающего в кольце, равна I₁. Чему будет равна максимальная сила индукционного тока I₂ в этом кольце при уменьшении скорости вращения кольца в 2 раза?

Алгоритм решения

3. Определить, как изменится величина индукционного тока в кольце при уменьшении скорости ее вращения.

Решение

Запишем формулу закона электромагнитной индукции:

ε i = ∣ ∣ ∣ Δ Φ Δ t . . ∣ ∣ ∣

Известно, что отношение изменения магнитного потока ко времени его изменения — это величина, характеризующая скорость этого изменения. Если кольцо в однородном магнитном поле вращать медленнее, то и магнитный поток начнет менять медленнее. Так как ЭДС индукции прямо пропорционально зависит от скорости изменения магнитного потока, то при уменьшении скорости вращения кольца в 2 раза она также уменьшится вдвое.

Также известно, что индукционный ток в рамке определяется формулой:

Видно, что индукционный ток и ЭДС индукции — прямо пропорциональные величины. Следовательно, при уменьшении ЭДС индукции вдвое сила индукционного тока тоже уменьшится в 2 раза. Отсюда следует, что I₂ = 0,5I₁.

Добавить комментарий Отменить ответ

Правило Ленца

Если присоединить катушку, в которой возникает индукционный ток, к гальванометру, можно обнаружить, что направление этого тока зависит от того, приближается ли магнит к катушке, или удаляется от нее. Причем возникающий индукционный ток взаимодействует с магнитом — притягивает или отталкивает его.

Катушка с протекающей по ней током подобна магниту с двумя полюсами — северным и южным. Направление индукционного тока определяет, какой конец катушки играет роль северного полюса, из которого выходят линии магнитной индукции. В каких случаях катушка будет притягивать магнит, а в каких отталкивать, можно предсказать, опираясь на закон сохранения энергии.

Взаимодействие индукционного тока с магнитом

Если магнит приближать к катушке, то в ней появится индукционный ток такого направления, что магнит обязательно отталкивается. Для сближения магнита и катушки при этом нужно совершить положительную работу. Катушка становится подобной магниту, обращенному одноименным полюсом к приближающемуся к ней магниту. Одноименные же полюсы отталкиваются. При удалении магнита, наоборот, в катушке возникает ток такого направления, чтобы появилась притягивающая магнит сила.

Представьте, что все было бы иначе. Тогда при введении магнита в катушку он сам бы устремлялся в нее. Это противоречит закону сохранения энергии, так как при этом увеличилась бы кинетическая энергия при одновременном возникновении индукционного тока, который также затрачивает часть энергии. Кинетическая энергия и энергия тока в этом случае возникали бы из ничего, без затрат энергии, что невозможно.

Справедливость вывода можно подтвердить с помощью следующего опыта. Пусть на свободно вращающемся стержне закреплены два алюминиевых кольца: с разрезом и без разреза. Если поднести магнит к кольцу без разреза, оно будет отталкиваться. Если поднести его к кольцу с разрезом, ничего не произойдет. Это связано с тем, что в нем не возникает индукционный ток. Этому препятствует разрез. Но если отдалять магнит от кольца без разреза, то оно начнет притягиваться.

Опыты показывают, что притягивание или отталкивание кольца с индукционным током зависит от того, удаляется магнит, или притягивается. А различаются они характером изменения линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность, ограниченную кольцом. В первом случае (рис. а) магнитный поток увеличивается, во втором (рис. б) — уменьшается. То же самое можно наблюдать в опытах с магнитом и проводящей катушкой.

Причем в первом случае линии индукции B’ магнитного поля, созданного возникшем в катушке индукционным током, выходят из верхнего конца катушки, та как катушка отталкивает магнит. Во втором же случае напротив, они входят в этот конец.

Описанные выше опыты позволяют делать вывод, что при увеличении магнитного потока через витки катушки индукционный ток имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует нарастанию магнитного потока через витки катушки. Если же магнитный поток через катушку ослабевает, то индукционный ток создает магнитное поле с такой индукцией, которая увеличивает магнитный поток через витки катушки.

Правило направления индукционного тока носит название правила Ленца.

Возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван.

Применять правило Ленца для нахождения направления индукционного тока I i в контуре надо так:

Установить направление линий магнитной индукции → B внешнего магнитного поля.
Выяснить, увеличивается ли поток магнитной индукции этого поля через поверхность, ограниченную контуром ( Δ Φ > 0 ), или уменьшается ( Δ Φ < 0 ).
Установить направление линий магнитной индукции → B ‘ магнитного поля индукционного тока I i . Эти линии должны быть согласно правилу Ленца направлены противоположно линиям → B при Δ Φ > 0 и иметь одинаковое с ними направление при Δ Φ < 0 .
Зная направление линий магнитной индукции → B ‘ , найти направление индукционного тока I i , пользуясь правилом правой руки.

Пример №1. Найти направление индукционного тока, возникающего в кольце во время приближения к нему магнита (см. рисунок).

Линии магнитной индукции магнита обращены в сторону кольца, так как он направлен к нему северным полюсом. Так как магнит приближается к кольцу, магнитный поток увеличивается. Следовательно, кольцо отталкивается. Тогда оно обращено к магниту одноименным — северным — полюсом. Применим правило правой руки. Так как линии магнитной индукции выходят из северного полюса, направим к нему большой палец. Теперь четыре пальца руки покажут направление индукционного тока. В нашем случае он будет направлен против направления хода часовой стрелки.

МАГНИТ	ПОВОРОТ КОРОМЫСЛА И ТОК В КОЛЬЦЕ
А)	движется по направлению к кольцу, северный полюс обращён к кольцу	1)	коромысло с кольцом поворачивается, отталкиваясь от магнита, ток идёт по часовой стрелке
Б)	движется к кольцу, к кольцу обращён южный полюс	2)	коромысло с кольцом поворачивается, отталкиваясь от магнита, ток идёт против часовой стрелки
3)	коромысло с кольцом поворачивается, притягиваясь к магниту, ток идёт по часовой стрелке
4)	коромысло с кольцом поворачивается, притягиваясь к магниту, ток идёт против часовой стрелки

Записать правило Ленца.
В соответствии с правилом Ленца установить, что произойдет, если к кольцу поднести магнит северным полюсом.
В соответствии с правилом Ленца установить, что произойдет, если к кольцу поднести магнит южным полюсом.

Запишем правило Ленца:

Следовательно, если поднести к кольцу магнит северным полюсом, линии магнитной индукции поля, образованного магнитом, будут направлены в сторону кольца (т.к. они выходят из северного полюса). Тогда в кольце образуется такой ток, при котором с той стороны, с которой подносят магнит, тоже сформируется северный полюс. Используем правило правой руки и расположим большой палец правой руки так, чтобы он указывал в сторону северного полюса кольца с индукционным током. Тогда четыре пальца покажут направление этого тока. Следовательно, индукционный ток направлен по часовой стрелке.

Если поднести к кольцу магнит южным полюсом, линии магнитной индукции поля, образованного магнитом, будут направлены в сторону от кольца (т.к. они выходят из северного полюса). Тогда в кольце образуется такой ток, при котором с той стороны, с которой подносят магнит, тоже сформируется южный полюс. Используем правило правой руки и получим, что в этом случае индукционный ток будет направлен против часовой стрелки.

Так как магнит подносят к кольцу, а не отодвигают от него, то кольцо всегда будет отталкиваться, поскольку в нем возникают силы противодействия. Следовательно, позиции А соответствует строка 1, а позиции Б — строка 2.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

а) силы гравитационного взаимодействия между кольцом и магнитом

б) силы Ампера, действующей со стороны магнитного поля магнита на кольцо, по которому идёт индукционный ток

в) кулоновских (электростатических) сил, которые возникают при движении магнита относительно кольца

г) воздушных потоков, вызванных движением руки и магнита

Проанализировать предложенные варианты ответа.
Установить природу взаимодействия магнита и кольца.
Выбрать верный ответ.

Гравитационные силы между магнитом и кольцом ничтожно малы при данных массах и расстояниях, поэтому они не могли вызвать притяжения кольца к магниту.

Кулоновские силы характеризуют силу электростатического взаимодействия зарядов. Поскольку магнит не имеет заряда, между ним и кольцом такие силы не возникают.

Металлическое кольцо достаточно тяжелое для того, чтобы заставить его стремительно двигаться вслед за магнитом.

Но вариант с силой Ампера подходит, так как сила Ампера — это сила, с которой действует магнитное поле на проводник с током. В момент, когда магнит двигают в стороны от кольца, магнитный поток, пронизывающий его, меняется. Это вызывает образование в кольце индукционного тока, который также порождает магнитное поле, противодействующее магнитному полю постоянного магнита.

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующих процессы в цепи и катушках при перемещении ползунка реостата вправо.

А) Сила тока в катушке № 1 увеличивается.

Б) Вектор индукции магнитного поля, созданного катушкой № 1, всюду увеличивается.

В) Магнитный поток, пронизывающий катушку № 2, увеличивается.

Г) Вектор индукции магнитного поля, созданного катушкой № 2, в центре этой катушки направлен от наблюдателя.

Д) В катушке № 2 индукционный ток направлен по часовой стрелке.

Проверить истинность каждого утверждения.
Выбрать только истинные утверждения.

Согласно утверждению А, при перемещении ползунка реостата вправо сила тока в катушке №1 увеличивается. Перемещая ползунок реостата вправо, мы увеличиваем сопротивление. Следовательно, сила тока уменьшается. Утверждение А — неверно.

Согласно утверждению Б, при перемещении ползунка реостата вправо вектор индукции магнитного поля, созданного катушкой №1, всюду увеличивается. Так как сила тока уменьшается, вектор индукции магнитного поля ослабевает. Утверждение Б — неверно.

Согласно утверждению В, при перемещении ползунка реостата вправо магнитный поток, пронизывающий катушку №2, увеличивается. Так как магнитное поле ослабевает, будет уменьшаться и магнитный поток, пронизывающий катушку № 2. Утверждение В — неверно.

Согласно утверждению Г, при перемещении ползунка реостата вправо вектор индукции магнитного поля, созданного катушкой №2, в центре этой катушки направлен от наблюдателя. В катушке №1 ток течёт по часовой стрелке, и по правилу буравчика эта катушка будет создавать магнитное поле, направленное от наблюдателя. В силу того, что сила тока в цепи уменьшается, будет уменьшаться и магнитный поток, пронизывающий вторую катушку. При этом согласно правилу Ленца во второй катушке будет создаваться индукционный ток, который направлен так, чтобы своим магнитным полем противодействовать изменению магнитного потока, которым он вызван. В этом случае вектор индукции магнитного поля, созданного катушкой №2, в центре этой катушки сонаправлен с внешним полем и направлен от наблюдателя. Утверждение Г — верно.

Согласно утверждению Д, при перемещении ползунка реостата вправо в катушке №2 индукционный ток направлен по часовой стрелке. По правилу правой руки, индукционный ток в катушке 2 направлен по часовой стрелке. Утверждение Д — верно.

Задание №12 ОГЭ по физике

В задании № 12 ОГЭ по физике необходимо понимание явления постоянного тока, процессов, протекающих в цепях постоянного эл.тока, и знание формул, описывающих такие процессы количественно. Полезные сведения, которые могут потребоваться для решения задания, приведены в разделе теории.

Теория к заданию №12 ОГЭ по физике

Сопротивление цилиндрического проводника

Цилиндрическим считается проводник, имеющий круг в поперечном сечении. Сопротивление такого проводника может быть найдено из уравнения:

где ρ – удельное эл.сопротивление, индивидуально характерное для различных материалов; l – длина проводника; S – площадь его поперечного сечения.

Последовательное и параллельное соединение проводников

Последовательное соединение:

При последовательном соединении сопротивления и напряжения на каждом из резисторов суммируются. Сила тока при этом является неизменной на всех участках разветвления.

Математически это выражается формулами:

Параллельное соединение:

При параллельном соединении суммируются, наоборот, силы тока на каждом из участков. Неизменным при этом остается напряжение. А общее сопротивление определяется по особой формуле.

Математически это выглядит так:

Заряд в проводнике

В проводнике движутся электроны. Эл.ток возникает при их упорядоченном (т.е. направленном) перемещении с какой-то скоростью. Интерес в данном случае представляет величина заряда, который проходит через поперечное сечение данного проводника за определенное время ∆t. Вычислить эту величину можно по формуле:

Мощность электрической цепи

Эту величину можно рассчитать по одной из нескольких формул:

где I – сила тока на исследуемом участке эл.цепи; U – напряжение на этом участке; R – сопротивление.

То или иное уравнение для вычислений следует выбирать в зависимости от известных в условии задачи данных.

Закон Джоуля–Ленца

Когда под воздействием эл.поля в цепи не происходит хим.преобразования вещества и не совершается механическая работа, то работа, производимая эл.полем, ведет только к нагреву проводника. Кол-во теплоты, которое при этом выделяет проводник с эл.током, равно:

где t – время, в течение которого совершается работа.

Разбор типовых вариантов заданий №12 ОГЭ по физике

Демонстрационный вариант 2018

На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из трёх резисторов и двух ключей К1 и К2. К точкам А и В приложено постоянное напряжение. Максимальное количество теплоты, выделяемое в цепи за 1 с, может быть получено

если замкнут только ключ К₁
если замкнут только ключ К₂
если замкнуты оба ключа
если оба ключа разомкнуты

Алгоритм решения:

1. Анализируем схему, приведенную в условии. Определяем расчетную формулу.

2–5. Определяем кол-во теплоты в каждой из ситуаций, рассмотренных в утверждениях 1–4. Определяем прав.вариант ответа.

Решение:

По з-ну Джоуля-Ленца
Рассм.утверждение 1. Здесь ток будет протекать по двум параллельным веткам – верхней и нижней. Общее сопротивление при этом равно: .
В утверждении 2 замкнули ключ 2. Следовательно, ток течет по средней и нижней веткам. В этом случае .
Если оба ключа замкнуть, то ток потечет по всем 3 веткам. Отсюда: .
В утверждении 4 рассмотрен вариант, когда оба ключа разомкнуты. Это означает, что ток течет только по нижней ветке и
Сравним полученные кол-ва теплоты. Сравнивать будем с Q₄, поскольку полученная для этой величины формула не содержит коэффициента. Итак: Q₁–Q₃ больше, чем Q₄, а во-вторых, среди этих трех значений самое большое имеет Q₃. Т.е. максимальное кол-во теплоты выделится, если замкнуть оба ключа.

Первый вариант (Камзеева, № 3)

Из однородной металлической проволоки сделано кольцо. Напряжение на полюсах источника тока постоянно. При каком подключении контакта К потребляемая мощность цепи будет минимальной?

Записываем формулу для расчета мощности через напряжение и сопротивление. Определяем условие, при котором она будет минимальной.
Находим зависимость сопротивления от длин проводников.
Анализируем особенность параллельного соединения проводников и, исходя из этого и выводов п.2, определяем точку подключения ключа.

По условию напряжение на источнике тока является постоянной величиной. Поэтому для расчета мощности удобнее всего воспользоваться такой формулой:
Сопротивление цилиндрического проводника вычисляется по формуле: ρ в данном случае есть величина постоянная. Постоянна и S, т.к. длина кольца не меняется. Поэтому сопротивление здесь пропорционально длине проводника l. Тогда имеем зависимость: чем больше длина проводника, тем больше сопротивление.
Из схемы цепи видно, что в любом случае соединение проводников будет параллельным. А потому тут следует помнить еще один момент: при параллельном соединении проводников общее сопротивление всегда будет меньше самого меньшего из сопротивлений (что можно проверить опытным путем). Самое маленькое сопротивление у проводника А, т.к. у него наименьшая длина (см.п.2). Поэтому в данном случае ключ нужно подключить в точку, которая является самой удаленной от А. Ею является т.В. Именно так получим максимальное сопротивление и, соответственно (см.п.1), минимальную мощность цепи.

Второй вариант (Камзеева, № 5)

На рисунке показано подключение в сеть постоянного напряжения трех одинаковых ламп.

С минимальным накалом будет(-ут) гореть лампа(-ы)

Записываем формулу для расчета эл.мощности ламп через силу тока и сопротивление.
Анализируем приведенную в условии схему и определяем зависимость мощности от силы тока и сопротивления.
Определяем мощность каждой из ламп, сравниваем их.

Степень накала ламп зависит от величины тепловой мощности, выделяемой на каждой из них. Для определения электрической мощности используем формулу
Сопротивления у ламп равны между собой, т.к. лампы одинаковы. А сила токов будет различаться на участке Л1 и на участке параллельного соединения ламп Л2 и Л3. При параллельном соединении ток делится, причем, поскольку лампы одинаковы, то ток разделится поровну. Т.е. если принять, что через Л1 идет ток I, то через Л2 и Л3 – токи, равные I/2.
Мощность лампы Л1 будет равной . Из этих формул видно, что мощность ламп Л2 и Л3 в 4 раза меньше, чем Л1. Этой ситуации соответствует ответ №4.

Третий вариант (Камзеева, № 10)

Четыре резистора изготовлены из различных материалов и имеют различные размеры (см. рис.).

Наибольшее электрическое сопротивление имеет резистор

Запишем формулу для вычисления эл.сопротивления цилиндрического проводника.
Находим соотношение длин разных проводников.
Определяем соотношение у разных проводников площадей поперечного сечения.
Определяем соотношения между уд.сопротивлениями.
Находим сопротивление для каждого проводника, сравниваем их величины. Определяем максимальное сопротивление.

Поскольку на рисунке изображены цилиндрические проводники, то для определения их сопротивлений можно использовать формулу
Поскольку сопротивление пропорционально длине проводника, то это значит, что чем больше длина, тем больше сопротивление. Этому условию отвечают проводники 3 и 4. Из рисунка видно, что они приблизительно в 2 раза длиннее, чем 1 и 2. Т.е. если принять, что l₁=l₂=l, то тогда l₃=l₄=2l.
С площадью все наоборот: чем она больше, тем сопротивление меньше. Поэтому с этой точки зрения менее всего подходит 1-й проводник. У него диаметр (и, соответственно, радиус) примерно в 2 раза больше, чем у остальных; а это означает, что его площадь сечения примерно в 4 раза больше. И если принять, что S₂=S₃=S₄=S, то S₁=4S.
3-й параметр, который тут необходимо участь, – удельное сопротивление (эти значения следует смотреть в соответствующей таблице). Для меди оно равно 0,017 (Ом·мм 2 /м), для железа – 0,10, для алюминия – 0,028. Соотнесем эти величины с самой маленькой из них – 0,017, обозначив ее ρ. Сравнение дает такие результаты: уд.сопротивление у железа 5,88ρ, а у алюминия – 1,65ρ.
Делаем общий вывод. Для 1-го проводника . Для 3-го проводника . Отсюда видно, что максимальное сопротивление имеет проводник 3.

Из однородной металлической проволоки сделано кольцо напряжение

Из однородной металлической проволоки сделано кольцо. Напряжение на полюсах источника тока постоянно.

Как изменятся общее сопротивление и потребляемая мощность цепи, если переключатель К перевести из положения 3 в положение 2?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

При расположении контакта в положении 3 длина проволоки равна половине диаметра. В этом случае имеем параллельное соединение двух проводников, сопротивление которых равно половине сопротивления R всей проволоки. Общее сопротивление равно R/4. При перемещении контакта в точку 2 имеем параллельное соединение проводников сопротивлением R/4 и 3R/4. Общее сопротивление станет равным

Таким образом, общее сопротивление уменьшится (2). Потребляемая мощность находится по формуле Следовательно, мощность увеличится (1).

Цепи постоянного тока

К кольцу, сделанному из тонкой металлической проволоки, подносят постоянный магнит таким образом, что поток вектора магнитной индукции через плоскость кольца линейно возрастает с течением времени

Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

1) Сила протекающего в кольце электрического тока I

2) Возникающая в кольце ЭДС самоиндукции

3) Среднее ускорение электронов проводимости в материале кольца a

4) Работа протекающего в кольце электрического тока A

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, при изменении магнитного потока через замкнутый контур в нём возникают индукционные токи, при этом ЭДС индукции определяется соотношением: Поскольку, согласно условию, магнит двигают так, что магнитный поток через кольцо возрастает равномерно, заключаем, что ЭДС индукции будет постоянной.

Согласно закону Ома, сила тока связана с ЭДС и сопротивлением формулой: Так как ЭДС постоянна, можно сделать вывод, что в кольце будет течь постоянный ток, а значит, график Б может отображать зависимость силы тока в цепи от времени (Б — 1).

Так как сила тока постоянна средняя скорость электронов проводимости в материале кольца также постоянна, а значит, их среднее ускорение равно нулю. Индуктивностью кольца можно пренебречь, поэтому явление самоиндукции для него не возникает.

Работа протекающего в кольце тока связана с ЭДС и силой тока соотношением: а значит, эта величина линейно возрастает со временем. Таким образом, график А соответствует работе тока в кольце (А — 4).

Читайте также: