Закон Ома для замкнутой цепи. Работа и мощность тока

1. Определите силу тока и падение напряжения на проводнике R₁ электрической цепи, изображенной на рисунке 121, если R₁ = 2Ом, R₂ = =4Ом, R₃ = 6Ом, ЭДС аккумулятора ε = 4В, его внутреннее сопротивление r = 0,6Ом.

2. Какую работу совершит ток силой 2 А за 5 мин при напряжении в цепи 15 В?

3. Определите мощность тока в электрической лампе, включенной в сеть напряжением 220В, если известно, что сопротивление нити накала лампы 1936Ом.

4. Рассчитайте ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока, если при внешнем сопротивлении 3,9Ом сила тока в цепи равна 0,5А, а при внешнем сопротивлении 1,9Ом сила тока равна 1А.

5. ЭДС источника тока равна 1,6В, его внутреннее сопротивление 0,5Ом. Чему равен КПД источника при силе тока 2,4А?

6.. Электрический чайник имеет два нагревателя. При включении одного из них вода в чайнике за­кипает за 10 мин, при включении второго — за 40 мин. Через сколько времени закипает вода, если оба нагревателя включены последовательно?

7. Найдите силу тока в каждом сопротивлении (рис. 122), а также ЭДС источника с малым внутренним сопротивлением, если R₁ = =7,5Ом, R₂ = 4 Ом, R₃ = 12 Ом, R₄ = 6 Ом, R₅ = 3 Ом, R₆ = 6 Ом и показание амперметра I = 10 А.

Магнетизм

1. Длина активной части проводника 15 см. Угол между направлением тока и индукцией магнитного поля равен 90°. С какой силой магнитное поле с индукцией 40 мТл действует на проводник, если сила тока в нем 12 А?

2. На протон, движущийся со скоростью 10⁷ м/с в одно­родном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции, действует сила 0,32 • 10 ^-12 Н. Какова индукция магнитного поля?

3. Определите индуктивность катушки, которую при силе тока 8,6 А пронизывает магнитный поток 0,12 Вб.

4. Электрон движется по окружности радиусом 4 мм перпендикулярно к линиям индукции однородного магнитного поля. Скорость электрона равна 3,5 • 10⁶ м/с. Рассчитайте индукцию магнитного поля.

5. Плоская прямоугольная катушка из 200 витков со сто­ронами 10 см и 5 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,05 Тл. Какой максимальный вращающий момент может действовать на катушку в этом поле, если сила тока в ней 2 А?

6. В вертикальном однородном магнитном поле на двух тонких нитях подвешен горизонтально проводник длиной 20 см и массой 20,4 г. Индукция магнитного поля равна 0,5 Тл. На какой угол от вертикали отклонятся нити, если сила тока в проводнике равна 2 А?

7. Два протона движутся в однородном магнитном поле в плоскости, перпендикулярной линиям индукции магнитного поля, по окружностям, имеющим радиусы, равные соответственно 1 см и 2 см. Определите отношение кине­тических энергий протонов.

Электромагнитная индукция

1. Рассчитайте разность потенциалов на концах крыльев самолета, имеющих длину 10 м, если скорость самолета при горизонтальном полете 720км/ч, а вертикальная составляющая индукции магнитного поля Земли 0,5 • 10⁴ Тл.

2. Определите индуктивность катушки, если при ослаблении в ней тока на 2,8А за 62мс в катушке появляется средняя ЭДС самоиндукции 14 В.

3. В катушке, состоящей из 75 витков, магнитный поток равен 4,8 • 10³Вб. За какое время должен исчезнуть этот поток, чтобы в катушке возникла средняя ЭДС индукции 0,74В?

4. Магнитный поток, пронизывающий замкнутый контур проводника сопротивлением 2,4Ом, равномерно изменился на 6Вб за 0,5с. Какова сила индукционного тока в этот момент?

5. По горизонтальным рельсам, расположенным в вертикальном магнитном поле с индукцией 0,01Тл, скользит проводник длиной 1м с постоянной скоростью 10м/с. Концы рельсов замкнуты на резистор сопротивлением 2Ом. Найдите количество теплоты, которое выделится в резисторе за 4с. Сопротивлением рельсов и проводника пренебречь.

6. Из алюминиевой проволоки сечением 1мм² сделано кольцо радиусом 10см. Перпендикулярно плоскости кольца за 0,01с включают магнитное поле с индукцией 0,01Тл. Найдите среднее значение индукционного тока, возникающего за это время в кольце.

Переменный ток

1. Конденсатор емкостью 250мкФ включается в сеть пе­ременного тока. Определите емкостное сопротивление конденсатора при частоте 50Гц.

2. Чему равен период собственных колебаний в колебательном контуре, если индуктивность катушки равна 2,5мГн, а емкость конденсатора 1,5мкФ?

3. Напряжение меняется с течением времени по закону

и = 40 sin (10πt + π/6) В. Определите амплитуду, действующее значение, круговую частоту колебаний и начальную фазу колебаний напряжения.

4. Сколько оборотов в минуту должна совершать рамка из 20 витков проволоки размером 0,2 • 0,4м в магнитном поле с индукцией 1Тл, чтобы амплитуда ЭДС равнялась 500В?

5. Напряжение в цепи изменяется по закону

и = U_m sin (2π/Т • t), причем амплитуда напряжения 200В, а период 60мс. Какое значение принимает напряжение через 10мс?

6. Катушка индуктивностью 75мГн последовательно конденсатором включена в сеть переменного тока с напряжением 50В и частотой 50Гц. Чему равна емкость, конденсатора при резонансе в полученной сети?

7. В колебательном контуре конденсатору сообщили заряд 1мКл, после чего в контуре возникли затухающие электромагнитные колебания. Какое количество теплоты выделится к моменту, когда максимальное напряжение на конденсаторе станет меньше начального максимального значения в 4 раза? Емкость конденсатора равна 10мкФ.

Электромагнитное поле

1. По графику определите период, частоту и амплитуду колебаний силы тока.

2. На какой частоте работает радиостанция, передавая программу на волне длиной 250 м

3. Определите силу тока, проходящего по прямолинейному проводнику, находящемуся в однородном магнитном поле с индукцией 10Тл, если на активную часть проводника длиной 40см действует сила 20Н. Проводник расположен перпендикулярно линиям магнитной индукции.

4. Протон движется со скоростью 10⁶ м/с перпендикулярно однородному магнитному полю с индукцией 1 Тл. Определите силу, действующую на протон.

5. Электрон описывает в однородном магнитном поле окружность радиусом 4мм. Скорость движения электрона равна 3,5 • 10⁶м/с. Определите индукцию магнитного поля.

6. Какова сила тока в прямолинейном проводнике, помещенном в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции, если он не падает? 1 м его длины имеет массу 3 кг, а индукция магнитного поля равна 20 Тл.

Масса электрона 9,1 • 10 ^{- 31} кг. Заряд электрона -1,6 • 10 ^{- 19} Кл.

Масса протона 1,67 • 10^-27 кг. Заряд протона +1,6 • 10 ^{- 19} Кл.