Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Как продвинуть сайт на первые места?
    Вы создали или только планируете создать свой сайт, но не знаете, как продвигать? Продвижение сайта – это не просто процесс, а целый комплекс мероприятий, направленных на увеличение его посещаемости и повышение его позиций в поисковых системах.
    Ускорение продвижения
    Если вам трудно попасть на первые места в поиске самостоятельно, попробуйте технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Если ни один запрос у вас не продвинется в Топ10 за месяц, то в SeoHammer за бустер вернут деньги.
    Начать продвижение сайта
  • Решение






    Рассчитаем электрическую цепь с помощью правил Кирхгофа.

    1. Определим количество узлов и ветвей в цепи (2 узла, 3 ветви).

    2. Произвольно расставим токи в ветвях.

    3. По первому закону Кирхгофа составим уравнение, где – число узлов.

    Составим уравнение для узла А:

    Токи и входят в узел, их берем со знаком плюс.

    4. Произвольно выбираем направление обхода контуров (по часовой стрелке).

    5. Число независимых уравнений, составляемых по второму правилу Кирхгофа, должно быть меньше числа замкнутых контуров, имеющихся в цепи. Для составления уравнений первый контур можно выбирать произвольно. Все следующие контуры следует выбирать так, чтобы в каждый новый контур входила хотя бы одна ветвь цепи, не участвовавшая ни в одном из ранее использованных контуров. Для контура 1–2–А–В–1

    .

    Токи I 1 и I 2 совпадают с направлением обхода, поэтому произведения и берутся со знаком “плюс”. Направление действия совпадает с направлением обхода, берется знак “плюс”. Направление действия противоположно обходу, поэтому знак “минус”.

    Для контура 1–2–3–4–1

    После подстановки известных числовых значений получим систему уравнений:

    Решим систему уравнений методом определителей:

    ; ; .

    Составим и вычислим определитель системы D:

    .

    Составим и вычислим определители D1, D2:

    ; А; А.

    ; А.

    Ток в первой ветви течет в направлении, противоположном произвольно выбранному. Е 3 работает как генератор, а Е 1 и Е 2 являются потребителями.

     

    Ответ: А; А; А.

    Задача 2: Определить в данной схеме (рис. 11.5).

           
       
     
     

     


    Решение

    В данной цепи три узла (а, с, в) и две ветви (ас и св). Запишем закон Ома для каждой ветви:

    ас: ;

    св: .

    Полученную систему уравнений решаем любым алгебраическим методом и находим

    Ответ: В.

     

    Задача 2-а (резерв). Найти показание амперметра (рис. 11.6).

           
       
     
     

     


    Ответ: А.

     

    Задача 3. Определить ток в цепи и потенциалы точек 2, 3, 4 относительно точки 1, потенциал которой принять равным нулю. Построить потенциальную диаграмму (рис. 11.7).

           
     
       
     

     

     


     

     

    Решение

    1. Выберем произвольно направление тока и обхода (лучше одинаковое) по часовой стрелке.

    2. Запишем закон Ома для замкнутой цепи, учтя знаки ЭДС:

    .

    3. Запишем закон Ома для участков цепи и, решая уравнения, вычислим потенциалы точек 2, 3, 4:

    1 – 2: В.

    2 – 3: В.

    3 – 4: В.

    Для построения потенциальной диаграммы выбираем оси координат, на которых в масштабе откладываем сопротивление R и потенциалы j:

     
     

     


    По потенциальной диаграмме найдем В (рис. 11.8).

    Ответ: А; В; В; В.

     

    Задача 4. Как изменятся показания приборов, если лампочка Л3 перегорит? Сопротивления лампочек одинаковы (рис. 11.9). Исследование режима работы цепи лучше оформить в виде таблицы. Перед решением выяснить, как включены лампочки, почему будут изменяться показания приборов. Необходимо считать E = const, r = const.

     
     

     

     


    Таблица 11.1

    Было Стало Вывод
     
     
     
     
     

     

    Ответ: Внешнее сопротивление увеличивается, ток в цепи уменьшается (показание амперметра уменьшается), напряжение на всей внешней цепи, измеряемое вольтметром V, увеличивается; на участках U1 уменьшается, U2 увеличивается.

     

    Задача 5. Проволочный куб составлен из проводников. Сопротивление каждого проводника, составляющего ребро куба, R1 =

    = 1 Ом. Вычислить сопротивление этого куба, если он включен в электрическую цепь, как показано на рис. 11.10, а, б.

           
     
       
     

     


     

     

    Решение

     

    а) Найдем на кубе точки равных потенциалов и соединим их в узлы. Эквивалентная схема изображена на рис. 11.11.

     

     
     

     

     


    Общее сопротивление .

    Ответ: Ом.

     

    б) Относительно точек А и В куб имеет плоскость симметрии. Точки, лежащие на плоскости симметрии, соединяем в узел. Эквивалентная схема изображена на рис. 11.12.

     

     

     
     

     

     


    ;

    ;

    .

    Ответ: Ом.

     

    Задачи для самостоятельного решения

     

    Задача 1. Две группы из трех последовательно соединенных элементов соединены параллельно. ЭДС каждого элемента E = 1, 2 В, внутреннее сопротивление r = 0, 2 Ом. Полученная батарея замкнута на внешнее сопротивление R = 1, 5 Ом. Найти силу тока во внешней цепи.

    Ответ: I = 2 А.

     

    Задача 2*. В цепь, составленную из источника ЭДС с внутренним сопротивлением r = 1 Ом и сопротивления R = 100 Ом, включается вольтметр, первый раз – параллельно сопротивлению, второй – последовательно с ним. Показания вольтметра оказались одинаковыми. Найти сопротивление вольтметра.

    Ответ: Ом.

     

    Задача 3*. Сила тока в проводнике равномерно нарастает от I 0 = 0 до I = 3 А за 10 с. Определить заряд, прошедший в проводнике.

    Ответ: q = 15 Кл.

     

    Задача 4. Определить плотность тока в железном проводнике длиной м, если провод находится под напряжением U = 6 В ( Ом× м).

    Ответ: .

     

    Задача 5. Напряжение на шинах электростанции U = 6600 В. Потребитель находится на расстоянии l = 10 км. Какого сечения нужно взять медный провод для устройства двухпроводной линии электропередачи, если сила тока в линии I = 20 А и потери напряжения в проводах не превышают 3 %?

    Ответ: S = 3, 4× 10-5 м2.

     

    Задача 6. Катушка и амперметр соединены последовательно и присоединены к источнику тока. К зажимам катушки присоединен вольтметр сопротивлением Ом. Показания амперметра I = 0, 5 А, вольтметра U = 100 В. 1) Определить сопротивление катушки. 2) Сколько процентов от точного значения сопротивления катушки составит ошибка, если не учитывать сопротивления вольтметра?

    Ответ: 1) R = 250 Ом; 2) 20 %

     

    Задача 7. Две батареи (E 1 = 10 В, r 1 = 1 Ом, E 2 = 8 В, r 2 = 2 Ом) и резистор сопротивлением R = 6 Ом соединены, как показано на рис. 11.13. Найти силу тока в батареях и резисторе.

    Ответ: I = 6, 4 A; 5, 8 A; 0, 6 A.

     

     

    Задача 8. К элементу с Е = 1, 5 В присоединили катушку с сопротивлением R = 0, 1 Ом. Амперметр показал силу тока I 1 = 0, 5 A. Когда к элементу присоединили последовательно еще один элемент с такой же ЭДС, то сила тока в той же катушке стала I 2 = 0, 4 A. Определить внутреннее сопротивление первого и второго элементов.

    Ответ: r 1 = 2, 9 Ом; r 2 = 4, 5 Ом.

     

    Задача 9. Проволока имеет сопротивление 36 Ом. Когда ее разрезали на несколько равных частей и соединили эти части параллельно, то получилось сопротивление 1 Ом. На сколько частей разрезали проволоку?

    Ответ: n = 6.

     

    Задача 10. К источнику с ЭДС E = 18 В и внутренним сопротивлением Ом подключены три одинаковых проводника сопротивлением Ом каждый, соединенных по схеме, изображенной на рис. 11.14. Сопротивлением соединительных проводов АС и ВД можно пренебречь. Определить силу тока, текущего через каждое сопротивление.

    Ответ: I = 3 A.

     
     

     

     


    Задача 11. Два элемента (E 1 = 1, 2 В, r 1 = 0, 1 Ом, E 2 = 0, 9 В, r 2 = 0, 3 Ом) соединены одноименными полюсами. Сопротивление соединительных проводов R = 0, 2 Ом. Определить силу тока в цепи.

    Ответ: I = 0, 5 А.

     

    Задача 12. Два источника тока (E 1 = 8 В, r 1 = 2 Ом, E 2 = 6 В, r 2 = = 1, 5 Ом) и резистор R = 10 Ом соединены, как показано на рис. 11.15. Вычислить силу тока, текущего через резистор.

    Ответ: I = 0, 63 A.

     

    Задача 13. Определить силу тока в сопротивлении R 3 и напряжение на концах этого сопротивления, если E 1 = 4 В, E 2 = 3 В, R1 = 2 Ом, R2 = 6 Ом, R3 = 1 Ом. Внутренним сопротивлением источников тока пренебречь (рис. 11.16).

    Ответ: I 3 = 0, U 3 = 0.

     
     

     


    Задача 14. Три батареи с ЭДС E 1 = 12 В, E 2 = 5 В, E 3 = 10 В и одинаковыми внутренними сопротивлениями, равными 1 Ом, соединены между собой одноименными полюсами. Сопротивление соединительных проводов ничтожно мало. Найти силу тока, текущего через батареи.

    Ответ: I = 3 A; 4 A; 1 A.

     

    Задача 15. Три источника тока (E 1 = 11 В, E 2 = 4 В, E 3 = 6 В) и три резистора (R 1 = 5 Ом, R 2 = 10 Ом, R 3 = 2 Ом) соединены так, как показано на рис. 11.17. Определить силу тока в резисторах. Внутреннее сопротивление источников пренебрежимо мало.

    Ответ: I = 0, 8 A; 0, 3 A; 0, 5 A.

     
     

     


    Задача 16. Три сопротивления R 1 = 5 Ом, R 2 = 1 Ом, R 3 = 3 Ом и источник тока E 1 = 1, 4 В соединены, как показано на рис. 11.18. Определить ЭДС источника тока, который нужно включить в цепь между точками А и В, чтобы в сопротивлении R3 шел ток силой I = 1 A в направлении, указанном стрелкой. Сопротивлением источников тока пренебречь.

    Ответ: E = 3, 6 В.

     
     

     

     


    Задача 17. Сколько витков нихромовой (r = 1× 10–6 Ом× м) проволоки диаметром 1 мм надо навить на фарфоровый цилиндр радиусом 2, 5 см, чтобы получить печь сопротивлением 40 Ом? Какой ток пойдет по проволоке при включении печи в сеть с напряжением 220 В?

    Ответ: N = 200 витков; I = 5, 5 A.

     

    Задача 18. Сетка состоит из одинаковых звеньев. Сопротивление каждого звена R = 1 Ом. Найти сопротивление между точками А и В (рис. 11.19).

    Ответ: R АВ = 1, 5 Ом.

     
     

     


    Задача 19*. Зайти сопротивление между точками А и В цепи при разомкнутом и замкнутом ключе. Сопротивление каждой стороны и диагонали квадрата R = 1 Ом (рис. 11.20).

    Ответ: При разомкнутом ключе R АВ = = 0, 625 Ом; при замкнутом ключе RАВ = = 0, 5 Ом.

     

     
     

     


    Задача 20*. Найти сопротивление между соседними вершинами проволочного куба. Сопротивление каждого из ребер куба R 1 = 1 Ом.

    Ответ: Ом.

     

    Задача 21. Найти сопротивление между вершинами куба, расположенными на диагонали одной из его граней. Сопротивление каждого из ребер куба R 1 = 1 Ом.

    Ответ: Ом.

     

    Задача 22*. Провод АСВ изогнут так, что точки А, С и В находятся на вершинах правильного треугольника. К серединам сторон АС и ВС подключена перемычка EF из провода с вдвое меньшей площадью сечения. К точкам А и В подано напряжение U = 3 В. Найти падение напряжения на перемычке (рис. 11.21).

    Ответ: В.

     

    Задача 23. Катушка из медной проволоки (r = 1, 7× 10–8 Ом× м) имеет сопротивление R = 10, 8 Ом. Масса проволоки 3, 42 кг. Сколько метров проволоки и какого диаметра намотано на катушке?

    Ответ: l = 500 м; d = 1 мм.

     

    Задача 24. Элемент, амперметр и сопротивление включены последовательно. Сопротивление сделано из медной проволоки ( Ом× м) длиной 100 м и поперечным сечением 2 мм2, сопротивление амперметра 0, 05 Ом, амперметр показывает 1, 43 А. Если же взять сопротивление из алюминиевой проволоки ( Ом× м) и длиной 57, 3 м и поперечным сечением 1 мм2, то амперметр покажет 1 А. Найти ЭДС элемента и его внутреннее сопротивление.

    Ответ: E = 2 В; r = 0, 5 м.

     

    Задача 25. В схеме ЭДС батареи E = 100 В, R 1 = 100 Ом, R 2 = 200 Ом, R 3 = 300 Ом. Какое напряжение покажет вольтметр, если его сопротивление 2000 Ом? Сопротивлением батареи и проводов пренебречь (рис. 11.22).

    Ответ: U = 80 В.

     
     

     


    Задача 26. ЭДС элемента E =1, 6 В и внутреннее сопротивление r = = 0, 5 Ом. Чему равен КПД элемента при силе тока в 2, 4 А?

    Ответ: КПД = 25 %.

     

    Задача 27. Найти ЭДС батареи (по схеме предыдущей задачи), если R 1 = R 2 = R 3 = 200 Ом. Вольтметр показывает 100 В, его сопротивление 1000 Ом. Сопротивлением батареи и проводов пренебречь (рис. 11.22).

     

    Задача 28. Найти показания амперметра и вольтметра в схемах а, б, в (рис. 11.23). Сопротивление вольтметра 1000 Ом, R 1 = 400 Ом, R 2 = 600 Ом, ЭДС батареи E = 110 В. Сопротивлением батареи и амперметра пренебречь.

    Ответ: а) I = 0, 57 А, U = 110 В;

    б) I = 0, 09 А, U = 53, 2 В;

    в) I = 0, 142 А, U = 53, 2 В.

     

     
     

     


    Задача 29. Два элемента (E 1 = E 2 = 2 В; r 1 = 1 Ом r 2 = 2 Ом) соединены по схеме (рис. 11.24). Сила тока, текущего через первый источник, равна I 1= 1А. Найти остальные токи и внешнее сопротивление R.

    Ответ: I 2 = 0, 5 А; I 3 = 1, 5 А; R = Ом.

     
     

     


    Задача 30. Решить предыдущую задачу, если E 1 = E 2 = 4 В, r 1 = r 2 = = 0, 5 Ом, I 1 = 2 А (рис. 11.24).

    Ответ: I 2 = 2 А; I 3 = 4 А; R = 0, 75 Ом.

     

    Задача 31. Какую силу тока показывает миллиамперметр в схеме, если E 1 = 2 В, E 2 = 1 В, R 1 = 1000 Ом, R 2 = 500 Ом, R 3 = 200 Ом, сопротивление миллиамперметра R А = 200 Ом (рис. 11.25).

     
     

     


    Ответ: I = 0, 45 мА.

    Задача 32. Решить предыдущую задачу, если E 1 = 1 В, E 2 = 2 В, R 3 = 1500 Ом, R А = 500 Ом и падение напряжения на сопротивлении R 2 U2 = 1 В (рис. 11.25).

    Ответ: I = 1 мА.

     

    Задача 33. Два элемента с одинаковой ЭДС в 2 В и одинаковым внутренним сопротивлением, равным 0, 5 Ом, соединены с сопротивлениями R 1 = 0, 5 Ом, R 2 = 1, 5 Ом, как показано на рис. 11.16. Найти токи в ветвях.

    Ответ: I = 2, 22 А; 0, 44 А; 1, 78 А.

     
     

     

     


    Задача 34. Определите общее сопротивление между точками А и В, если R1 = 1 Ом, R2 = 3 Ом, R3 = R4 = R6 = 2 Ом, R5 = 4 Ом.

    Ответ: R = 1, 2 Ом.

     

    Задача 35. Амперметр показывает силу тока I = 1, 5 A. Сила тока через сопротивление R1 равна I1 = 0, 5 A. Сопротивление R2 = 2 Ом, R3 = 6 Ом. Определите сопротивление R1, а также силу токов I2, I3, протекающих через сопротивления R2 и R3. Сопротивления включены параллельно.

    Ответ: R1 = 3 Ом, I2 = 0, 75 A, I3 = 0, 25 A.

     

    Задача 36. По алюминиевому проводу сечением 0, 2 мм2 течет ток 0, 2 А. Определите силу действующую на отдельные свободные электроны со стороны электрического поля. Удельное сопротивление алюминия 26 нОм× м.

    Ответ: F = 4, 16× 10-21 Н.

    Задача 37. Определите ток короткого замыкания источника ЭДС, если при внешнем сопротивлении R1 = 50 Ом ток в цепи I1 = 0, 2 А, а при R2 = = 110 Oм I2 = 0, 1 А.

    Ответ: Iкз = 1, 2 А.

    Задача 38. Два источника ЭДС 2 В и 1, 5 В и внутренними сопротивлениями 0, 5 Ом и 0, 4 Ом соответственно включены параллельно сопротивлению R = 2 Ом. Определите силу тока через это сопротивление.

    Ответ: I = 0, 775 А.

     

    Задача 39. Даны Е1 = Е2 = Е3, R1 = 48 Oм, R2 = 24 Oм, падение напряжения U2 на сопротивлении R2 равно 12 В. Пренебрегая внутренним сопротивлением элементов, определите: 1) силу тока во всех участках цепи; 2) сопротивление R3.

    Ответ: 1) I1 = 0, 25 A, I2 = 0, 5 A, I3 = 0, 75 A; 2) R3 = 16 Ом.






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.