Самостоятельная работа

Вариант 1

1. Какое сечение имеет медная проволока  длиной 7,5 м, если её сопротивление 0,0656 Ом?

2. Найти силу тока в стальном проводнике длиной 10 м и сечением 2 мм², на который подано напряжение 12 мВ?

3. Батарея, ЭДС которой 48 В и внутреннее сопротивление 3 Ом, создаёт в цепи ток, равный 25 мА. Определить сопротивление внешнего участка этой цепи.

4. Найти общее сопротивление цепи, если R₁=27 Ом, R₁=27 Ом, R₁=27 Ом, R₁=27 Ом

5. Чему равно общее сопротивление участка, изображенного на рисунке, если R1 = 60 Ом, R2= 12 Ом, R3 = 15 Ом и R4 = 3 Ом?

 

Вариант 2

1. В электрическую цепь включено сопротивление 980 Ом, через которое протекает ток силой 0,05 А. вычислить ЭДС источника тока, если его внутреннее сопротивление 20 Ом

2. Можно ли включить в сеть с напряжением 220 В потенциометр, на котором написано 30 Ом, 5 А?

3. Для намотки сопротивления R= 200 Ом использован никелиновый провод сечением 0,2 мм². Сколько метров проволоки израсходовано?

4. Найти общее сопротивление цепи, если R₁=80 Ом, R₁=3 кОм, R₁=24 кОм,

Вычислить общее сопротивление.

5. Какова сила тока в лампочке велосипедного фонаря, если при напряжении 4 Вв ней за 1 с расходуется 0,8 Дж электроэнергии?

 

Контрольные вопросы

1. От каких параметров зависит сопротивление проводника?

2. Сформулируйте закон Ома для участка цепи и для полной цепи.

3. Почему лампочки в елочной гирлянде соединяют последовательно?

4. Почему лампы в квартире соединяют параллельно?

 

 

Практическое занятие№8

Решение задач по теме «Работа и мощность электрического тока».

Цель: научиться применять формулу работы и мощности электрического тока, а так же закон Джоуля-Ленца

Место проведения: учебная аудитория.

Средства обучения:

методические рекомендации к практическим работам.

Виды самостоятельной работы:

Решение тренировочных заданий.

Краткая теория

 Способность тела производить работу называется энергией этого тела. Например, поднятый на высоту какой-либо груз обладает некоторым запасом энергии и при падении производит работу. Работа измеряется в джоулях (дж). Энергия тела тем больше, чем большую работу может произвести это тело при своем движении.

Энергия не исчезает, а переходит из одной формы в другую. Например, электрическая энергия может быть превращена в механическую, тепловую, химическую и т. д.

Для переноса зарядов в замкнутой цепи источник электрической энергии затрачивает известную энергию, равную произведению э. д. с. источника на количество электричества, перенесенного через эту цепь, т. е. A0 = E q.
Однако не вся энергия является полезной, т. е. не вся работа, произведенная источником энергии, сообщается приемнику энергии, так как часть ее расходуется на преодоление внутреннего сопротивления источника и проводов. Таким образом, источник электрической энергии производит полезную работу, равную A = U q,

где U — напряжение на зажимах приемника, в.

При неизменном токе количество электричества равно произведению силы тока в цепи на время его прохождения, т. е.

q = I t,

тогда формулу работы можно представить в следующем виде:

A = U I t, т. е. работа электрического тока равна произведению напряжения, силы тока в цепи и времени его прохождения.

Если же выразить напряжение на зажимах участка цепи как произведение силы тока на сопротивление этого участка, т. е. U = I r,

то формулу работы можно записать и таким образом:

A = I ² r t.

Однако ни одна из указанных формул не определяет размеров генератора электрической энергии, от которого получена эта работа, так как и большой и малый генераторы могут производить одинаковую работу, но в различные промежутки времени. Поэтому размеры генератора определяются не выполненной работой, а его мощностью. Зто относится к любому электротехническому аппарату и машине (электродвигатели, электрические лампы, нагревательные приборы и т. д.).
Мощностью называется работа, производимая (или потребляемая) в однусекунду. Мощность можно представить следующей формулой:

Если в формулах работы и мощности напряжение выражено в вольтах, сила тока — в амперах, сопротивление — в омах и время — в секундах, то работа выражается в ньютоно-метрах или в ватт-секундах (вт · сек), т. е. в джоулях (дж), а мощность — в ваттах (вт).

Для измерения малых мощностей применяют единицу, в тысячу раз меньшую 1 вт, называемую милливаттом (мвт); 1 вт = 1000 мвт. Для измерения больших мощностей применяют единицу, в тысячу раз большую ватта, называемую киловаттом (квт); 1 квт = 1000 вт.

Так как ватт-секунда (джоуль) является малой единицей, то работа обычно выражается в более крупных единицах: ватт-часах (вт · ч) и киловатт-часах (квт · ч). Соотношения между этими единицами и джоулем следующие: 1 вт · ч = 3600 дж; 1 квт · ч = 3 600 000 дж.

Мощность во внешней цепи при напряжении U на зажимах генератора равна произведению напряжения на силу тока, т. е.

P = U I.

При очень малом внешнем сопротивлении сила тока в цепи велика, а напряжение на зажимах генератора при этом мало. Если сопротивление внешней цепи равно нулю, то напряжение на зажимах генератора U также равно нулю, следовательно и мощность Р, отдаваемая во внешнюю цепь, равна нулю.

При очень большом внешнем сопротивлении (когда внешняя цепь разомкнута, сопротивление ее составляет бесконечно большую величину) сила тока в цепи равна нулю. Мощность, отдаваемая во внешнюю цепь, и в этом случае равна нулю. Таким образом с увеличением сопротивления внешней цепи мощность сначала возрастает от нуля до какой-то наибольшей (максимальной) величины, а затем убывает до нуля.