Постоянный электрический ток»

1 2 3 4 5 6 7

1. Электрический диполь. Поведение электрического диполя в электрическом поле.

2. Диэлектрики. Полярные и неполярные молекулы.

3. Поляризация диэлектрика. Поляризованность.

4. Электрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

5. Электрическая индукция (электрическое смещение).

6. Теорема Гаусса и теорема о циркуляции электрического поля в диэлектрике.

7. Электроемкость уединенного проводника. Электроемкость шара.

8. Конденсаторы. Электроемкость конденсатора. Емкость плоского конденсатора.

9. Последовательное и параллельное соединение конденсаторов.

10. Энергия электрического заряда, заряженного конденсатора. Энергия электрического поля.

11. Электрический ток и условия его существования.

12. Сила тока, плотность электрического тока.

13. Сопротивление проводника.

14. Закон Ома для участка цепи.

15. Последовательное и параллельное соединение проводников.

16. Работа и мощность электрического тока.

17. Закон Джоуля - Ленца. КПД нагревателя.

18. Электродвижущая сила (ЭДС).

19. Закон Ома для полной цепи.

20. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.

3.2. Примеры решения теоретических заданий

З а д а н и е 1. Полный заряд электрического диполя:

1) всегда положительный;

2) всегда отрицательный;

3) всегда равен нулю;

4) может быть отрицательным, положительным или равным нулю в зави симости от значений зарядов в полюсах;

5) может быть отрицательным, положительным или равным нулю в зависимости от плеча диполя.

Решение. Модель электрического диполя – два жестко связанных между собой разноименных, но одинаковых по модулю электрических заряда (рис. 1); электрический диполь всегда электрически нейтрален.

Номер правильного ответа: 3.

З а д а н и е 2. Энергия электрического поля, создаваемого заряженным конденсатором, распределена в основном:

1) на пластинах конденсатора;

2) вне конденсатора;

3) в области между пластинами конденсатора;

4) на зарядах пластин конденсатора;

5) равномерно во всем пространстве.

Решение. Электрическое поле, созданное конденсатором, в основном сосредоточено в области между его обкладками, следовательно, и энергия этого электрического поля распределена в основном в этой области.

Номер правильного ответа: 3.

З а д а н и е 3. Сила тока численно равна заряду, прошедшему через

1) поперечное сечение проводника;

2) единичное сечение проводника за единицу времени;

3) проводник;

4) поперечное сечение проводника за единицу времени;

5) поверхность проводника за единицу времени.

Решение. По определению сила тока численно равна заряду, прошедшему через поперечное сечение проводника за единицу времени.

Номер правильного ответа: 4.

З а д а н и е 4. При протекании тока по проводнику в нем выделяется количество теплоты, которое

1) обратно пропорционально силе тока в проводнике;

2) прямо пропорционально квадрату силы тока в проводнике;

3) обратно пропорционально разности потенциалов на концах проводника;

4) прямо пропорционально квадрату сопротивления проводника;

5) обратно пропорционально времени протекания тока.

Решение. По закону Джоуля - Ленца откуда следует, что количество теплоты, которое выделяется при протекании тока по проводнику, прямо пропорционально квадрату силы тока в проводнике.

Номер правильного ответа: 2.

З а д а н и е 5. Равенство нулю алгебраической суммы сил токов, сходящихся в узле, устанавливает

1) закон Ома для однородного участка цепи;

2) принцип суперпозиции сил;

3) первое правило Кирхгофа;

4) второе правило Кирхгофа;

5) закон Джоуля – Ленца.

Решение. Первое правило Кирхгофа: алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, равна нулю. Остальные законы устанавливают соотношения между другими величинами.

Номер правильного ответа: 3.

3.3. Примеры решения практических заданий

З а д а н и е 1. Модуль заряда каждой пластины конденсатора 4,3 мкКл, разность потенциалов между пластинами 150 В. Какая энергия, в микроджоулях (мкДж), выделится при разрядке конденсатора:

1) 0,014; 2) 0,029; 3) 17,442; 4) 322,500; 5) 2616, 279?

Дано:

Кл

В Найти: W -?

Решение. Подставив в формулу

численные данные, получим: W = 323 мкДж. Номер правильного ответа: 4.

З а д а н и е 2. На рис. 2 показана зависимость силы тока в электрической цепи от времени. Какой заряд, в милликулонах (мКл), прошел по проводнику в интервале времени от 0 до 5 с:

1) 15; 2) 30; 3) 75; 4) 150; 5) 350?

Дано:

с Найти: q -?

Решение. Согласно определению силы тока

заряд, прошедший через сечение проводника за время от t ₁ до t ₂, можно найти по формуле:

Таким образом, согласно геомет-

рическому представлению интегралов этот заряд численно равен площади под графиком зависимости на диаграмме с координатами (t, I), ограниченной также осью абсцисс t и отрезками двух прямых, перпендикулярных этой оси и проходящих одна – через точку (t ₁,0), другая – через точку (t ₂,0). Эта площадь заштрихована на рис. 3. Следовательно, искомый заряд мКл.

1) 15. 2) 30. 3) 75. 4) 150. 5) 350.

Рис. 2 Рис. 3

Номер правильного ответа: 3.

З а д а н и е 3. На рис. 4 представлена вольт-амперная характеристика проводника, подключенного к источнику с ЭДС 5,2 В. Через резистор протекает ток силой 1 А. Найти внутреннее сопротивление источника тока в омах (Ом).

1) 0,0. 2) 0,2. 3) 0,4. 4) 5,0. 5) 5,2.

Рис. 4

Дано: ε

А Найти: r -?

Решение. По графику (см. рис. 4) силе тока в 1 А соот-ветствует разность потенциалов на концах проводника, равная 5 В. По закону Ома для однородного участка цепи сопротивление проводника

Ом.

Внутреннее сопротивление источника выразим из закона Ома для замк-нутой цепи:

ε :

Ом.

Номер правильного ответа: 2.

З а д а н и е 4. Мощность источника тока 70 кВт. Работа тока за 7 с равна, в килоджоулях (кДж),

1) 7; 2) 10; 3) 49; 4) 77; 5) 490.

Дано:

кВт

с Найти: А -?

Решение. Работа тока

кДж. Номер правильного ответа: 5.

З а д а н и е 5. Внутренние сопротивления источников с ЭДС в электрической цепи, схема которой изображена на рис. 5, пренебрежимо малы. Уравнение для контура АGВDA, составленное по второму правилу Кирхгофа, имеет вид:

Дано:

;

Составить уравнение для контура АGВDA

Решение. Прежде чем составить уравнение для контура АGВDA по второму закону Кирхгофа, выберем произвольно: 1) направления токов на каждом неразветвленном участке контура (

; они указаны стрелкой на схеме, см. рис. 5); 2) направление обхода контура (выбранное направление обхода – «по часовой стрелке» – указано на схеме).

Уравнение, составленное по второму правилу Кирхгофа для контура AGBDА, имеет вид: ЭДС входит в это уравнение со знаком «+», так как направления обхода контуров и действия сторонних сил внутри источника на соответствующих участках совпадают. ЭДС входит в это уравнение со знаком «–», так как направления обхода контура и действия сторонних сил противоположны. Силы тока и входят в уравнение со знаком «+», так как направления обхода контура и тока на соответствующих участках совпадают. Ответ: