Задачі для самостійного розв’язування. 4. 1. Котушка і амперметр з’єднані послідовно і приєднані до джерела струму

4.1. Котушка і амперметр з’єднані послідовно і приєднані до джерела струму. До клем котушки приєднані вольтметр з опором r = 4 кОм. Амперметр показує силу струму І = 0, 3 А, вольтметр напругу U = 120 В. Визначити опір R котушки. Визначити відносну похибку , яка буде зроблена при вимірюванні опору, якщо знехтувати силою струму, що тече через вольтметр.

4.2. Е.р.с. батареї , внутрішній опір = 5 Ом. Зовнішнє коло споживає потужність P = 100 Вт. Визначити силу струму в колі, напругу U, під якою знаходиться зовнішнє коло та її опір R.

4.3. Від батареї, е.р.с. якої , треба передати енергію на відстань l = 1км. Споживана потужність Р = 5 кВт. Визначити мінімальні втрати потужності в колі, якщо діаметр мідних підвідних дротів d = 0, 5 см.

4.4. Визначити кількість електронів, що проходять за час t = 1 с через поперечний переріз площею S = 1 мм² залізного дроту довжиною l = 20 м при напрузі на його кінцях U = 16 В.

4.5. Е.р.с. батареї . Найбільша сила струму, яку може дати батарея, . Визначити максимальну потужність Р_тах, яка може виділитися в зовнішньому колі.

4.6. При зовнішньому опорі 8 Ом сила струму в колі , при опорі =15 Ом сила струму . Визначити силу струму короткого замикання джерела е.р.с.

4.7. В мережу з напругою U = 100 В під’єднали котушку з опором = 2 кОм і вольтметр, з'єднані послідовно. Вольтметр показує = 80 В. Коли котушку замінили іншою вольтметр показував U = 60 В. Визначити опір R₂ цієї котушки.

4.8. За час t = 20 с при силі струму, що рівномірно зростає від нуля до деякого максимуму в провіднику з опором R = 5 Ом виділилась кількість теплоти Q = 4 кДж. Визначити швидкість зростання сили струму, якщо опір провідника R = 5 Ом.

4.9. Сила струму в провіднику змінюється з часом за законом , де , Визначити кількість теплоти, що виділиться в провіднику за час .

4.10. Сила струму в провіднику з опором R = 10 Ом за час t = 50 с рівномірно зростає від до . Визначити кількість теплоти Q, яка виділиться за цей час у провіднику.

4.11. В провіднику за час t = 10 с при рівномірному зростанні сили струму від до виділилось кількість теплоти Q = 5 кДж. Знайти опір R провідника.

4.12. Сила струму в провіднику змінюється з часом за законом . Знайти заряд Q, що проходить через поперечний переріз провідника за час рівний половині періоду T, якщо початкова сила струму , циклічна частота = 50 .

4.13. За час t = 10 с при силі струму, що рівномірно зростає від нуля до деякого максимуму у провіднику виділилась кількість теплоти Q = 40 кДж. Визначити середню силу струму < I> в провіднику, якщо його опір R = 2 Ом.

4.14. За час t = 8 с при силі струму, що рівномірно зростає в провіднику з опором R = 8 Ом виділилась кількість теплоти Q = 500 Дж. Визначити заряд q, що пройшов через провідник, якщо сила струму в момент t = 0 дорівнює нулю.

4.15. Визначити кількість теплоти, яка виділилась за час t = 10 с в провіднику з опором R = 10 Ом, якщо сила струму в ньому рівномірно зменшувалась від до .

4.16. Резистор з опором R = 6 Ом підключено до двох паралельно з'єднаних джерел струму з е.р.с = 2, 2 В і = 2, 4 В і з внутрішнім опором = 0, 8 Ом та R₂ = 0, 2 Ом. Визначити силу струму в цьому резисторі і напругу U наклемах другого джерела струму.

4.17. Визначити силу струму в кожному елементі і напругу на реостаті (див. рис. 24), якщо = 12 В, = 1 Ом, = 6В, R₂ = 1, 5 Ом і R = 20 Ом.

4.18. Визначити силу струму на всіх ділянках електричної мережі (див. рис. 25), якщо = 8 В, Е₂ = 12 В, , , , . Внутрішнім опором джерел струму знехтувати.

Рисунок 24 Рисунок 25

4.19. Джерела струму з е.р.с. = 12 В та = 8 В і внутрішніми опорами = 4 Ом та = 2 Ом, а також провідник з опором R = 20 Ом з’єднані, як показано на рис. 24. Визначити силу струму в резисторі та в джерелах струму.

4.20. Дві батареї ( = 12 В, R₁ = 2 Ом, = 24 В, R₂ = 6 Ом) і провідник з опором R = 16 Ом з’єднані, як показано на рис. 24. Визначити силу струму в батареях та резисторі.

4.21. Три резистори з опорами = 6 Ом, = 3 Ом і R ₃ = 2 Ом, а також джерело струму = 2, 2 В з’єднані, як показано на рис. 26. Визначити е.р.с. джерела, яке треба під’єднати в мережу між точками А і В, щоб у провіднику з опором R ₃ йшов струм силою I з = 1 А в напрямі, показаному стрілкою. Внутрішніми опорами джерел струму знехтувати.

4.22. Визначити різницю потенціалів між точками А і В (див. рис. 26), якщо = 8 В, = 6 В, =4 Ом, R ₂ = 8 Ом, R ₃ = 6 Ом. Внутрішніми опорами джерел струму знехтувати.

4.23. Визначити силу струму I ₃ в провіднику з опором R ₃ (рис. 27) і напругою на кінцях цього провідника , якщо = 6 В, = 8 В, =4 Ом, R ₂ = 8 Ом, R з = 6 Ом. Внутрішніми опорами джерел струму знехтувати.

4.24. Об’єм газу, який знаходиться між електродами іонізаційної камери, V = 0, 8 л. Газ іонізується рентгенівським випромінюванням. Сила струму насичення Інас= 6 нА. Скільки пар іонів утворюється за час t = 1 с в об’ємі V = 1 см³ газу? Заряд кожного іона дорівнює елементарному заряду.

4.25. На відстані d= 1см одна від одної розташовані дві пластини площею S = 400 см² кожна. Водень між пластинами іонізують рентгенівським випромінюванням. При напрузі U = 100 В між пластинами йде далекий від насичення струм силою 1 = 2мкА. Визначити концентрацію іонів одного знаку між пластинами. Заряд кожного іона вважати рівним елементарному заряду.

Рисунок 26 Рисунок 27

4.26. Посередині між електродами іонізаційної камери пролетіла частинка, яка рухалась паралельно електродам і створила на своєму шляху ланцюжок іонів. Через який час після прольоту частинки іони дійдуть доелектродів, якщо відстань між електродами d = 2 см, різниця потенціалів U = 6 кВ і рухливість іонів обох знаків в середньому дорівнює b = 1, 5 см²/Вс?

4.27. Визначити опір трубки довжиною l = 0, 5 м і площею поперечного перерізу S = 5 мм , якщо вона наповнена азотом, іонізованим так, що в об'ємі V = 1см знаходиться при рівновазі п = 10⁸ пар іонів. Іони одновалентні.

4.28. До електродів розрядної трубки, яка вміщує водень, прикладена різниця потенціалів U = 10 В. Відстань між електродами d = 25 см. Іонізатор створює в об’ємі V = 1 см водню n = 10 пар іонів за секунду. Визначити густину струму у трубці. Визначити також, яка частина сили струму створюється рухом позитивних іонів. Коефіцієнт рекомбінації

4.29. Повітря іонізується рентгенівським випромінюванням. Визначити питому провідність повітря, якщо в об’ємі V = 1см газу знаходиться при рівновазі п = 10⁸ пар іонів.

4.30. Азот між плоскими електродами іонізаційної камери іонізується рентгенівським випромінюванням. Сила струму, що тече через камеру I = 1, 5 мкА. Площа кожного електрода S = 200 см , відстань між ними l = 1, 5 см, різниця потенціалів U = 150 В. Визначити концентрацію п іонів між пластинками, якщо струм є далекий від насичення. Заряд кожного іона дорівнює елементарному заряду.