§ 26. Закон Ома для полной электрической цепи. КПД источника тока
Упражнение 19
1. Резистор с сопротивлением R = 2 Ом подключён к источнику тока с ЭДС = 5 В и внутренним сопротивлением r = 0,5 Ом. Определите силу тока в цепи и падение напряжения на внешнем и внутреннем участках электрической цепи.
2. Реостат подключён к источнику тока с ЭДС = 4 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом. Постройте график зависимости силы тока от сопротивления той части реостата, по которой проходит ток, I = I(R).
3. При подключении к источнику тока с ЭДС = 2,2 В резистора с сопротивлением R = 4,0 Ом сила тока в цепи I = 0,50 А. Определите силу тока при коротком замыкании источника тока.
4. На рисунке 133 представлен график зависимости силы тока в реостате от его сопротивления. Определите силу тока при коротком замыкании источника тока и его внутреннее сопротивление.
5. Определите полную мощность, развиваемую источником тока с внутренним сопротивлением r = 0,50 Ом, при подключении к нему резистора с сопротивлением R = 2,0 Ом, если напряжение на резисторе U = 4,0 В.
6. Спираль нагревательного элемента, сопротивление которой R = 38 Ом, подключена к источнику тока с ЭДС = 12 В и внутренним сопротивлением r = 2,0 Ом. Определите количество теплоты, которое выделится в спирали за промежуток времени t = 10 мин.
7. Два параллельно соединённых резистора, сопротивления которых R1 = 4,0 Ом и R2 = 6,0 Ом, подключили к источнику тока с ЭДС = 12 В и внутренним сопротивлением r = 0,60 Ом. Определите напряжение на резисторах и силу тока в каждом из них.
8. На рисунке 134 представлена схема электрической цепи, состоящей из источника тока, резистора и идеального вольтметра. Определите работу электрического тока на внешнем участке цепи за промежуток времени t = 10 мин и КПД источника тока.
9. На рисунке 135 представлена схема электрической цепи, состоящей из источника тока, ключа и трёх резисторов. Выберите из предложенного перечня три верных утверждения. Укажите их номера.
1) Полезную мощность тока на внешнем участке цепи при разомкнутом ключе можно определить по формуле .
2) Мощность, развиваемую сторонними силами источника тока при замкнутом ключе, можно определить по формуле .
3) Полезную работу тока на внешнем участке цепи при замкнутом ключе можно определить по формуле .
4) Работу сторонних сил источника тока при разомкнутом ключе можно определить по формуле .
5) КПД источника тока при разомкнутом ключе η = 80 %.
10. Вольт-амперная характеристика, построенная по результатам экспериментального исследования зависимости напряжения на реостате от силы тока в нём, представлена на рисунке 135.1. Определите силу тока при коротком замыкании источника тока и его ЭДС.
11. Для проведения экспериментального исследования была собрана электрическая цепь, состоящая из источника тока, ключа, соединительных проводов, реостата, амперметра и вольтметра. В ходе исследования зависимости напряжения на реостате от силы тока в нём была составлена таблица.
| U, В | 0,50 | 0,70 | 0,80 | 0,90 |
| I, А | 0,70 | 0,50 | 0,40 | 0,30 |
Определите ЭДС источника тока и его внутреннее сопротивление.
12. Модуль напряжённости электростатического поля плоского конденсатора, подключённого к источнику постоянного тока (рис. 135.2), Е = 3,0 . ЭДС источника тока
= 0,16 кВ, а его внутреннее сопротивление r = 5,0 Ом. Определите расстояние между обкладками конденсатора, если сопротивление резистора R = 15 Ом.
13. Электродвигатель в сети постоянного тока с напряжением U = 220 В потребляет ток силой I = 12 А. Сопротивление обмотки электродвигателя R = 5,0 Ом. Определите механическую мощность и КПД электродвигателя.
14. В электрический чайник налили воду и подключили к источнику тока с ЭДС = 140 В и внутренним сопротивлением r = 4,0 Ом. Вольтметр, подключённый к полюсам источника тока, показывает напряжение U = 120 В. Определите, на сколько увеличится температура воды за промежуток времени τ = 2,0 мин, если её объём V = 1,0 л и КПД чайника η = 70 %. Плотность воды ρ = 1,0 · 103
, удельная теплоёмкость воды c = 4,2 · 103
.