ПОСТІЙНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ

3.1 Сила струму

де -заряд, який проходить крізь деяку поверхню за проміжок часу .

3.2 Опір однорідного провідника сталого перерізу

де - питомий опір; - довжина провідника.

3.3 Залежність питомого опору від температури

,

де - питомі опори відповідно при і ; -температура, - температурний коефіцієнт опору.

3.4 Провідники у ел. колі можуть бути з'єднанні послідовно та паралельно.

При послідовному з'єднанні провідників струм через опори має однакову величину І.

Падіння напруги на кожному опорі:

U₁ = IR₁;U₂ = IR₂; U₃ = IR₃.

Якщо додати праву і ліву частини рівнянь, то одержимо:

U₁ + U₂ + U₃ = I(R₁ + R₂ + R₃)

Звідкивитікає, що для будь-якої n-ної кількості послідовно з’єднаних опорів загальний опір:

R = R₁ + R₂ + … + R_n

У разі паралельного з'єднання опорів загальний струм розгалужується на I₁, I₂,…I_n струми.

Падіння напруги на кожному опорі однакове: U₁ = U₂ = U₃ = U

I = I₁ + I₂ + I₃; I₁ = U₁ / R₁; I₂ = U₂ / R₂; I₃ = U₃ / R₃ è

У загальному випадку для n-ної кількості провідників загальний опір знаходять за формулою

3.5 Закон Ома:

§ для однорідної ділянки кола

§ для замкненого кола

3.6 Робота струму за час t

3.7 Для потужності електричного струму маємо

3.8 Закон Джоуля-Ленца про теплову дію електричного струму. Якщо електричний струм не виконує механічної роботи, то вся його енергія перетворюється в тепло

3.9 Правила Кірхгофа для розгалужених кіл

§ алгебрична сума сил струмів , що сходяться у вузлі, дорівнює нулеві:

§ у будь якому замкнутому контурі, довільно обраному в розгалуженому електричному колі, алгебрична сума добутків сил струмів на опори відповідних ділянок цього контуру дорівнює алгебричній сумі ЕРС , що зустрічаються у цьому контурі:

В цих сумах знак (+) береться тоді, коли з довільно вибраним напрямком обходу контуру співпадає довільно вибраний напрямок струму для дільниці, чи напрямок дії е.р.с. В противному випадку береться (-).

Для зображеної схеми рівняння 2-го закону Кірхгофа мають вид:

для контуру 1

для контуру 2 .

Приклад 3.1.

Визначити струм короткого замикання джерела струму, електрорушійна сила якого 12 В, якщо при підключенні до нього опору 3 Ом, через нього йде струм 3 А.

Розв’язання.

Використовуємо формулу закону Ома для повного кола:

,

де r – внутрішній опір джерела струму.

З цієї формули знаходимо внутрішній опір джерела струму:

.

При короткому замиканні зовнішній опір кола дорівнює нулю. Тоді

=12(А).

Відповідь: I_кз=12 А.

66Обчислити:

§ Загальний опір кола

§ силу струму в кожному з резисторів та в нерозгалуженій частині кола;

§ спад напруги на кожному з резисторів;

§ потужність, що розсіюється на кожному з резисторів;

§ загальну потужність кола.

Дані до задачі подано в таблиці за варіантами:

Варіант№	схема	R1,Ом	R2,Ом	R3,Ом	R4,Ом	R5,Ом
1.	1
2.	2
3.	3
4.	4
5.	5
6.	6
7.	7
8.	8
9.	9
10.	10
11.	1
12.	2
13.	3
14.	4
15.	5
16.	6
17.	7
18.	8
Варіант№	схема	R1,Ом	R2,Ом	R3,Ом	R4,Ом	R5,Ом
19.	9
20.	10
21.	1
22.	2
23.	3
24.	4
25.	5
26.	6
27.	7
28.	8
29.	9
30.	10
31.	1

Отримані дані занести до таблиці

Елемент	Опір R,Ом	Напруга	Сила струму I, А	Потужність P,Вт
R1
R2
R3
R4
R5
Rзаг

67Опір вольфрамової нитки електричної лампи при 20 дорівнює 20 Ом. Опір тієї ж нитки у робочому стані 188 Ом. Яка температура накалювання нитки? (1700 ).

68Яким має бути діаметр залізного дроту, щоб, замкнув їм елемент з ЕРС 1.5В і внутрішнім опором 0.2 Ом, отримати силу струму 0.6А? Довжина провідника дорівнює 5м.(0.53мм).

69Шість елементів з ЕРС 1.1В і внутрішнім опором 3 Ом кожний з’єднують по два послідовно у три паралельні групи. Визначити силу струму у зовнішньому колі, якщо її опір дорівнює 2Ом.(0.55А)

70Скільки акумуляторів з ЕРС 2.1В і внутрішнім опором 0.2 Ом кожен необхідно з єднати у батарею послідовно, щоб у провіднику з опором 6 Ом отримати силу струму 1.5А?(5)

71Джерело електричної енергії з внутрішнім опором 0.5 Ом замкнуто нікеліновим провідником, довжина якого дорівнює 12.5м, а площа поперечного перерізу 0.5мм . Визначити силу струму у колі і ЕРС джерела струму, якщо напруга на його затискачах дорівнює 5.25В.(0.5А, 5.5В)

72Необхідно виготовити реостат, розрахований на 6 Ом, з нікелінового дрота діаметром 0.8мм. Якої довжини необхідний провідник? Яким буде падіння напруги на повністю увімкненому реостаті при силі струму 1.5А?

73Ніхромовий дріт, опір якого дорівнює 24 Ом, має довжину 4.8м. Визначити діаметр дроту.

74Визначити опір та довжину нікелінового дроту, маса якого дорівнює 88г, та площа поперечного перерізу складає 0.5мм².

75Знайти опір повністю ввімкнутого реостата, що уявляє собою 80 витків нікелінового дроту. Діаметр одного витка дорівнює 3см, діаметри проволоки дорівнює 0.8мм. Визначити довжину дроту.

76Нагрівальний елемент із фехралю при 18°С має опір 15 Ом. При якій температурі його опір дорівнюватиме 153 Ом.

77Опір вольфрамової ниті електричної лампи при 20°С дорівнює 20 Ом. Опір тієї ж ниті в робочому стані – 188 Ом. Яка температура накалювання ниті?

78Опір реостата при 20°С дорівнює 15 Ом. На скільки збільшиться опір реостата, якщо він нагріється до температури 100°С? Обмотка реостата виконана з константану.

79Скільки витків манганінової проволоки, площа поперечного перерізу якої 0.7мм², необхідно навити на циліндричний каркас діаметром 2см, щоб отримати опір котушки 1 Ом.

80Для виготовлення мідного дроту, опором 16.8 Ом, використано 4.45кг міді. Яка довжина дроту та площа його поперечного перерізу?

81Амперметр, опір якого R=0,15 0м, зашунтували опором R₁=0,03 0м. Знайти силу струму в колі I₁, якщо амперметр показує I=7 А.

82Вольтметр, призначений для вимірювання напруг до U=75 мВ, має опір R=5 Ом. Який додатковий опір R₁ потрібно під’єднати до вольтметра, щоб він міг вимірювати напруги до U₁=300 В?

83Яка довжина ніхромового дроту l потрібна для того, щоб виготовити нагрівник потужністю P=1 кВт, розрахований на напругу U=220 Вт? Площа перерізу провідника S=4´10^{-10 м2}, питомий опір ніхрому r=1,1¹⁰ –10 Ом´м.

84Елемент з електрорушійною силою e=1,5 В має внутрішній опір r=0,5 Ом. Знайти К.К.Д. елемента при силі струму I=2 А.

85Дві лампочки потужністю 25 Вт і 40 Вт розраховані на напругу 110 В кожна, сполучені послідовно і увімкнуті в мережу з напругою 220 В. Визначити потужність, яку споживає кожна лампочка. Зміну опору лампочок при зміні їх температури не враховувати.

86Дві концентричні провідні сфери радіусами R₁=20 см і R₂=50 см заряджені відповідно однаковими зарядами q=100 нКл. Визначити енергію електростатичного поля W між цими сферами.

87Сила струму в провіднику рівномірно наростає від І_о=О A до І=2 А протягом t=5 с. Визначити заряд q, що пройшов по провіднику.

88Визначити густину струму r, якщо за час t=2 с через провідник площею перерізу S=1,6 мм² пройшло n=2´10¹⁹ електронів.

89Електрична плитка потужністю P=1 кВт з ніхромовою спіраллю призначена для включення в електричну сітку з напругою U=220 В. Скільки метрів l дроту діаметром D=0,5 мм потрібно взяти для виготовлення спіралі, якщо температура дроту дорівнює T=900° С? Питомий опір ніхрому (при температурі 0^oС r₀ = 1 мкОм´м, а температурний коефіцієнт опору a = 0,4´10^-3 К^-1).

90Сила струму у провіднику змінюється з часом згідно закону І=6+4t, де І вимірюється у амперах, час t в секундах. Яка кількість електрики проходить через поперечний переріз за час від t=2c до t=5c.

91Сила струму у провіднику змінюється з часом згідно закону І=5+3t, де І вимірюється у амперах, час t в секундах. Яка кількість електрики проходить через поперечний переріз за час від t=3c до t=8c.

92Сила струму у провіднику змінюється з часом згідно закону І=3+8t, де сила струму І вимірюється у амперах, час t в секундах. Яка кількість електрики проходить через поперечний переріз за час від t=3c до t=8c.

93Сила струму у провіднику змінюється з часом згідно закону І=5t+3t², де сила струму І вимірюється у амперах, час t в секундах. Яка кількість електрики проходить через поперечний переріз за час від t=3c до t=8c.

94Сила струму в провіднику опором 10 Ом за час 50с рівномірно наростає від 5А до 10А. Визначити кількість теплоти, що виділяється за цей час у провіднику.

95Сила струму в провіднику з часом змінюється за законом , де . Визначити кількість теплоти, що виділяється за 10с у провіднику.

96Сила струму в провіднику з часом змінюється за законом . Знайти заряд Q,що проходить через поперечний переріз провідника за час t, що дорівнює половині періоду T, якщо початкова сила струму , циклічна частота с^-1.

97Сила струму у провіднику змінюється з часом згідно з рівнянням , де сила струму вимірюється в амперах, а час t в секундах. Яка кількість електрики проходить через поперечний переріз провідника за час від 2с до 8с.

98У колі, зображеному на рисунку, =1,5В, =1В, =100Ом, R₂=50Ом, R₃=80Ом. Знайти силу струму, що проходить крізь резистор .

99 Три елементи ( =2В, =4В, =6В) і три резистори ( =40Ом, R₂=60Ом, R₃=80Ом) з'єднані, як показано на рисунку. Визначити силу струму у всіх ділянках кола. Внутрішнім опором елементів знехтувати.

100Два елемента з ЕРС 1,6В і 1,3В і внутрішнім опором відповідно 1Ом і 0,5Ом з'єднано, як показано на рисунку. Визначити струми у всіх розгалуженнях.

101У даному колі розрахувати струми, які течуть через опори. Опором джерел струму і з'єднувальних дротів знехтувати.
а) прийняти =100Oм, R₂=200Om, R₃=300Om, = 1В, =2В, =3В.
б) прийняти =200Ом, R₂=300Ом, R₃=400Ом, =1В, =2В, =1.5В.

102На малюнку надана схема електричного кола сталого струму. Визначити значення і напрям струмів, які проходять через опори.

Варіанта) =10В, =25В =36В, =10Om, R₂=70Om, Ом;(малюнок ).Внутрішній опір джерел струму не враховувати.

Варіант б) =10В, =30В, =10Ом, =20Ом, R=100Om;(малюнок б).

Варіант в) =20В, =42В,

=20Ом, г₂=40Ом, R=260Ом; (малюнок б).

Поиск по сайту: