Законы постоянного тока (852555), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Если уменьшить в два раза напряженность электрического поля в проводнике, то плотность токаувеличится в 4 раза,уменьшится в два раза,уменьшится в 4 раза,увеличится в два раза,не изменится.РешениеЛокальный закон Ома имеет вид) */ρ.Следовательно, при уменьшении в два раза напряженности электрического поля в проводнике плотность тока также уменьшится в два раза.13. Зависимость удельного сопротивления металлического проводника от температуры соответствует графику…1.РешениеТак как зависимость удельного сопротивления от температуры имеет видρρF 1αρF 1α H273ρF 1α 273αH ,то правильный график – на первом рисунке.14.

Напряжение на концах медного провода диаметром d и длиной l равно U. Приувеличении напряжения в 4 раза удельная тепловая мощность тока …увеличится в 16 раз,увеличится в 4 раза,не изменится,уменьшится в 16 раз.РешениеУдельная мощность тока, это мощность, выделяемая на единице объемапроводника. С учетом определения мощности тока на однородном участке цепи, закона Ома для участка цепи и формулы для сопротивления проводникаUlP = UI , I = , R = ρRSполучаемP UI U 2SU2====.Sl Sl SlR S ρl 2 ρl 238Так как U ′ = 4U , тоP′ U ′2U2P= 2 = 16 2 = 16 .Sl ρlρlSl15. Напряжение на концах медного провода диаметром d и длиной l равно U.Если взять медный провод диаметром d, но длиной 2l и увеличить напряжениев 4 раза, то среднее время дрейфа электронов от одного конца проводника додругого …не изменится,увеличится в 4 раза,увеличится в 2 раза,уменьшится в 4 раза.РешениеВремя, которое требуется в среднем для того чтобы электроны продрейфовали на расстояние l, определяется соотношениемlt=,υгде υ – средняя скорость упорядоченного движения (дрейфа) электронов.Формула, связывающая силу тока со средней скоростью упорядоченного движения носителей тока, имеет видI = jS = q0 n υ S ,где q0 – модуль заряда электронов (в данном случае), n – их концентрация, S –площадь поперечного сечения проводника.

С учетом закона Ома для участкацепи и формулы для сопротивления проводникаUlI = , R=ρ .RSприравнивая выражения для силы тока, получаем выражение для средней скорости направленного движения электроновUUили υ =q0 n υ S =.lρnlq0ρSИз выражения следует, что υ не зависит от диаметра провода. Тогда времядрейфаlll2t=== ρnq0 .UυUρnlq0Таким образом, если взять медный провод диаметром d, но длиной 2l и увеличить напряжение в 4 раза, то среднее время дрейфа электронов от одного концапроводника до другого не изменится t ′ = t , так как39l ′2 (2l )2 l 2== .U ′ 4U U16. Электропроводка должна выполняться из достаточно толстого провода,чтобы он сильно не нагревался и не создавал угрозы пожара. Если проводкарассчитана на максимальную силу тока 16 А и на погонном метре проводадолжно выделяться не более 2 Вт тепла, то диаметр медного провода (с учетомтого, что удельное сопротивление меди равно 17 нОм·м) равен …..

1,7 мм.РешениеПо определению мощность тока на сопротивлении, закон Ома для однородного участка цепи и зависимость сопротивления проводника от его удельного сопротивления и размеров имеют видllP = UI , U = IR, R = ρи P = I 2ρ .SSТогда мощность, выделяющаяся на погонном метре провода,P I 2ρ 4 I 2ρ==.lSπd 2Отсюда диаметр проводаd = 2Iρ17 ⋅ 10−9= 2 ⋅ 16= 1,66 ⋅ 10−3 = 1,7 мм.π( P / l )3,14 ⋅ 217. Два проводника, изготовленные из одного материала, равной длины, но разного сечения (S1 > S2), включены последовательно в цепь. Напряженность электрического поля …больше в проводнике с сечением S1,больше в проводнике с сечением S2,одинакова в обоих проводниках,в проводнике с сечением S2 может быть как больше, так и меньше.РешениеВ последовательной цепи сила тока I одинакова, а плотность силы тока jразная, так какII( S1 > S2 ).j1 = < j2 =S1S2Из локального закона Ома ( j = σE ) следует, чтоE1 =j1IjI.=< E2 = 2 =σ σS1σ σS 240Можно доказать другим способом.

Так какU = El и U = RI = ρгде l − длина проводника, тоE=U RI==llρlI,SlIS = ρI = I .lS σS18. Маленьким электрокипятильником можно вскипятить в автомобиле стакан воды для чая или кофе. Напряжение аккумулятора 12 В. Если он за 5 мин нагревает200 мл воды от 10 до 100°С, то сила тока (в А), потребляемого от аккумулятора,равна … (теплоемкость воды равна 4200 Дж/кг.К)21,12,6,0,079,0,048.РешениеСогласно закону Джоуля – Ленца Q = A = UIt . Приравнивая это количествотеплоты к количеству теплоты Q = cm∆t , необходимому для нагревания воды дотемпературы кипения, получимUIt = cm∆t .Тогдаcm∆t cρV ∆t4200 ⋅ 103 ⋅ 0,2 ⋅ 10−3 ⋅ 90I==== 21 A.UtUt12 ⋅ 30041.

Характеристики

Список файлов книги