Участок электрической цепи представляет собой последовательно соединённые серебряную и алюминиевую проволоки. Через них протекает постоянный электрический ток силой 2 А. На графике показано, как изменяется потенциал на этом участке цепи при смещении вдоль проволок на расстояние x. Удельные сопротивления серебра и алюминия равны 0,016 мкОм⋅м и 0,028 мкОм⋅м соответственно.
Используя график, выберите все верные утверждения и укажите в ответе их номера.
1) Площадь поперечного сечения алюминиевой проволоки 7,84 ⋅ 10 –1 мм 2 .
2) Площадь поперечного сечения алюминиевой проволоки 3,92 ⋅ 10 –1 мм 2 .
3) Площади поперечных сечений проволок одинаковы.
4) В серебряной проволоке выделяется большая тепловая мощность, чем в алюминиевой.
5) В серебряной проволоке выделяется тепловая мощность 8 Вт.
Проволоки соединены последовательно, значит, через них течет одинаковый ток
На серебряной проволоке разность потенциалов на алюминиевой — Согласно закону Ома сопротивление серебряной проволоки алюминиевой проволоки —
Сопротивление проводника длиной l, площади поперечного сечения S и удельного сопротивления равно Поэтому площади поперечного сечения проволок
Площади поперечных сечений проволок разные, верным является утверждение 1.
Мощность, которая выделяется в проволоке, может быть найдена по формуле : на серебряной проволоке — на алюминиевой проволоке — Выделяющаяся мощность в серебряной проволоке больше, чем в алюминиевой, верными являются утверждения 4 и 5.
Замкнутое медное кольцо подвешено на длинных нитях вблизи катушки индуктивности, закрепленной на столе и подключенной к источнику постоянного тока (см. рисунок). Первоначально электрическая цепь катушки разомкнута. Как будет двигаться кольцо при замыкании цепи? Ответ поясните, используя физические закономерности.
1. При замыкании цепи катушки начинает изменяться поток вектора магнитной индукции через кольцо. По закону электромагнитной индукции в кольце возникает ЭДС индукции, появляется индукционный ток. В соответствии с правилом Ленца взаимодействие токов в кольце и в катушке приводит к тому, что кольцо отталкивается от катушки.
2. Затем кольцо возвращается в исходное положение, т. к. ток в катушке достигает максимального значения, вследствие чего поток вектора магнитной индукции через кольцо становится постоянным. Индукционный ток в отсутствии ЭДС индукции затухает. Кольцо перестаёт отталкиваться от катушки.
3. Индукционный ток в неподвижном кольце вблизи катушки с постоянным током равен нулю, магнитные свойства меди выражены слабо, поэтому, вернувшись в исходное положение равновесия, кольцо остаётся неподвижным.
Неразветвлённая электрическая цепь состоит из источника постоянного тока и внешнего сопротивления. Как изменятся при увеличении внутреннего сопротивления источника тока следующие величины: сила тока во внешней цепи, напряжение на внешнем сопротивлении, общее сопротивление цепи?
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
ЕЁ ИЗМЕНЕНИЕ
А) Сила тока во внешней цепи
Б) Напряжение на внешнем сопротивлении
В) Общее сопротивление цепи
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
А) По закону Ома сила тока в цепи где R — сопротивление внешней цепи, r — сопротивление источника тока. Из формулы видно, что при увеличении внутреннего сопротивления источника тока, сила тока в цепи уменьшится.
Б) Напряжение на внешнем сопротивлении При увеличении внутреннего сопротивления источника тока напряжение во внешней цепи упадёт.
В) Общее сопротивление неразветвлённой цепи При увеличении внутреннего сопротивления общее сопротивление цепи возрастёт.
Неразветвлённая электрическая цепь состоит из источника постоянного тока и внешнего сопротивления. Как изменятся при уменьшении внутреннего сопротивления источника тока следующие величины: сила тока во внешней цепи, напряжение на внешнем сопротивлении, общее сопротивление цепи?
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
ЕЁ ИЗМЕНЕНИЕ
А) Сила тока во внешней цепи
Б) Напряжение на внешнем сопротивлении
В) Общее сопротивление цепи
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
А) По закону Ома сила тока в цепи где R — сопротивление внешней цепи, r — сопротивление источника тока. Из формулы видно, что при уменьшении внутреннего сопротивления источника тока, сила тока в цепи увеличится.
Б) Напряжение на внешнем сопротивлении При уменьшении внутреннего сопротивления источника тока напряжение во внешней цепи возрастёт.
В) Общее сопротивление неразветвлённой цепи При уменьшении внутреннего сопротивления общее сопротивление цепи уменьшится.
Так сопротивление внешней цепи не изменяется, а внутреннее уменьшается, значит знаменатель формулы силы тока уменьшится по сравнению с событием до уменьшения внутреннего сопротивления
Знаменатель уменьшается — дробь увеличивается.
На рисунке изображена схема электрической цепи, включающей источник постоянного тока, идеальный вольтметр, ключ и резистор. Показание вольтметра при замкнутом ключе в 3 раза меньше, чем показание вольтметра при разомкнутом ключе.
Можно утверждать, что внутреннее сопротивление источника тока
1) в 3 раза больше сопротивления резистора
2) в 3 раза меньше сопротивления резистора
3) в 2 раза больше сопротивления резистора
4) в 2 раза меньше сопротивления резистора
Идеальным вольтметром называется вольтметр с бесконечным сопротивлением. Через такой вольтметр не может течь ток. Поэтому при разомкнутом ключе такой вольтметр измеряет ЭДС источника Когда ключ замыкают, через сопротивление R начинает течь ток, который можно найти из закона Ома для полной цепи: При замкнутом ключе вольтметр показывает напряжение на выводах источника (оно отлично от ЭДС, так как часть напряжения теперь падает на внутреннем сопротивлении источника), или что то же самое, вольтметр измеряет напряжение на сопротивлении Таким образом, во втором случае, вольтметр показывает напряжение Согласно условию, Следовательно, То есть, сопротивление источника тока в 2 раза больше сопротивления резистора.
Квадратная рамка со стороной l = 10 см подключена к источнику постоянного тока серединами своих сторон так, как показано на рисунке. На участке АС течёт ток I = 2 А. Сопротивление всех сторон рамки одинаково. В однородном магнитном поле, вектор индукции которого направлен перпендикулярно плоскости рамки, результирующая сила Ампера, действующая на рамку, F = 80 мН. Определите модуль вектора индукции магнитного поля В. Сделайте рисунок с указанием сил Ампера, действующих на все стороны рамки.
Сопротивления верхней и нижней частей рамки равны, поэтому ток в них одинаков и равен половине тока на участке AC. Для того чтобы найти направление сил Ампера, воспользуемся правилом левой руки. Изобразим все токи и действующие на рамку силы Ампера, токи изображены чёрным цветом, силы Ампера — красным (см. рис.).
Силы Ампера, действующие на боковые части рамки, компенсируются. На верхнюю часть рамки действует сила На нижнюю: Равнодействующая всех сил равна сумме этих двух сил Ампера: откуда
Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1−2, 2−3, 3−4, 4−1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле. Вектор магнитной индукции В направлен горизонтально вправо (см. рисунок, вид сверху). Куда направлена вызванная этим полем сила Ампера, действующая на проводник 1−2?
1) горизонтально влево
2) горизонтально вправо
3) перпендикулярно плоскости рисунка вниз
4) перпендикулярно плоскости рисунка вверх
Согласно правилу левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник с током, помещенный в магнитное поле». Мысленно проделав указанные действия, учитывая, что ток течет от к получаем, что сила Ампера, действующая на проводник 1−2 направлена перпендикулярно плоскости рисунка вверх.
Правильный ответ указан под номером 4.
А разве по правилу левой руки ток течёт не в сторону наблюдателя ( к нам )?
Ток не может течь к нам, ток течет по контуру, от «+» к «-«. Вы, наверное, имели в виду направление силы. В 3 и 4 вариантах слово «вертикально» означает не вдоль провода, а перпендикулярно плоскости рисунка, об этом помогают догадаться значки и .
Электрическая цепь, состоящая из четырёх прямолинейных горизонтальных проводников (1—2, 2—3, 3—4, 4—1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции которого В направлен от нас (см. рисунок, вид сверху). Куда направлена сила Ампера, действующая на проводник 1—2?
Для того, чтобы определить направление силы Ампера нужно воспользоваться правилом левой руки. Нужно расположить раскрытую ладонь так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление тока, тогда отставленный большой палец укажет направление силы Ампера. Ток в цепи направлен от положительного полюса к отрицательному, поэтому ток на участке 1—2 направлен сверху вниз. Следовательно, сила Ампера направлена горизонтально вправо.
Правильный ответ указан под номером 3.
Ответ под номером 3 является не правильным, т. к. 1. ток направлен вверх, 2. вектор магнитной индукции направлен от нас в плоскости рисунка. По правилу левой руки сила ампера направлена горизонтально влево, то есть правильный ответ 4.
На участке 1–2 ток направлен сверху вниз.
Электрическая цепь, состоящая из четырех прямолинейных горизонтальных проводников (1−2, 2−3, 3−4, 4−1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле. Вектор магнитной индукции В направлен горизонтально вправо (см. рисунок, вид сверху). Куда направлена (влево, вправо, к наблюдателю, от наблюдателя) вызванная этим полем сила Ампера, действующая на проводник 1−2? Ответ запишите словом (словами).
Согласно правилу левой руки: «Если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а вытянутые четыре пальца совпадали с направлением тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление силы, действующей на проводник с током, помещенный в магнитное поле». Мысленно проделав указанные действия, учитывая, что ток течет от к получаем, что сила Ампера, действующая на проводник 1−2 направлена к наблюдателю.
Электрическая цепь, состоящая из четырёх прямолинейных горизонтальных проводников (1—2, 2—3, 3—4, 4—1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции которого В направлен от нас (см. рисунок, вид сверху). Куда направлена (вправо, влево, к наблюдателю, от наблюдателя сила Ампера, действующая на проводник 1—2? Ответ запишите словом (словами).
Для того, чтобы определить направление силы Ампера нужно воспользоваться правилом левой руки. Нужно расположить раскрытую ладонь так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление тока, тогда отставленный большой палец укажет направление силы Ампера. Ток в цепи направлен от положительного полюса к отрицательному, поэтому ток на участке 1—2 направлен сверху вниз. Следовательно, сила Ампера направлена горизонтально вправо.
Электрическая цепь, состоящая из прямолинейных проводников (1–2, 2–3, 3–4) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, у которого вектор магнитной индукции направлен от наблюдателя (см. рисунок). Куда направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вызванная этим полем сила Ампера, действующая на проводник 2–3? Ответ запишите словом (словами).
Ток в цепи движется от положительного полюса к отрицательному. Значит, на участке 2–3 ток движется снизу вверх. По правилу левой руки получаем, что сила Ампера, действующая на проводник 2–3 направлена влево.
Электрическая цепь, состоящая из трёх прямолинейных проводников (2–3, 3–4, 4–1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, у которого вектор магнитной индукции направлен к наблюдателю (см. рисунок). Куда направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вызванная этим полем сила Ампера, действующая на проводник 4–1? Ответ запишите словом (словами).
Ток в цепи движется от положительного полюса к отрицательному. Значит, на участке 4–1 ток движется снизу вверх. По правилу левой руки получаем, что сила Ампера, действующая на проводник 4–1 направлена вправо.
Электрическая цепь, состоящая из четырёх прямолинейных горизонтальных проводников (1–2, 2–3, 3–4, 4–1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, направленном вертикально вниз (см. рисунок, вид сверху). Как направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вызванная этим полем сила Ампера, действующая на проводник 2–3? Ответ запишите словом (словами).
Ток на участке 2–3 направлен вниз, магнитное поле — от нас, значит, по правилу левой руки сила Ампера направлена вправо.
Электрическая цепь, состоящая из трёх прямолинейных проводников (1–2, 3–4, 4–1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, вектор магнитной индукции которого направлен к наблюдателю (см. рисунок). Как направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вызванная этим полем сила Ампера, действующая на проводник 3–4? Ответ запишите словом (словами).
Ток в цепи течёт от плюса к минусу. При помощи правила левой руки определим направление силы Ампера, действующей на проводник 3−4. Сила Ампера будет направлена влево.
Электрическая цепь, состоящая из четырёх прямолинейных горизонтальных проводников (1–2, 2–3, 3–4, 4–1) и источника постоянного тока, находится в однородном магнитном поле, направленном вертикально вниз (см. рисунок, вид сверху). Как направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вызванная этим полем сила Ампера, действующая на проводник 2–3? Ответ запишите словом (словами).
Ток на участке 2–3 направлен вниз, магнитное поле — от нас, значит, по правилу левой руки сила Ампера направлена вправо.
При подключении к источнику постоянного тока заряд на одной обкладке плоского электрического конденсатора равен q. Какой заряд будет на одной обкладке конденсатора с таким же диэлектриком и таким же расстоянием между обкладками, но в 4 раза меньшей площадью пластин при подключении к тому же источнику постоянного тока?
1)
2)
Заряд на обкладке конденсатора связан с электроемкостью и напряжением на нем соотношением Емкость плоского конденсатора определяется выражением: Отсюда получаем, что Таким образом, при прочих равных условиях на обкладке конденсатора с в 4 раза меньшей площадью пластин будет в 4 раза меньший заряд, то есть
В подключенном к источнику постоянного тока плоском конденсаторе при увеличении в 2 раза расстояния между обкладками энергия электрического поля
Энергия электрического поля внутри плоского конденсатора пропорциональна произведению емкости конденсатора и квадрата приложенного к нему напряжения: При увеличении расстояния между обкладками конденсатора в 2 раза, напряжение на конденсаторе не изменится, а емкость станет в два раза меньше: Следовательно, энергия электрического поля уменьшится в 2 раза.
Скажите пожалуйста, почему в этой и предыдущей задаче были использованы разные формулы, в чём разница?
Различие в том, что в предыдущей задаче конденсатор отключен от источника, а в
В задачах требуется определить, как меняется энергия конденсатора при увеличении расстояния между обкладками. Всегда надо стараться использовать такие формулы, в которых «меняется» минимальное количество величин. В данной задаче напряжение остается все время постоянным (оно равно напряжению на источнике), а вот заряд на пластины конденсатора при их раздвижении изменяется (он набегает с источника). Поэтому логично использовать формулу для энергии конденсатора . Тогда сразу понятно, как меняется эта величина при изменении емкости. Можно было бы использовать и вторую формулу , но тут надо еще понять, как меняется заряд при изменении емкости, то есть привлечь формулу , то есть по сути снова прийти к . В предыдущей задаче все наоборот, заряд пластин там измениться не может, так как ему неоткуда взяться, а вот напряжение изменяется, поэтому сразу приходит мысль о том, что луче взять формулу .
Резюмирую все выше сказанное:
В принципе достаточно помнить одну формулу для энергии (любую) и формулу, определяющую емкость конденсатора (). Все остальное можно получить. Однако, если Вы помните несколько вариантов, используя их можно избежать некоторой лишней мороки.
Но если мы высчитываем энергию по формуле CU^2/2, то почему учитываем только зависимость C от d, но не учитываем зависимость U от d: U=Ed?
Встречный вопрос: «А почему Вы не учитываете зависимость от ?»
Если конденсатор подключен к источнику, то напряжение между его обкладками остается постоянным, в этом и суть. А вот напряженность поля уменьшается при увеличении расстояния между обкладками.
Плоский воздушный конденсатор подключен к источнику постоянного тока. Как изменится заряд на обкладке конденсатора, если пространство между ними заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ?
Заряд на обкладке конденсатора связан с электроемкостью и напряжением на нем соотношением Емкость плоского конденсатора пропорциональна диэлектрической проницаемости диэлектрика, заполняющего пространство между его пластинами: Можно считать, что диэлектрическая проницаемость воздуха равна 1. Таким образом, если пространство между обкладками заполнить диэлектриком с диэлектрической проницаемостью заряд на обкладках увеличится в 2 раза.
на этом участке цепи при смещении вдоль проволок на расстояние x. Удельные сопротивления серебра и алюминия равны 0,016 мкОм⋅м и 0,028 мкОм⋅м соответственно.
на алюминиевой — 
Согласно закону Ома сопротивление серебряной проволоки 
алюминиевой проволоки — 
равно 
Поэтому площади поперечного сечения проволок
: на серебряной проволоке — 
на алюминиевой проволоке — 
Выделяющаяся мощность в серебряной проволоке больше, чем в алюминиевой, верными являются утверждения 4 и 5.
где R — сопротивление внешней цепи, r — сопротивление источника тока. Из формулы видно, что при увеличении внутреннего сопротивления источника тока, сила тока в цепи уменьшится.
При увеличении внутреннего сопротивления источника тока напряжение во внешней цепи упадёт.
При увеличении внутреннего сопротивления общее сопротивление цепи возрастёт.
Когда ключ замыкают, через сопротивление R начинает течь ток, который можно найти из закона Ома для полной цепи: 
При замкнутом ключе вольтметр показывает напряжение на выводах источника (оно отлично от ЭДС, так как часть напряжения теперь падает на внутреннем сопротивлении источника), или что то же самое, вольтметр измеряет напряжение на сопротивлении 
Таким образом, во втором случае, вольтметр показывает напряжение 
Согласно условию, 
Следовательно, 
То есть, сопротивление источника тока в 2 раза больше сопротивления резистора.
На нижнюю: 
Равнодействующая всех сил равна сумме этих двух сил Ампера: 
откуда 
к 
получаем, что сила Ампера, действующая на проводник 1−2 направлена перпендикулярно плоскости рисунка вверх.
направлен от наблюдателя (см. рисунок). Куда направлена относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вызванная этим полем сила Ампера, действующая на проводник 2–3? Ответ запишите словом (словами).
Емкость плоского конденсатора определяется выражением: 
Отсюда получаем, что 
Таким образом, при прочих равных условиях на обкладке конденсатора с в 4 раза меньшей площадью пластин будет в 4 раза меньший заряд, то есть 
При увеличении расстояния между обкладками конденсатора в 2 раза, напряжение на конденсаторе не изменится, а емкость станет в два раза меньше: 
Следовательно, энергия электрического поля уменьшится в 2 раза.
. Тогда сразу понятно, как меняется эта величина при изменении емкости. Можно было бы использовать и вторую формулу 
, но тут надо еще понять, как меняется заряд при изменении емкости, то есть привлечь формулу 
, то есть по сути снова прийти к 
). Все остальное можно получить. Однако, если Вы помните несколько вариантов, используя их можно избежать некоторой лишней мороки.
от 
?»
?
заряд на обкладках увеличится в 2 раза.