Закони постійного струму (лаб). Мета: розв’язання…

Закони постійного струму (Лаб).

Мета: розв’язання задач з визначення характеристик сталого струму.

Студент повинен знати та вміти: основні поняття щодо сталого струму, закон Ома для ділянки кола та повного кола, опір провідників, види з’єднань провідників, Вміти розв’язувати задачі згідно розглядуваної теми.

Для застосування розділу „Електричний струм” до розв’язання задач необхідно повторити і засвоїти такі поняття: закони Ома для ділянки кола та повного кола, опір, напруга, е. р.с. джерела, закони постійного струму для послідовного і паралельного з’єднання.

Задача 1. По мідному дроту з поперечним перерізом 1 мм2 йде струм 1А, при цьому температура дроту 57оС. Враховуючи, що електронний газ підпорядковується розподілу Максвелла, визначити середні величини теплової і направленої швидкостей вільних електронів.

Дано: Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...

Аналіз і рішення. Якщо електронний газ підпорядковується розподілу Максвелла, то середня теплова швидкість Vт =Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... , (1) де k — постійна Больцмана; Т — абсолютна температура по Кельвіну; mе = 9,1Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... г — маса електрона. Провівши розрахунок, одержуємо Vт =1,1Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... .

Спрямована швидкість Vнапр може бути визначена зі співвідношення: Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...G =Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... . (2)

Тут g — густина струму, що протікає по дроту; Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... — концентрація вільних електронів; Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... =1,6Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... Кл — заряд електрона. З умови задачі знаходимо густину струму: g=Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... .

Концентрацію електронів можна оцінити з таких розумінь: густина міді Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...R» 9Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...;

Молекулярна вага її Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...; отже, у 1см3 утримується приблизно Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...Грам-моля. Мідь — елемент першої групи, володіє одним валентним електроном, тому концентрація вільних електронів Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... — число Авогадро. Підставимо отримані значення g,Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... і Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... у формулу (2) і зробимо обчислення: Vнапр = Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання.... Отримані результати наочно показують, що спрямована швидкість дуже мала в порівнянні із середньою тепловою. У дійсності, електронний газ підпорядковується статистиці Фермі. Це значить, що енергія вільних електронів дискретна, на кожному енергетичному рівні може знаходитися одночасно тільки два електрони і навіть при Т = 0оК електрони мають енергію, при цьому максимальна енергія, так звана енергія Фермі, має розмір 10еВ. Тому середня теплова швидкість, розрахована по Фермі, виявиться більше обчисленої величини(10 еВЗакони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... ерг, що відповідає «електронній температурі» Те =100000 К.

Задача 2. Оцінити відношення концентрації вільних електронів у металах нікель-платина, якщо електрорушійна сила такої термопари, що відповідає різниці температур спаїв у 1о К, дорівнює — 15 Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... Дано: Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...

Визначити: Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...

Аналіз і рішення. Розмір термо-е. р. с. визначається співвідношенням Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... (1) де Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... — концентрації електронів у металах, що контактують; Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... — різниця температур між спаям; Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... — постійна Больцмана; Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...— заряд електрона. В умові задачі дана електрорушійна сила, що виникає при різниці температур Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...Т=1о. Отже, Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... звідки Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... Те, що концентрація електронів нікелю менше, ніж платини, можна було визначити відразу за знаком е. р.с. (Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... Виходить що, у конкретному випадку нікель заряджається негативно, тобто віддає менше електронів, чим одержує; платина заряджається позитивно: віддає електронів більше, ніж одержує.

Задача 3.

Сила струму в резисторі лінійно наростає за 4 із від 0 до 8А. Опір резистора 10 Ом. Визначити кількість теплоти, що виділилося в резисторі за перші 3 с.

Дано: Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... R = 10 Ом. Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...

Аналіз і рішення. Так як сила струму змінюється з часом, то закон Джоуля-Ленца запишемо у вигляді (Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...) (1). Сила струму є функцією від часу, тому Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... (2), де Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... — коефіцієнт пропорційності, чисельно рівний збільшенню струму в одиницю часу Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... Отже,Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... (3)

Підставивши числові значення у формулу (3), одержимо Q = 853 Дж.

Відповідь: Q = 853 Дж.

Задача 4. Батарея складається з 5 послідовно сполучених елементів. Е. р.с. кожного 1,4В, внутрішній опір кожного 0,3 Ом. При якому струмі корисна потужність батареї дорівнює 8Вт? Визначити найбільшу корисну потужність батареї.

Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... І =? Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...

Аналіз і рішення. Корисна потужність батареї Рп =I2R, (1) де R — опір зовнішнього кола, I — сила струму, що протікає у колі і визначається за законом Ома Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...: (2) Тут nEі — е. р.с., а nrі — внутрішній опір n послідовно сполучених елементів. Знайдемо із (1): Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... і підставивши цей вираз в (2), отримаємо Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... (3) або Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... (4). Перетворимо вираз (4), одержимо квадратне рівняння щодо I: Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... Розв’язуючи квадратне рівняння, знайдемо Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... Підставимо числові значення і отримаємо I1 = 2,66А;

I2 = 2A. Для того щоб визначити найбільшу корисну потужність батареї, знайдемо залежність її від зовнішнього опору. Підставимо в рівняння (1) вираз (2): Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... (5) З цієї формули випливає, що при постійних розмірах Ei і ri потужність є функцією одної змінної — зовнішнього опору R. Відомо, що ця функція має максимум, якщо Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... або Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... (6) Таким чином, задача зводиться до знаходження опору зовнішнього кола. З розв’язку рівняння (6) випливає R=nrі. Підставляючи знайдені значення R у формулу (5), маємо Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання.... Провівши обчислення одержимо Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання....

Відповідь: Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання....

Задача № 5

Два елементи з е. р.с. 1,8В і 1,4В з’єднані послідовно і замкнуті на деякий зовнішній опір R. Вольтметр із великим опором, приєднаний до клем другого елемента, показує різницю потенціалів 0,6В, при цьому «плюс» вольтметра залучений до позитивного полюса елемента. Рис.12.

Визначити показання вольтметра при переключенні полюсів другого елемента.

Рис.12,б

Рис.11а

+

V

R

I2

+

V

R

I2

Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...

Аналіз. Показання вольтметрів, як відомо, дорівнюють різниці потенціалів між точками приєднання вольтметра. Застереження, зроблене в умові задачі, показує, що в першому випадку (рис. 12а) потенціал точки 2 більше, ніж точки 1. Різниця потенціалів j2 — j 1 буде менше, ніж e2, на величину добутку Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...( тут Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... — сила току, Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... — внутрішній опір елементів). При переключенні полюсів другого елемента напрямок струму в ланцюзі не зміниться, тому що e1>e2 , але тепер струм через другий елемент буде йти від «+» до «-». Це свідчить, що в схемі (рис. 12,б) потенціал точки 1 буде більше, ніж точки 2, і кулонівське поле буде сильніше стороннього, тобто різниця потенціалів j 1- j 2 буде більшою, ніж e2.. Отже, при переключенні полюсів другого елемента прийдеться переключити і вольтметр, і показання V2 , будуть більше величини e2. Різниця між показаннями вольтметра і е. р.с. елемента буде дорівнювати добутку i2r2 ( i2 — сила струму в другій схемі). Оскільки в цьому випадку елементи включені назустріч один одному, i2<i1 і різниця між показаннями вольтметра і е. р.с. елемента буде менше, ніж у першому випадку.

Роз’вязання. Використаємо узагальнений закон Ома до ділянки 1e22 в обох схемах:

Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... j1 — j 2 + e 2 Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... j1 — j2 — e2. (1)

Відповідно до сказаного вище в першому випадку j 1 — j2 = — U1

В другому випадку j 1 — j2 = U2 (2) Проводимо відповідну підстановку і візьмемо відношення рівнянь (1), тоді отримаємо

Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... (3)

Відношення струмів знайдемо за законом Ома для повного кола:

на схемі а) Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...= e1 + e2

на схемі б) i2Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... = e1 — e2 (4)

Де Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...— сумарний опір усього кола, однаковий в обох схемах. Розділивши рівняння (4) одне на інше, знайдемо

Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання.... (5)

Підставивши рівність (5) у співвідношення (3) і провівши розрахунок, визначимо Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... U2=1,5В.

Задача 6. Батарея складається з 5 послідовно сполучених елементів. Е. р.с. кожного 1,4В, внутрішній опір кожного 0,3 Ом. При якому струмі корисна потужність батареї дорівнює 8Вт? Визначити найбільшу корисну потужність батареї.

Аналіз і рішення. Корисна потужність батареї Рп =I2R, (1) де R — опір зовнішнього кола, I — сила струму, що протікає у колі і визначається за законом Ома

Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...: (2)

Тут nEі — е. р.с., а nrі — внутрішній опір n послідовно сполучених елементів. Знайдемо із (1): Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... і підставивши цей вираз в (2), отримаємо

Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... (3) або Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... (4).

Перетворимо вираз (4), одержимо квадратне рівняння відносно I:

Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...

Розв’язуючи квадратне рівняння, знайдемо Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...

Підставимо числові значення і отримаємо I1 = 2,66А; I2 = 2A.

Для того щоб визначити найбільшу корисну потужність батареї, знайдемо залежність її від зовнішнього опору. Підставимо в рівняння (1) вираз (2):

Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... (5)

З цієї формули випливає, що при сталих розмірах Ei і ri потужність є функцією однієї змінної — зовнішнього опору R. Відомо, що ця функція має максимум, якщо Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання... або Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання...(6)

Таким чином, задача зводиться до знаходження опору зовнішнього кола.

З розв’язку рівняння (6) випливає R=nrі. Підставляючи знайдені значення R у формулу (5), маємо Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання....

Провівши обчислення одержимо Закони постійного струму (Лаб). Мета: розв’язання....

Реферати

  • реологические свойства продукт
  • технологические дефекты первичной переработке мяса
  • применение ферментов в пищевых технологиях
  • водно дисперсная система организма
  • термины, характеризующие твердую консистенцию продуктов
  • определение клейковины в муке
  • Клиент для комментариев WordPress
Tagged with: , , , , ,
Posted in Фізика
Перелік предметів:
  1. Інформаційні технологіі в галузі
  2. Інформаційні технологіі в системах якості стандартизаціісертифікаціі
  3. Історія української культури
  4. Бухоблік у ресторанному господарстві
  5. Діловодство
  6. Мікропроцесорні системи управління технологічними процесами
  7. Науково-практичні основи технологіі молока і молочних продуктів
  8. Науково-практичні основи технологіі м’яса і м’ясних продуктів
  9. Організація обслуговування у підприємствах ресторанного господарства
  10. Основи наукових досліджень та технічноі творчості
  11. Основи охорони праці
  12. Основи підприємницькоі діяльності та агробізнесу
  13. Політологія
  14. Технологічне обладнання для молочноі промисловості
  15. Технологічне обладнання для м’ясноі промисловості
  16. Технологічний семінар
  17. Технологія зберігання консервування та переробки молока
  18. Технологія зберігання консервування та переробки м’яса
  19. Технологія продукціі підприємств ресторанного господарства
  20. Технохімічний контроль
  21. Технохімічний контроль
  22. Управління якістю продукціі ресторанного господарства
  23. Вища математика 3к.1с
  24. Вступ до фаху 4к.2с.
  25. Загальні технології харчових виробництв
  26. Загальна технологія харчових виробництв 4к.2с.
  27. Мікробіологія молока і молочних продуктів 3к.1с
  28. Математичні моделі в розрахунках на еом
  29. Методи контролю харчових виробництв
  30. Основи фізіології та гігієни харчування 3к.1с
  31. Отримання доброякісного молока 3к.1с
  32. Прикладна механіка
  33. Прикладна механіка 4к.2с.
  34. Теоретичні основи технології харчових виробництв
  35. Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса
  36. Фізика
  37. Харчові та дієтичні добавки
  38. Фізичне виховання 3к.1с

На русском

  1. Методы контроля пищевых производств
  2. Общая технология пищевых производств
  3. Теоретические основы технологий пищевых производств
  4. Технология хранения, консервирования и переработки мяса
LiveInternet