Вопрос № 86056: 9. При подключении к источнику тока с ЭДС 15 В резистора с сопротивлением 15 Ом КПД источника 75%.
Какую максимальную мощность во внешнюю цепь может отдать данный источник?
Ответ: 168.75 Вт.
40. Катушка из медной проволоки (=1,67&...
Вопрос № 86.056
9. При подключении к источнику тока с ЭДС 15 В резистора с сопротивлением 15 Ом КПД источника 75%.
Какую максимальную мощность во внешнюю цепь может отдать данный источник?
Ответ: 168.75 Вт.
40. Катушка из медной проволоки (=1,6710-8 Омм) диаметром 1 мм вращается так, что средняя линейная скорость ее витков равна V=300 м/с. При резком торможении через баллистический гальванометр прошел заряд Q=810-8 Кл. Определить удельный заряд электрона.
Ответ: = = 1,761011 Кл/кг.
56. Плоский конденсатор заполнен диэлектриком с диэлектрической проницаемостью =4 и удельным сопротивлением =1109 Омм. Конденсатор подключен к источнику с ЭДС U=100 В и внутренним сопротивлением =1 кОм. Найти сопротивление и напряженность электрического поля в конденсаторе, если его емкость С=5 мкФ, а расстояние между пластинами =1,5 см.
Ответ: R = 0/C = 7,1 кОм; E = 5,8 кВ/м.
74. При напряжении в сети U1=120 В вода в электрическом чайнике закипает через t1=20 мин., при напряжении U2=110 В через t2=28 мин. Через какое время закипит вода, если напряжение в сети упадет до U3=100 В? Потери тепла от чайника в окружающее пространство пропорциональны времени нагревания, начальная температура и масса воды во всех случаях одинаковы.
Ответ: t3 = мин.
101. При зарядке аккумулятора током 2 А напряжение на его зажимах 14 В. При разрядке этого аккумулятора током 1 А напряжение на его зажимах 11 В. Найти ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора.
Ответ: 12 В; 1 Ом.
56. Емкость конденсатора:
C=E*E0*S/d;
E0=8.85*10^-12 Ф/м;
d - расстояние между пластинами.
r0 – удельное сопротивление
Е – диэлектрическая проницательность.
R=r0*d/S
d=E*E0*S/C;
R=r0*E*E0/C;
ЭДС=I/(R+r); I=ЭДС*(R+r);
E=U/d; U=I*R;
E= ЭДС*(R+r)*R/d;
101. Когда заряжают аккумулятор током, то токи складываются:
U1=(I+I1)/r;
Когда разряжают током, то отнимаются:
U2=(I-I2)/r;
Поделим напряжения:
U1/U2=(I+I1)/(I-I2);
U1*I-U1*I2=U2*I+U2*I1;
Подставляем числовые значения:
14*I-14=11*I+22;
3*I=36;
I=12 A;
r=(I+I1)/U1; r=14/14=1 Ом;
ЭДС=I/r=12/1=12 В;
Ответ отправил: Сухачев Павел Александрович (статус: 4-ый класс)
Ответ отправлен: 09.05.2007, 13:33 Оценка за ответ: 5
Отвечает: SFResid
Здравствуйте, Житина Кристина Сергеевна!
9. Выходное напряжение источника с ЭДС E и внутренним сопротивлением Rи, согласно 2-му закону Кирхгофа, равно:
U = E - I*Rи (1), где I - ток нагрузки, определяемый через сопротивление нагрузки R по закону Ома: I = U/R (2). Мощность, отдаваемая во внешнюю цепь P равна: P = U*I (3), а мощность, расходуемая источником равна E*I. КПД источника соответственно равен U/E, или, с учётом (1) и (2): КПД = R/(R + Rи), откуда Rи = R*(1 - КПД)/КПД (4).
Доказано, что мощность, отдаваемая во внешнюю цепь, достигает максимума, когда R = Rи и, соответственно U = E/2, а значение максимальной мощности Pм = E^2/(4*Rи) (5).
Подставив цифры из условия задачи, получаем:
Из (4) - Rи = 15*(1 – 0.75)/0.75 = 5 Ом; из (5) - Pм = 15^2/(4*5) = 11.25 Вт, что не совпадает с ответом. Повидимому, где-то ошибка в условии задачи; можно убедиться, что указанное в ответе значение максимальной мощности Pм = 168.75 Вт получается при R = 1 Ом.
74. «Потери тепла от чайника в окружающее пространство пропорциональны времени нагревания» - значит, средняя величина мощности этих потерь W постоянна и одинакова во всех трёх случаях; "начальная температура и масса воды во всех случаях одинаковы" - значит, одинаково и кол-во энергии Q, затраченное на нагрев. Мощность, отдаваемую нагревательным элементом чайника при напряжении в сети U1=120 В обозначим P1. Введём также обозначения : C2 = (U2/U1)^2, C3 = (U3/U1)^2 (напоминаю, что мощность, отдаваемая
нагревательным элементом чайника пропорциональна квадрату напряжения в сети), k2 = t2/t1, k3 = t3/t1. Для первого случая имеем:
P1*t1 = Q + W*t1 (1)
Для второго случая:
P1*C2*t2 = Q + W*t2, или:
P1*C2*k2*t1 = Q + W*k2*t1 (2)
Вычтя (1) из (2), получим: P1*t1*(C2*k2 - 1) = W*t1*(k2 - 1), откуда:
W = P1*(C2*k2 - 1)/(k2 - 1), или, введя коэффициент Aw = (C2*k2 - 1)/(k2 - 1) (3):
W = P1*Aw (4). Значение Q теперь можно получить из (1) и (4):
Q = t1*(P1 - W) = t1*(P1 - P1*Aw) = t1*P1*(1 - Aw), или, аналогично Q = P1*t1*Aq
Для третьего случая:
P1*C3*k3*t1 = Q + W*k3*t1, или: P1*C3*k3*t1 = P1*t1*Aq + P1*Aw*k3*t1, или, сократив на P1*t1: C3*k3 = Aq + Aw*k3 (5), откуда k3 = Aq/(C3 - Aw)
Подставляем числа: C2 = (110/120)^2 = 0.826446281; k2 = 28/20 = 1.4;
Aw = (0.826446281*1.4 - 1)/(1.4 - 1) = 0.392561983;
Aq = 1 - 0.392561983 = 0.607438017; C3 = (100/120)^2 = 0.694444444;
k3 = 0.607438017/(0.694444444 - 0.392561983) = 2.0121673;
t3 = t1*k3 = 20*2.0121673 = 40.24334601 мин.
101. При зарядке Uз = E + Iз*Rв. (1)
При разрядке Uр = E - Iр*Rв. (2). Вычитаем (2) из (1):
Uз - Uр = Rв*(Iз + Iр); Rв = (Uз - Uр)/(Iз + Iр) = (14 - 11)/(2 + 1) = 1 Ом.
Подставляем в (2): E = Uр + Iр*Rв = 11 + 1*1 = 12 В.
Ответ отправил: SFResid (статус: Студент)
Ответ отправлен: 10.05.2007, 11:35
