Глава 2. Постійний електричний струм

1. Паралельно з'єднані конденсатор ємністю С = 4 мкФ і резистор опором R = 3 Ом підключені до джерела струму з ЕРС = 5 В і внутрішнім опором r = 1 Ом. Визначте заряд на обкладинках конденсатора.

2. При підключенні до акумулятора резистора опором R1 = 1,8 Ом сила струму в ланцюзі дорівнює I1 = 1 А. Якщо замінити резистор опором R1 на резистор опором R2 = 4,8 Ом, то сила струму I2 = 0,4 А. Визначте ЕРС акумулятора.

3. Вольтметр з внутрішнім опором R1 = 200 Ом, підключений до джерела струму з ЕРС = 12 В, показує U = 11В. Що покаже амперметр з внутрішнім опором R2 = 4 Ом, якщо його підключити до джерела паралельно вольтметру?

4. Вольтметр з внутрішнім опором R = 1800 Ом підключають до джерела струму спочатку паралельно резистору опором R1 = 120 Ом, а потім послідовно з резистором опором R2 = 200 Ом. Чому дорівнює внутрішній опір г джерела струму, якщо показання вольтметра в обох випадках однакові?

5. При якому співвідношенні опорів зовнішнього і внутрішнього ділянок ланцюга з джерелом постійного струму в зовнішній ділянці виділяється максимальна потужність?

6. До джерела струму підключають спочатку резистор опором R = 3 Ом, а потім послідовно з цим резіcтором резистор, опір якого в m = 20 разів більше. При цьому коефіцієнт корисної дії * збільшився в n = 2 раз. Чому дорівнює внутрішній опір г джерела струму?

* Коефіцієнтом корисної дії ланцюга називається відношення потужності, що виділяється в зовнішній ділянці ланцюга, до потужності, що виділяється у всій ланцюга.

7. Замкнута ланцюг харчується від джерела з ЕРС і внутрішнім опором r. Побудуйте графіки залежності сили струму в ланцюзі і напруги на затискачах джерела від зовнішнього опору R.

8. Вольтметр з опором R1 = 100 Ом, підключений до клем елемента, показує різницю потенціалів U = 2 В. При замиканні цього ж елемента на резистор опором R = 15 Ом включений в ланцюг амперметр показує силу струму I = 0,1 А. Знайдіть ЕРС елемента , Якщо опір амперметра R2 = 1 Ом.

9. Сила струму на ділянці ланцюга, що містить акумулятор, дорівнює 1 А. Електрорушійна сила і внутрішній опір акумулятора дорівнюють відповідно = 4 В і r = 1 Ом. Чому дорівнює різниця потенціалів на затискачах акумулятора?

10. Зобразіть графічно приблизний хід потенціалу вздовж замкнутих ланцюгів, зображених на малюнку 2.67, а-г. Визначте силу струму в кожному ланцюзі і різниця потенціалів між точками В і А. Опором з'єднувальних проводів знехтувати.

11. Гальванічні елементи з ЕРС 1 = 2В і 2 = 1,5 В з'єднані за схемою, зображеної на малюнку 2.68, а. Вольтметр, нуль якого знаходиться посередині шкали, показує напруга U1 = 1 В, причому його стрілка відхиляється в ту ж сторону, що і при розімкнутому ключі S. Що буде показувати вольтметр, якщо поєднати елементи за схемою малюнка 2.68, б? Струмом, відгалужується в вольтметр, можна знехтувати.

12. Вирішіть завдання 11 за умови, що при замкнутому ключі S (див. Рис. 2.68, а) стрілка вольтметра відхиляється в сторону, протилежну тій, в яку вона відхилялася при розімкнутому ключі.

13. У якому випадку сила струму в ланцюзі, що складається з двох послідовно з'єднаних гальванічних елементів, замкнутих провідником, менше сили струму в ланцюзі, яка вийде, якщо один з елементів виключити?

14. При якому значенні опору R у ланцюзі (див. Рис. 2.64) струм через гальванічний елемент з ЕРС 2 не піде? При яких значеннях R струм через цей елемент буде спрямований проти сторонніх сил, що діють в елементі?

15. Знайдіть різницю потенціалів φA - φВ між точками А і В у ланцюзі, схема якої зображена на малюнку 2.69. ЕРС елементів і їх внутрішні опору r однакові.

16. Знайдіть різницю потенціалів між точками А і С, В і D в ланцюзі, схема якої зображена на малюнку 2.70.

17. Зарядка акумулятора з початкової ЕРС здійснюється зарядної станцією, напруга в мережі якої дорівнює U. Внутрішній опір акумулятора r. Визначте корисну потужність P1 витрачається на зарядку акумулятора, і потужність Р2, що витрачається на нагрівання акумулятора.

18. Визначте силу струму I в резисторі R2 (рис. 2.71), якщо 1 = 8 В, r1 = 1 Ом, 2 = 10 В, r2 = 2 Ом, R1 = 15 Ом, R2 = 2 Ом.

19. Батарея з n = 40 послідовно з'єднаних в ланцюг акумуляторів заряджається від мережі з напругою 17 = 127 В. Чому дорівнює сила зарядного струму, якщо ЕРС акумулятора = 2,5 У, внутрішній опір акумулятора r = 0,2 Ом і послідовно в ланцюг включений резистор опором R = 2 Ом?

20. N однакових акумуляторів з'єднані послідовно, причому k з них включені назустріч іншим. Яка сила струму встановиться в ланцюзі, якщо батарею замкнути на резистор опором R? ЕРС кожного елемента дорівнює $, внутрішній опір 21. Джерело з ЕРС 1 і внутрішнім опором гх паралельно з'єднаний з джерелом, ЕРС якого 2, а внутрішній опір дорівнює нулю. Знайдіть ЕРС і внутрішній опір отриманої батареї.

22. Знайдіть ЕРС і внутрішній опір джерела струму, зашунтірован-ного провідником опором R (рис. 2.72).

23. За яких умов сила струму в ланцюзі, підключеної до батареї, складеної з послідовно з'єднаних однакових елементів, дорівнює силі струму, що дається батареєю з тих же елементів, з'єднаних паралельно?

24. З N = 16 елементів потрібно скласти батарею, щоб при зовнішньому опорі R = 4 Ом сила струму в ньому була найбільшою. Як потрібно з'єднати елементи? Внутрішній опір одного елемента r = 0,25 Ом.

25. Батарея, що складається з N елементів з ЕРС = 1,84 В і внутрішнім опором r = 0,5 Ом кожний, зібрана з декількох груп, з'єднаних послідовно. У кожній групі міститься по n = 4 елементи, з'єднаних паралельно. Опір зовнішнього кола R = 3 Ом. При такому угрупованні елементів в зовнішній ділянці ланцюга виходить максимальна сила струму. Визначте число N елементів в батареї і максимальну силу струму I.

Відповіді до вправи 6 >>>