Сборник задач по общему курсу физики - Волькенштейн В.С.
Скачать (прямая ссылка):
Плотность тока насыщения при термоэлектронной эмиссии определяется формулой
/н = В7*а ехр(-А),
где Т — термодинамическая температура катода, А — работа выхода, k= 1,380662 •10-2? Дж/К—постоянная Больцмана, В [А/(м’-К2)] — эмиссионная постоянная, разная для различных металлов.
135
10.1. Ток / в проводнике меняется со временем t по уравнению I=A-\-2t, где / — в амперах и f— в секундах. Какое количество электричества q проходит через поперечное сечение проводника за время от ti=2 с до /2=6 с? При каком постоянном токе /0 через поперечное сечение проводника за то же время проходит такое же количество электричества?
10.2. Ламповый реостат состоит из пяти электрических лампочек сопротивлением г=350 Ом, включенных параллельно. Найти сопротивление R реостата, когда: а) горят все лампочки; б) вывинчиваются одна, две, три, четыре лампочки.
10.3. Сколько витков нихромовой’ проволоки диаметром d= 1 мм надо навить на фарфоровый цилиндр радиусом а= =2,5 см, чтобы получить печь сопротивлением R=40 Ом?
10.4. Катушка из медной проволоки имеет сопротивление # = 10,8 0м. Масса медной проволоки /л=3,41 кг. Какой длины I и какого диаметра d проволока намотана на катушке?
10.5. Найти сопротивление R железного стержня диаметром d=1 см, если масса стержня m=1 кг.
• 10.6. Медная и алюминиевая проволоки имеют одинаковую длину I и одинаковое сопротивление R. Во сколько раз медная проволока тяжелее алюминиевой?
10.7. Вольфрамовая нить электрической лампочки при fi=20°C имеет сопротивление ??i=35,8 Ом. Какова будет температура /2 нити лампочки, если при включении в сеть напряжением {/=120 В по нити идет ток 1=0,33 А? Температурный коэффициент сопротивления вольфрама а= =*4,6-10_3 К-1.
10.8 *). Реостат из железной проволоки, амперметр и генератор включены последовательно. При /0=0°С сопротивление реостата #0=120 0м, сопротивление амперметра ^Ио=20 Ом. Амперметр показывает ток /0=22 мА. Какой ток / будет показывать амперметр, если реостат нагреется на АТ=50 К? Температурный коэффициент сопротивления железа а=6-10-3 К-1.
10.9. Обмотка катушки из медной проволоки при /i= = 14 °С имеет сопротивление fti=10 0M. После пропускания тока сопротивление обмотки стало равным fts=12,2 Ом. До какой температуры t2 нагрелась обмотка? Температурный коэффициент сопротивления меди а=4,15-10-3 К-1.
*) Здесь и далее сопротивлением амперметра Ra и внутренним сопротивлением г генератора слвдует пренебречь, если онй не заданы в условии.
^136
10.10. Найти падение потенциала U на медном проводе длиной /=500 м и диаметром d=2 мм, если ток в нем I— =2 А.
10.11. Наити падения потенциала U в сопротивлениях #1—4 Ом, #2=2 Ом и #*=4 Ом (рис. 19), если амперметр показывает ток /х=3 А.
Найти токи /а и /3 в сопротивлениях #2 я —j i—i
и #з. о-1----1— ----Qy-
10.12. Элемент, имеющий э. д. с. ^=1,1 В и внутреннее сопротивление г= 1 Ом, замкнут на внешнее сопротивление #=9 Ом. Найти ток / в цепи, падение потенциала U во внешней цепи и падение потенциала Ur внутри элемента. С каким к. п. д. г) работает элемент?
10.13. Построить график зависимости падения потенциала U во внешней цепи от внешнего сопротивления R для цепи предыдущей задачи. Сопротивление R взять в пределах 0^#^10 Ом через каждые 2 Ом.
10.14. Элемент с э. д. с. <§=2 В имеет внутреннее сопротивление г=0,5 Ом. Найти падение потенциала Ur внутри элемента при токе в цепи /=0,25 А. Каково внешнее сопротивление R цепи при этих условиях?
10.15. «Элемент с э.д.с. <?=1,6 В имеет внутреннее сопротивление г=0,5 Ом. Найти к.п.д. л элемента при токе в цепи /=2,4 А/
10.16. Э.д.с. элемента <?=6 В. При внешнем сопротивлении #=1,1 Ом ток в цепи 1=3 А. Найти падение потенциала Ur внутри элемента и его сопротивление г.
10.17. Какую долю э.д.с. элемента $ составляет разность потенциалов U на его зажимах, если сопротивление элемента г в п раз меньше внешнего сопротивления #? Задачу решить для: а) п=0,’1; б) п= 1; в) я=10.
10.18. Элемент, сопротивление и амперметр соединены последовательно. Элемент имеет э.д.с. ?=2 В и внутреннее сопротивление г=0,4 Ом. Амперметр показывает ток /= = 1 А. С каким к.п.Д. т] работает элемент?
10.19. Имеются два одинаковых элемента с э.д.с. <В= —2 В и внутренним сопротивлением г=0,3 Ом. Как надо соединить эти элементы (последовательно или параллельно), чтобы получить больший ток, если внешнее сопротивление: а) #=0,2 Ом; б) # = 16 Ом? Найти ток / в каждом из этих случаев.
137
10.20. Считая сопротивление вольтметра Rv бесконечно большим, определяют сопротивление ft по показаниям амперметра и вольтметра (рис. 20). Найти относительную погрешность Aft/ft найденного сопротивления, если в действительности сопротивление вольтметра равно Rv. Задачу решить для Rv= 1000 Ом и сопротивления: a) ft = 10 Ом;
