III. Електростатика. Постiйний електричний струм (стр. 6 )

22.7. Повітряний плоский конденсатор ємністю за­ряджено до різниці потенціалів . Відстань між пластинами конденсатора Визначити силу, з якою ці пластини притяга­ються одна до одної.

22.8. Радіус центральної жили коаксіального кабелю ра­діус оболонки Між центральною жилою і оболонкою прикла­дено різницю потенціалів Знайти напруженість електричного поля на відстані від осі кабелю.

22.9. Дві концентричні металеві сфери радіусами і утворюють сферичний конденсатор. Визначити його елект­роємність, якщо простір між сферами заповнено парафіном

22.10. Конденсатор складається з двох концентричних сфер. Радіус внутрішньої сфери а зовнішньої Проміжок між сферами заповнено парафіном, діелектрична проникність якого Внутрішній сфері надано заряд Визначити різницю потен­ціалів між сферами.

23. Закон Ома длЯ повного кола. ПотужнІсть струму

Основні формули

1. Сила постійного струму

2. Густина електричного струму

де – одиничний вектор, який за напрямком збігається з напрям­ком руху додатних носіїв заряду, – площа поперечного перерізу про­відника.

3. Опір однорідного провід­ника

де r – питомий опір матеріалу провідника; – його довжина; – площа поперечного перерізу провідника.

4. Закон Ома:

– для однорідної ділянки кола

– для неоднорідної ділянки кола

– для замкнутого кола

де – – різниця потенціалів на кінцях ділянки кола; e12 – ЕРС джерел струму, які входять у ді­лянку; – опір зовнішнього ко­ла; – внутрішній опір джерела; e – ЕРС усіх джерел у колі.

5. Робота, яку виконує елект­ричне поле на ділянці кола по­стійного струму за час :

6. Потужність струму

7. Повна потужність, яка ви­діляється в колі,

Приклад розв'язання задачі

При вмиканні електромо­тора в мережу з напру­гою напруга на клемах роз­подільчого щита падає на Опір підвідних проводів разом з опором електромотора . Яку корисну потуж­ність розви­ває електромо­тор, як­що його ККД ?

Розв'язання

Під час роботи електро­мо­тора, ввімкненого в коло пос­тій­ного стру­му, електрична енер­гія перет­ворюється в механічну і внутрішню енергію.

Якщо при вмиканні мотора по колу йде струм , то згідно з законом збереження енергії за рахунок потужності , що роз­вивається джерелом, відбувається нагрівання проводів і розвивається механічна потуж­ність :

За рахунок механічної по­туж­ності долається тертя і вико­нується корисна робота. Якщо ККД електромотора h, то корисна потуж­ність дорівнює:

Напруга на клемах розпо­дільчого щита при увімкненні мотора зменшується на . Якщо розглядати ці клеми як затискачі джерела, то

Звідси знайдемо силу струму в колі,

Підставимо отримані вирази у закон збереження енергії:

Звідси

Підставимо числові значення:

Задачі контрольної роботи

23.1. ЕРС батареї і її внутрішній опір Зовнішнє коло споживає потужність Визначити силу струму в колі і опір зовнішньої частини кола.

23.2. При зовнішньому опорі сила струму в колі при опорі сила струму Визначити силу струму короткого замикання джерела ЕРС.

23.3. ЕРС батареї . Найбільша сила струму, яку може дати батарея, Визначити максимальну потужність, яка може виді­лятися у зовнішній частині кола.

23.4. При вмиканні електромотора в мережу з напругою він споживає струм Визначити потужність, яка споживається мотором і його ККД, якщо опір обмотки мотора

23.5. Низькоомна обмотка підмагнічування динаміка живиться від акумулятора з ЕРС Лінія передачі має опір Яким повинен бути опір обмотки підмагнічування, щоб потужність струму підмагнічування в обмотці була ?

23.6. Джерело напруги живить коло, в яке ввімкнено елек­тричну піч, з'єднану послідовно з опором Визначити опір печі, при якому її потужність дорівнюватиме

23.7. Генератор з ЕРС і внутрішнім опором виробляє струм Зовнішній опір кола Визначити повну і корисну потужності генератора, електричні втрати і ККД. Склас­ти рівняння балансу потужностей.