Сборник задач по физике (стр. 23 )

– мощность, расходуемая на нагревание обмоток двигателя;

  ;  (3)

здесь r – сопротивление обмоток.

Подставив (3) в (2) и затем в (1), получим , откуда

  .  (4)

Подставим числовые значения величин в (4) и вычислим

Ом.

Пример 2. Три одинаковых источника тока с ЭДС В каждый соединены параллельно и создают в цепи ток А. Определить коэффициент полезного действия батареи, если внутреннее сопротивление каждого источника тока Ом.

Решение. При параллельном подключении одинаковых источников тока их общая электродвижущая сила равна ЭДС одного источника. В то же время батарея источников создает разветвленный участок цепи, общее сопротивление которого может быть найдено из формулы проводимости группы параллельно соединенных элементов:

    (1)

Поскольку в нашем случае группа параллельно соединенных элементов образована батареей из трех источников тока с общим сопротивлением , а , формулу (1) можем записать в виде

  .  (2)

Батарея источников тока замыкается потребителем электроэнергии, сопротивление которого . Тогда на основании закона Ома для замкнутой цепи

.

отсюда

  ,  (3)

где U – разность потенциалов на зажимах батареи источников электроэнергии. Коэффициент полезного действия батареи

  .  (4)

Из (3) следует, что

  .  (5)

Подставив (2) в (5) и затем в (4), получим:

  .  (6)

Подставим числовые значения величин в (6) и вычислим

.

Пример 3. Термопара с сопротивлением Ом включена в цепь с гальванометром, сопротивление которого Ом. Чувствительность гальванометра мкА. Какое минимальное изменение температуры позволяет определить это измерительное устройство, если постоянная термопары мВ/0С?

Решение. Минимальное изменение температуры, фиксируемое данным измерительным усторойством, соответствует смещению стрелки гальванометра на одно деление. Цена одного деления гальванометра называется его чувствительностью. Следовательно, искомая величина равна разности температур спаев термопары, при которой гальванометр покажет одно деление, т. е. ток .

Электродвижущая сила термопары, согласно принципу ее действия, пропорциональна разности температур спаев :

  .  (1)

Согласно закону Ома для замкнутой цепи,

    (2)

Приравняв правые части формул (1) и (2), получим , откуда, учитывая сказанное выше,

  .  (3)

Выпишем числовые значения величин в СИ: А, Ом, Ом, В/0С.

Подставив числовые значения величин в (3) и вычислим

Задачи для самостоятельного решения

3.1. Имеются два свободных отрицательных заряда 4q и q, находящихся на расстоянии а друг от друга. Где и какой заряд нужно разместить, чтобы вся система находилась в равновесии?

3.2. Три одинаковых заряда по нКл помещены в вершины равностороннего треугольника со стороной см. Какая сила действует на каждый из этих зарядов?

3.3. Три одинаковых заряда по 10 мкКл расположены в вершинах равностороннего треугольника. Где и какой заряд нужно поместить, чтобы вся система находилась в равновесии?

3.4. Четыре одинаковых заряда q размещены в углах квадрата. Какой заряд противоположного знака надо поместить в центр квадрата, чтобы вся система зарядов находилась в равновесии?

3.5. На нити подвешен шарик массой г, которому сообщили заряд мкКл. Когда к нему поднесли снизу такой же заряженный шарик, сила натяжения нити уменьшилась в четыре раза. Определить расстояние между центрами шариков.

3.6. Два заряда находятся в вакууме на расстоянии см друг от друга и взаимодействуют с такой же силой, как в воде на расстоянии см. Определить диэлектрическую проницаемость воды.

3.7. Два заряженных шарика, подвешенных на нитях одинаковой длины, опускают в керосин. Какова должна быть плотность материала шариков, чтобы угол расхождения нитей в воздухе и в керосине был один и тот же?

3.8. Два одноименных заряда мкКл и мкКл находятся на расстоянии см друг от друга. Определить, в какой точке на прямой между зарядами напряженность поля равна нулю.

3.9. Полый шар равномерно заряжен электричеством. В центре шара потенциал равен В, а в точке на расстоянии см от центра потенциал равен В. Каков радиус шара?

3.10. Определить разность потенциалов между точками, отстоящими от заряда 4,0 нКл на расстояниях 16 см и 20 см.

3.11. Два заряда по 1,0 мкКл каждый находятся на расстоянии 50 см друг от друга. Какую работу надо совершить, чтобы сблизить их до 5,0 см?

3.12. Заряды 0,15 мкКл и 3,0 нКл находятся на расстоянии 10 см друг от друга. Какую работу совершат силы поля, если второй заряд, отталкиваясь от первого, удалится от него на расстояние 10 м?

3.13. Заряды мкКл и нКл находятся на расстоянии см друг от друга. Какова потенциальная энергия этой системы?

3.14. Два электрона движутся под действием сил электрического отталкивания. Какую скорость они будут иметь на бесконечно большом расстоянии, если в начальный момент электроны находились на расстоянии см друг от друга и имели скорость, равную нулю?

3.15. Два электрона, находившиеся на бесконечно большом расстоянии один от другого, начинают двигаться навстречу друг другу с одинаковыми скоростями км/с. Определить, на какое наименьшее расстояние сблизятся электроны.

3.16. Электрон, летевший горизонтально со скоростью м/с, влетел в однородное электрическое поле с напряженностью В/см, направленное вертикально вверх. Какова будет по модулю и направлению скорость электрона через время нс?