Задания по физике. Задача №1 Участок цепи состоит из стальной проволоки длиной 2м и площадью поперечного сечения 0,48мм2, соединенной последовательно с никелиновой проволокой длиной 1м и площадью поперечного сечения 0,21мм2. Какое напряжение надо подвести к участку, чтобы получить силу тока 0,6А. Задача №2 Резисторы сопротивлениями 10Ом, 20Ом, 40Ом соединены параллельно и подключены к источнику тока с напряжением 120В. Найти общее сопротивление участка цепи и силу тока. Задача №3 Напряжение на стальном проводнике 100В, его длина 200м. Средняя скорость упорядоченного движения свободных электронов в проводнике 5·10-4м/с. Найти концентрацию свободных электронов в этом проводнике. Удельное сопротивление стали ρ=1,7·10-7Ом·м. Модуль заряда электрона 1,6·10-19Кл. Задача №4 Какое количество электронов проходит через поперечное сечение проводника площадью 1мм2 за 2 мин, если плотность тока в проводнике 150·104А/м2.
Затем найдем общее сопротивление участка цепи: 1/R = 1/R1 + 1/R2 1/R = 1/7,08 + 1/3,33 1/R = 0,141 + 0,3 1/R = 0,441 R = 2,26 Ом
Напряжение подводится по формуле U = I R U = 0,6 2,26 = 1,35 В
Ответ: Напряжение, которое надо подвести к участку цепи, чтобы получить силу тока 0,6 А, равно 1,35 В.
Задача №2 Общее сопротивление участка цепи: 1/R = 1/10 + 1/20 + 1/40 1/R = 0,1 + 0,05 + 0,025 1/R = 0,175 R = 5,71 Ом
Сила тока: I = U / R = 120 / 5,71 = 20,98 А
Ответ: Общее сопротивление участка цепи равно 5,71 Ом, сила тока равна 20,98 А.
Задача №3 Сначала найдем скорость дрейфа электронов: v = I / n A e где I - сила тока, A - площадь поперечного сечения проводника, e - элементарный заряд 5 10^-4 = 100 / (n 1 10^-6 1,6 10^-19) n = 1,25 10^28 м^-3
Ответ: Концентрация свободных электронов в стальном проводнике равна 1,25 * 10^28 м^-3.
Задача №4 Количество электронов: n = J A t / e n = 150 10^4 10^-6 1 60 / 1,6 10^-19 = 5,63 10^18
Ответ: Через поперечное сечение проводника проходит 5,63 * 10^18 электронов за 2 минуты.
Решение:
Задача №1
Сначала найдем сопротивление стальной и никелиновой проволоки:
R1 = ρ1 L1 / S1 = 1,7 10^-7 2 / 0,48 10^-6 = 7,08 Ом
R2 = ρ2 L2 / S2 = 7 10^-8 1 / 0,21 10^-6 = 3,33 Ом
Затем найдем общее сопротивление участка цепи:
1/R = 1/R1 + 1/R2
1/R = 1/7,08 + 1/3,33
1/R = 0,141 + 0,3
1/R = 0,441
R = 2,26 Ом
Напряжение подводится по формуле U = I R
U = 0,6 2,26 = 1,35 В
Ответ: Напряжение, которое надо подвести к участку цепи, чтобы получить силу тока 0,6 А, равно 1,35 В.
Задача №2
Общее сопротивление участка цепи:
1/R = 1/10 + 1/20 + 1/40
1/R = 0,1 + 0,05 + 0,025
1/R = 0,175
R = 5,71 Ом
Сила тока:
I = U / R = 120 / 5,71 = 20,98 А
Ответ: Общее сопротивление участка цепи равно 5,71 Ом, сила тока равна 20,98 А.
Задача №3
Сначала найдем скорость дрейфа электронов:
v = I / n A e
где I - сила тока, A - площадь поперечного сечения проводника, e - элементарный заряд
5 10^-4 = 100 / (n 1 10^-6 1,6 10^-19)
n = 1,25 10^28 м^-3
Ответ: Концентрация свободных электронов в стальном проводнике равна 1,25 * 10^28 м^-3.
Задача №4
Количество электронов:
n = J A t / e
n = 150 10^4 10^-6 1 60 / 1,6 10^-19 = 5,63 10^18
Ответ: Через поперечное сечение проводника проходит 5,63 * 10^18 электронов за 2 минуты.