Решение задач по теме "Электрические явления"

Введение

При изу­че­нии темы «Элек­три­че­ские яв­ле­ния» мы рас­смот­ре­ли элек­три­за­цию, элек­три­че­ский ток и его дей­ствие. На этом уроке мы решим несколь­ко задач по теме «Элек­три­че­ские яв­ле­ния», тем самым по­вто­рим и за­кре­пим ранее изу­чен­ный ма­те­ри­ал.

Задача №1 (электризация)

Как можно на­элек­три­зо­вать тело? Ва­ри­ан­ты от­ве­та:

А. На­элек­три­зо­вать тело можно толь­ко тре­ни­ем.

Б. Тело можно на­элек­три­зо­вать толь­ко со­при­кос­но­ве­ни­ем с дру­гим за­ря­жен­ным телом.

В. На­элек­три­зо­вать тело можно толь­ко на­ве­де­ни­ем.

Г. Пра­виль­ны­ми от­ве­та­ми яв­ля­ют­ся все вы­ше­пе­ре­чис­лен­ные (А, Б, В).

Ре­ше­ние

Элек­три­за­ция – это раз­де­ле­ние элек­три­че­ских за­ря­дов при кон­так­те двух или более тел. Су­ще­ству­ют несколь­ко видов элек­три­за­ции:

- тре­ния (экс­пе­ри­мент, при ко­то­ром бу­маж­ки на­чи­на­ют дви­гать­ся, если к ним под­не­сти на­элек­три­зо­ван­ную па­лоч­ку);

- со­при­кос­но­ве­ния (если одно тело, об­ла­да­ю­щее за­ря­дом, под­не­сти к дру­го­му неза­ря­жен­но­му, то при со­при­кос­но­ве­нии элек­три­че­ский заряд от од­но­го тела пе­рей­дёт к дру­го­му, таким об­ра­зом, на­элек­три­зу­ют­ся оба тела);

- элек­три­за­ция на­ве­де­ни­ем.

Рас­смот­рим элек­три­за­цию на­ве­де­ни­ем. Для этого возь­мем ли­ней­ку и по­ло­жим ее на вер­ши­ну же­лез­но­го стерж­ня, на ко­то­ром за­креп­лен бу­маж­ный сул­тан (сул­тан пред­став­ля­ет собой мелко на­ре­зан­ные бу­маж­ные лен­точ­ки, пе­ре­вя­зан­ные по­сре­дине) (см. Рис. 1), после этого при­кос­нем­ся к стерж­ню, чтобы снять на нем заряд, и рас­пра­вим по­лос­ки сул­та­на. Затем на­элек­три­зу­ем стек­лян­ную па­лоч­ку тре­ни­ем о бу­ма­гу и под­ве­дем ее к ли­ней­ке, ре­зуль­та­том ста­нет то, что ли­ней­ка нач­нет вра­щать­ся на вер­шине же­лез­но­го стерж­ня. При этом стек­лян­ной па­лоч­кой при­ка­сать­ся к ли­ней­ке не сле­ду­ет. Это до­ка­зы­ва­ет то, что су­ще­ству­ет элек­три­за­ция без непо­сред­ствен­но­го со­при­кос­но­ве­ния между те­ла­ми – элек­три­за­ция на­ве­де­ни­ем.

Рис. 1. Бу­маж­ный сул­тан

Ответ: на­элек­три­зо­вать тело можно тре­ни­ем, со­при­кос­но­ве­ни­ем и на­ве­де­ни­ем (ва­ри­ант Г).

Задача №2 (электрический ток)

Рис. 2. Ил­лю­стра­ция к за­да­че

Опре­де­лить пол­ный ток (сила тока, ко­то­рую по­ка­зы­ва­ет ам­пер­метр) в схеме, если со­про­тив­ле­ние пер­во­го ре­зи­сто­ра равно 2 Ом и на­пря­же­ние на нём со­став­ля­ет 6 В, а со­про­тив­ле­ние вто­ро­го ре­зи­сто­ра равно 3 Ом (см. Рис. 2).

Дано: ; ;

Найти:

Ре­ше­ние

Ре­зи­сто­ры в дан­ной схеме со­еди­не­ны между собой па­рал­лель­но, сле­до­ва­тель­но, на­пря­же­ние на вто­ром ре­зи­сто­ре также со­став­ля­ет 6 В.

Ис­поль­зуя закон Ома для участ­ка цепи, опре­де­лим силу тока в каж­дом из этих со­про­тив­ле­ний (ре­зи­сто­ров):

А

 А

При па­рал­лель­ном со­еди­не­нии про­вод­ни­ков общая сила тока на участ­ке цепи (пол­ный ток) равна сумме сил токов, сле­до­ва­тель­но:

 А

Ответ:  А

Задача №3 (действие электрического тока)

Какое ко­ли­че­ство воды можно на­греть от  до , из­рас­хо­до­вав при этом  энер­гии. КПД на­гре­ва­тель­ной уста­нов­ки .

Дано:; ;  (ра­бо­та теп­ло­вой уста­нов­ки); .

Найти:.

Ре­ше­ние

Пе­ре­ве­дём дан­ные в си­сте­му СИ:

За­пи­шем фор­му­лу для ко­ли­че­ства теп­ло­ты, необ­хо­ди­мую для на­гре­ва­ния воды:

, где

  – удель­ная теп­ло­ём­кость воды (таб­лич­ное зна­че­ние), , m – ко­ли­че­ство воды.

Теп­ло­вая уста­нов­ка, ко­то­рая на­гре­ва­ет воду, об­ла­да­ет ко­эф­фи­ци­ен­том по­лез­но­го дей­ствия, то есть на на­гре­ва­ние воды пой­дёт толь­ко часть энер­гии, вы­ра­ба­ты­ва­е­мой уста­нов­кой. Эта часть опре­де­ля­ет­ся ко­ли­че­ством теп­ло­ты, фор­му­ла ко­то­рой за­пи­са­на выше.

Ко­эф­фи­ци­ент по­лез­но­го дей­ствия равен от­но­ше­нию по­лез­но­го ко­ли­че­ства теп­ло­ты (тепло на на­гре­ва­ние воды) к ра­бо­те теп­ло­вой уста­нов­ки (энер­гия, ко­то­рую вы­де­ля­ет уста­нов­ка).

Из дан­но­го вы­ра­же­ния най­дём ко­ли­че­ство воды (m):

Ответ: .

Вопросы к конспектам

1. Со­про­тив­ле­ние элек­три­че­ско­го ки­пя­тиль­ни­ка . Сила тока в цепи . Какое кол-во энер­гии Q вы­де­лит ки­пя­тиль­ник за про­ме­жу­ток вре­ме­ни ? 

2. Как из­ме­рить на­пря­же­ние го­род­ской сети, пре­вы­ша­ю­щее , если име­ют­ся два вольт­мет­ра со шка­ла­ми до ?