Вариант 5*, страница 75 - гдз по физике 10 класс самостоятельные и контрольные работы Ерюткин, Ерюткина

Самостоятельная работа № 3. Закон Ома для полной цепи. Работа, мощность электрического тока. Постоянный электрический ток. Электродинамика - страница 75.

Условие.

Вариант 5*

1. Сопротивление участка внешней цепи составляет 2 Ом, а напряжение на нём — 10 В. Определите силу тока короткого замыкания, если ЭДС источника тока 12 В.

2. Определите сопротивление электроприбора, если он потребляет мощность 300 Вт от сети напряжением 220 В.

Решение.

1. Сопротивление участка внешней цепи составляет 2 Ом, а напряжение на нём — 10 В. Определите силу тока короткого замыкания, если ЭДС источника тока 12 В.

Дано:
Сопротивление внешней цепи, $R = 2$ Ом
Напряжение на внешней цепи, $U = 10$ В
ЭДС источника, $\mathcal{E} = 12$ В

Найти:
Силу тока короткого замыкания, $I_{кз}$

Решение:
1. Сначала найдем силу тока $\text{I}$ в цепи, используя закон Ома для участка цепи:
$I = \frac{U}{R}$
$I = \frac{10 \text{ В}}{2 \text{ Ом}} = 5 \text{ А}$

2. Теперь, используя закон Ома для полной цепи, найдем внутреннее сопротивление источника тока $\text{r}$:
$I = \frac{\mathcal{E}}{R + r}$
Выразим из этой формулы $(R+r)$:
$R + r = \frac{\mathcal{E}}{I}$
Теперь выразим внутреннее сопротивление $\text{r}$:
$r = \frac{\mathcal{E}}{I} - R$
Подставим числовые значения:
$r = \frac{12 \text{ В}}{5 \text{ А}} - 2 \text{ Ом} = 2.4 \text{ Ом} - 2 \text{ Ом} = 0.4 \text{ Ом}$

3. Сила тока короткого замыкания ($I_{кз}$) возникает, когда внешнее сопротивление цепи равно нулю ($R=0$). Ток в этом случае определяется только ЭДС и внутренним сопротивлением источника:
$I_{кз} = \frac{\mathcal{E}}{r}$
Подставим найденные значения:
$I_{кз} = \frac{12 \text{ В}}{0.4 \text{ Ом}} = 30 \text{ А}$

Ответ: сила тока короткого замыкания равна 30 А.

2. Определите сопротивление электроприбора, если он потребляет мощность 300 Вт от сети напряжением 220 В.

Дано:
Мощность, $P = 300$ Вт
Напряжение, $U = 220$ В

Найти:
Сопротивление электроприбора, $\text{R}$

Решение:
Мощность электрического тока $\text{P}$ связана с напряжением $\text{U}$ и сопротивлением $\text{R}$ следующей формулой:
$P = \frac{U^2}{R}$
Выразим из этой формулы сопротивление $\text{R}$:
$R = \frac{U^2}{P}$
Подставим числовые значения в формулу:
$R = \frac{(220 \text{ В})^2}{300 \text{ Вт}} = \frac{48400 \text{ В}^2}{300 \text{ Вт}} \approx 161.33 \text{ Ом}$

Ответ: сопротивление электроприбора составляет примерно 161,33 Ом.