Номер 14, страница 27 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Электрические явления. ТЗ-11. Сила тока. Напряжение. Сопротивление. Закон Ома для участка цепи - номер 14, страница 27.

Условие.

14. Сварочный аппарат присоединяют в сеть медными проводами длиной 100 м и площадью поперечного сечения $50 \text{ мм}^2$. Определите напряжение на проводах, если сила тока в них 125 А.

Решение.

Дано:

Материал проводов: медь

Длина проводов, $l = 100$ м

Площадь поперечного сечения, $S = 50$ мм²

Сила тока, $I = 125$ А

Удельное сопротивление меди, $\rho = 0.017 \frac{\text{Ом} \cdot \text{мм}^2}{\text{м}}$ (справочное значение)

Перевод в систему СИ:

$S = 50 \text{ мм}^2 = 50 \cdot (10^{-3} \text{ м})^2 = 50 \cdot 10^{-6} \text{ м}^2 = 5 \cdot 10^{-5} \text{ м}^2$

Найти:

Напряжение на проводах, $\text{U}$

Решение:

Напряжение на проводах (падение напряжения) определяется по закону Ома для участка цепи:

$U = I \cdot R$

где $\text{I}$ — сила тока, а $\text{R}$ — электрическое сопротивление проводов.

Сопротивление проводника вычисляется по формуле:

$R = \rho \frac{L}{S}$

где $\rho$ — удельное сопротивление материала, $\text{L}$ — общая длина проводника, $\text{S}$ — площадь его поперечного сечения.

Сварочный аппарат подключается к сети двумя проводами для создания замкнутой электрической цепи. Ток течет от источника к аппарату по одному проводу и возвращается по другому. Следовательно, общая длина проводов $\text{L}$, по которой течет ток, в два раза больше указанной в условии длины $\text{l}$:

$L = 2 \cdot l = 2 \cdot 100 \text{ м} = 200 \text{ м}$

Теперь рассчитаем общее сопротивление проводов. Для удобства вычислений будем использовать площадь сечения в мм² и соответствующее значение удельного сопротивления меди:

$R = 0.017 \frac{\text{Ом} \cdot \text{мм}^2}{\text{м}} \cdot \frac{200 \text{ м}}{50 \text{ мм}^2} = 0.017 \cdot \frac{200}{50} \text{ Ом} = 0.017 \cdot 4 \text{ Ом} = 0.068 \text{ Ом}$

Зная сопротивление проводов и силу тока, найдем падение напряжения на них:

$U = I \cdot R = 125 \text{ А} \cdot 0.068 \text{ Ом} = 8.5 \text{ В}$

Ответ: напряжение на проводах составляет 8.5 В.