Обмотка электродвигателя постоянного тока сделана из провода

КПД электродвигателя η=Pn/P

где P — потребляемая мощность, Pn — полезная мощность (механическая мощность электродвигателя).

Потребляемая мощность P = U⋅I (2) или P = Ppot + Pn.

где Ppot = I2⋅R — потребляемая мощность. Тогда Pn = P – Ppot = P — I²⋅R (3).

Подставим выражения (2) и (3) в уравнение (1).

η = P−I²⋅R/P = 1 — I²⋅R/P=1−I⋅R/U

Если ответ по предмету Физика отсутствует или он оказался неправильным, то попробуй воспользоваться поиском других ответов во всей базе сайта.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме практической работы

Кулоновские и сторонние силы совершают работу А при перемещении зарядов вдоль электрической цепи. Если электрический ток постоянен, а образующие цепь проводники неподвижны, то энергия W, которая необратимо преобразуется за время t в объёме проводника, равна совершенной работе:

где I- сила тока, U – падение напряжения в проводнике.

Необратимые преобразования энергии в проводнике с током обусловливаются взаимодействием электронов проводимости с узлами кристаллической решетки металла. В результате столкновения электронов с положительными ионами, находящимися в узлах решетки, электроны передают ионам энергию. Эта энергия идет на нагревание проводника.

Мощность тока – работа, совершенная за единицу времени.

Обмотка электродвигателя постоянного тока сделана из провода общим сопротивлением 2 Ом. По обмотке работающего двигателя, включенного в сеть напряжением 110 В, течет ток 10 А. Какую мощность потребляет двигатель? Каков КПД двигателя?

Электродвигатель потребляет мощность

Часть этой мощности затрачивается на нагревание провода обмотки: Р1=I2∙R, остальная мощность Р2- полезная (превращается в механическую мощность). На основании закона сохранения и превращения энергии

Следовательно, КПД электродвигателя

Подставив в формулы (1) и (2) числовые значения, найдем:

n= 1− 10∙2/110=0.8, n=80%

Задания для практического занятия

1. Ознакомиться с условиями предложенных задач, согласно варианту по списку группы, привести полное решение и анализ задач:

№1. Определите ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора, если при силе тока 15 А он отдает во внешнюю цепь мощность 135 Вт, а при токе 6 А – мощность 64,8 Вт.

№2. К источнику тока с ЭДС 10 В и внутренним сопротивлением 1 Ом подключена система из четырёх резисторов сопротивлением 1 Ом каждый. Как нужно соединить эти резисторы, чтобы в них выделилась максимальная мощность? Найдите эту мощность.

№3. Две одинаковые лампочки мощностью 50 Вт каждая, рассчитанные на напряжение 10 В, соединены параллельно и присоединены к аккумулятору с внутренним сопротивлением 0,5 Ом. Одна из лампочек перегорела и её заменили другой, рассчитанной на то же напряжение, но с мощностью 25 Вт. Во сколько раз при этом изменится КПД аккумулятора?

№4. Сколько электронов проходит ежесекундно через волосок лампы накаливания, если при напряжении 220 В лампа потребляет мощность 150 Вт?

№5. На изготовление кипятильника израсходовано 10 см3 нихромовой проволоки. Сколько воды можно нагреть ежеминутно от 100 до 1000 С при плотности тока в кипятильнике 3 А/мм2? КПД кипятильника 70%

№6. Источник тока с ЭДС ε и внутренним сопротивлением r замкнут на реостат с переменным сопротивлением R. Выразить мощность, выделяемую во внешней части цепи, как функцию силы тока. Построить график этой функции. При каком токе эта мощность будет максимальной?

№7. Батарея, замкнутая на сопротивление 2 Ом, дает ток 1,6 А. Та же батарея, замкнутая на сопротивление 1 Ом, дает ток 2 А. Найдите потери мощности внутри батареи и КПД батареи в обоих случаях.

№8 .Источник тока с ЭДС, равной ε, и внутренним сопротивлением r, включают в цепь с переменным сопротивлением. При каком соотношении внешнего и внутреннего сопротивлений во внешней цепи выделяется максимальная мощность? Чему она равна?

№9. .Десять параллельно соединенных ламп, сопротивлением R = 5кОм каждая, рассчитанных на напряжение U1= 120 В, подсоединены последовательно к реостату, напряжение сети U2= 220 В. Какова мощность электрического тока в реостате?

№10. От генератора, ЭДС которого ε= 500 В, требуется передать энергию на расстояние l=2.5км. Мощность потребителя энергии Р=10 кВт. Оценить потери мощности в сети, если диаметр медных подводящих проводов d=1,5см.

№11. Какую работу совершает электродвигатель пылесоса за 25 мин, если при напряжении 220 В сила тока в электродвигателе 1,25 А, а КПД его 80%?

№12. На участке пути электровоз развивает силу тяги F= 25 кН. При этом напряжение на его двигателе U= 1кВ и сила тока I= 600А. Определить скорость движения электровоза, если известно, что КПД его двигателя n= 80%.

№13. Какую массу нефти нужно сжечь на тепловой электростанции, чтобы по телевизору мощностью Р= 250 Вт посмотреть фильм продолжительностью 1,5 ч? КПД электростанции n= 35%

№14. Лифт массой 1,5 т равномерно поднимается на высоту 20 м за 40 с. Напряжение на зажимах электродвигаВ, его КПД 85 %. Определить силу тока в электродвигателе.

№15. Конденсатор емкостью С= 200мкФ, заряженный до напряжения U= 100В, подключают к параллельно соединенным сопротивлениям R1= 10 Ом и R2= 20 Ом(рис.1 ). Какое количество тепла выделится в каждом сопротивлении при полной разрядке конденсатора?

№16. Какой длины надо взять нихромовый проводник сечением 0,1 мм2, чтобы изготовить нагреватель, на котором можно за 5 мин довести до кипения 1,5 л воды, взятой при 20 °С? Напряжение в сети — 220 В. КПД нагрева%. Удельное сопротивление нихрома — 1,1 мкОм∙м.

№17. Найти внутреннее сопротивление источника тока, если при поочередном замыкании его на резисторы 4 и 9 0м в них выделяется одинаковая мощность.

№18. Электродвигатели трамвайных вагонов работают при силе тока 112 А и напряжении 550 В. С какой скоростью движется трамвай, если двигатели создают силу тяги 3,6 кН, а их КПД равен 70%?

№19. В электрической кастрюле мощностью 600 Вт и с КПД 84% нагреваются 1,5 л воды и 0,5 кг льда при общей температуре 0 °С. Какая температура установится в кастрюле через 20 мин после включения в сеть?

№20. Две электрические лампы сопротивлением 100 и 300 Ом последовательно включены в сеть. Какая из ламп потребляет большую мощность и во сколько раз?

№21. Сколько электронов проходит каждую секунду через поперечное сечение вольфрамовой нити лампочки мощностью 70Вт, включенной в сеть с напряжением220В?

№22. Электрический чайник имеет две обмотки. При включении одной из них вода в чайнике закипает за 10 мин, при включении другой − за 15 мин. За какой промежуток времени закипит вода, если включить обмотки последовательно?

№23. За какое время 3 дм3 воды нагреют от 20°С до кипения электрокипятильником, если напряжение в сети 220 В, сопротивление нагревателя кипятильника 55 Ом? КПД кипятильника 60 %.

№24. Батарея аккумуляторов поочередно замыкается на резисторы сопротивлением 10 и 6,0 Ом. В первом случае в резисторе выделяется мощность 10 Вт, во втором 13,5 Вт. Найти силу тока при коротком замыкании.

№25. Сколько льда, имеющего температуру 263 К, можно растопить за 10 мин на электрической плитке, работающей от сети напряжением 220 В при силе тока 3,0 А, если общий КПД установки равен 80%?

№26. Между анодом и катодом диода приложено напряжение U= 100 В. Какую работу совершит электрическое поле по перемещению электронов от катода к аноду за

t = 1 ч, если каждую секунду из катода эмигрирует N = электронов?

№27. Три лампочки накаливания мощностью Р1 = Р2 = 40 Вт и Р3 = 80 Вт рассчитаны на напряжение 110 В. Вычертить схему их включения в сеть напряжением 220 В так, чтобы накал был нормальным. Определить силу тока в лампочках, когда они работают в рабочем режиме

№28. Определите полную мощность элемента при сопротивлении внешней цепи 4Ом, если внутреннее сопротивление элемента 2 Ом, а напряжение на его зажимах 6В.

№29. В жилом доме одновременно включены 50 ламп по 40 Вт, 80 ламп по 60 Вт и 10 ламп по 100 Вт, Определить силу тока во внешней цепи, если напряжение в сети 220 В.

№30. К. п.д. источника тока η. Определить внутреннее сопротивление источника тока, если внешнее сопротивление цепи R.

№31. Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника e = 6 В, его внутреннее сопротивление

r = 2 Ом. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 Ом до 5 Ом. Чему равна максимальная мощность тока, выделяемая на реостате?

№32. Электропоезд при движении со скоростью 54 км/ч потребляет мощность 9000 кВт. КПД электродвигателей 80 %. Определить силу тяги, развиваемую электродвигателями.

№33. В алюминиевую кастрюлю массой 800 г, в которую налито 2 кг воды, опущен электронагреватель сопротивлением 50 Ом, по которому проходит ток 4,5 А. На сколько градусов нагреется вода в кастрюле за 10 мин, если потери тепла составляют 15%? Удельная теплоемкость алюминия 880 Дж/кг • К; воды — 4200 Дж/кг • К.

№34. В электропаяльнике при напряжении 220 В возникает ток силой 0,2 А. Какое количество олова, взятого при 22 °С, можно расплавить за 2 мин, если КПД паяльника 90%? Удельная теплоемкость олова 230 Дж/кг • К, его удельная теплота плавления 59 000 Дж/кг. Температура плавления олова — 232°С.

№35. Трамвайный вагон массой 20 т движется равномерно по горизонтальному участку пути со скоростью 54 км/ч. После отключения электродвигателя он идет равнозамедленно и проходит до остановки путь 450 м. Какую электрическую мощность потреблял электродвигатель до его отключения? КПД двига%.

№36. Два резистора, сопротивления которых 55 и 50 Ом, соединены параллельно. Какое количество теплоты выделится в резисторе 55 Ом за 5 мин, если известно напряжение на концах второго резистора 100 В?

2. Разработать поиски других решений.

1. Электрические лампы накаливания чаще всего перегорают в момент их включения в электрическую цепь. Объясните, почему это происходит?

2. Почему провода, подводящие ток к электрической плитке, не нагреваются так сильно, как её спираль?

3. Почему в плавких предохранителях не применяют проволоку из тугоплавких металлов?

4. Почему электромотор, работающий вхолостую, нагревается меньше, чем когда он нагружен? В каком случае в обмотке мотора выделяется наибольшее количество теплоты?

5. Объясните, почему при включении в сеть электроприборов, потребляющих большую мощность, яркость горящих лампочек уменьшается.

Как известно, электродвигатель постоянного тока – это устройство, которое с помощью двух своих основных деталей конструкции может преобразовывать электрическую энергию в механическую. К таким основным деталям относятся:

1. статор – неподвижная/статическая часть двигателя, которая вмещает в себе обмотки возбуждения на которые поступает питание;
2. ротор – вращающаяся часть двигателя, которая отвечает за механические вращения.

Кроме вышеупомянутых основных деталей конструкции электродвигателя постоянного тока, существуют также и вспомогательные детали, такие как:

1. хомут;
2. полюса;
3. обмотка возбуждения;
4. обмотка якоря;
5. коллектор;
6. щётки.

Конструкция электродвигателя постоянного тока

В совокупности все эти детали составляют цельную конструкцию электродвигателя постоянного тока. А теперь давайте более подробно рассмотрим основные детали электродвигателя.

Ярмо ДПТ

Ярмо электродвигателя постоянного тока, которое изготавливают в основном из чугуна или стали, является неотъемлемой частью статора или статической частью электродвигателя. Его основная функция состоит в формировании специального защитного покрытия для более утончённых внутренних деталей двигателя, а также обеспечение поддержки для обмотки якоря. Кроме того, ярмо служит защитным покрытием для магнитных полюсов и обмотки возбуждения ДПТ, обеспечивая тем самым поддержку для всей системы возбуждения.

Полюса

Магнитные полюса электродвигателя постоянного тока – это корпусные детали, которые крепятся болтами к внутренней стенке статора. Конструкция магнитных полюсов содержит в своей основе только две детали, а именно – сердечник полюса и полюсный наконечник, которые состыкованы друг к другу под влиянием гидравлического давления и прикреплённые к статору.

Видео: Конструкция и сборка электродвигателя постоянного тока

Несмотря на это, эти две части предназначены для разных целей. Полюсный сердечник, например, имеет маленькую площадь поперечного сечения и используется, чтобы удерживать полюсный наконечник на ярмо, тогда как полюсный наконечник, имея относительно большую площадь поперечного сечения, используется для распространения магнитного потока созданного над воздушным зазором между статором и ротором, чтобы уменьшить потерю магнитного сопротивления. Кроме того, полюсный наконечник имеет множество канавок для обмоток возбуждения, которые и создают магнитный поток возбуждения.

Обмотка возбуждения

Обмотки возбуждения электродвигателя постоянного тока выполнены вместе с катушками возбуждения (медный провод) навитыми на канавки полюсных наконечников таким образом, что когда ток возбуждения проходит сквозь обмотку, у смежных полюсов возникает противоположная полярность. По существу, обмотки возбуждения выступают в роли некоего электромагнита, способного создать поток возбуждения, внутри которого вращался бы ротор электродвигателя, а потом легко и эффективно его остановить.

Обмотка якоря

Обмотка якоря электродвигателя постоянного тока прикреплена к ротору или вращающейся части механизма, и, как результат, попадает под действие изменяющегося магнитного поля на пути его вращения, что напрямую приводит к потерям на намагничивание.

По этой причине ротор делают из нескольких низко-гистерезисных пластин электротехнической стали, чтобы снизить магнитные потери, типа потери на гистерезис и потери на вихревые токи соответственно. Ламинированные стальные пластины состыковывают друг к другу, чтобы тело якоря получило цилиндрическую структуру.

Тело якоря состоит из канавок (пазов), сделанных из того же материала, что и сердечник, к которому закреплены обмотки якоря и несколько равномерно распределённых по периферии якоря витков медного провода. Пазы канавок имеют пористые клинообразные спаи, чтобы в последствие источаемой во время вращения ротора большой центробежной силы, а также при наличии тока питания и магнитного возбуждения, предотвратить загибания проводника.

Существует два типа конструкции обмотки якоря электродвигателя постоянного тока:

• петлевая обмотка (у данном случае количество параллельных путей тока между переходниками (А) равно количеству полюсов (Р), то есть А = Р.
• волновая обмотка (у данном случае количество параллельных путей тока между переходниками (А) всегда равно 2, независимо от количества полюсов, то есть конструкции машины выполнены соответствующим образом).

Коллектор

Коллектор электродвигателя постоянного тока – это цилиндрическая структура из состыкованных между собой, но изолированных слюдой, медных сегментов. Если речь идет об ДПТ, то коллектор здесь используется в основном как средство коммутирования или передачи через щётки электродвигателя тока питания от сети на смонтированные во вращающейся структуре обмотки якоря.

Щётки

Щётки электродвигателя постоянного тока изготавливают из углеродных или графитных структур, создавая над вращающимся коллектором скользящий контакт или ползунок. Щётки используют для передачи электрического тока от внешнего контура на вращающуюся форму коллектора, где дальше он поступает на обмотки якоря. Коллектор и щётки электродвигателя используют, в общем, для передачи электрической энергии от статического электрического контура на область с механическим вращением, или просто ротор.

Проверьте задачу по физике.

← →
Кручен-Верчен ©   (2005-09-22 19:08) [0]

Решил задачу. Задача — на 5 баллов (!!!) По этому у меня появились сомнения (чтот слишком легкая для 5).
Обмотка электродвигателя постоянного тока сделана из провода, сопротивление которого равно 2 Ом. По обмотке работающего двигателя, включенного в сеть, течет ток. Какую мощность потребляет двигатель, если известно, что напряжение в сети равно 110 В, сила равна 10 А? Каков КПД двигателя?
Мой ответ: n=13,2% P=1100 Вт
Правильно? Завтра надо сдать.

---

← →
DiamondShark ©   (2005-09-22 19:18) [1]

> Мой ответ: n=13,2%

Не правильно.

Странно. По физике такие задачки дают классе примерно в шестом.
А задачки на проценты решают, если не ошибаюсь, в третьем.

---

← →
Кручен-Верчен ©   (2005-09-22 19:35) [2]

DiamonShark. Такую задачу можно решить с восьмого класса.
Pпол=I^2*R=200 Вт
Pзат=I*U=1100 Вт
n=Pпол/Pзат=0,182
Где ошибка?

---

← →
Кручен-Верчен ©   (2005-09-22 19:40) [3]

пол=полезное
зат=затраченное

---

← →
isasa ©   (2005-09-22 20:18) [4]

Точно не помню но
1 BA = 1 Вт ??????????????

---

← →
Кручен-Верчен ©   (2005-09-22 20:34) [5]

Вт — ватт (единица мощности). Формулы правильные: вольт*ампер=ватт

---

← →
palva ©   (2005-09-22 20:48) [6]

> Pпол=I^2*R=200 Вт
Это будет не полезная мощность, а мощность потраченная на выделение тепла в обмотке. Если пренебречь потерями в магнетике и трением, то вся оставшаяся мощность пойдет на механическую энергию отдаваемую двигателем, то есть полезная мощность будет 900 ватт

---

← →
DiamondShark ©   (2005-09-22 20:55) [7]

> Кручен-Верчен ©   (22.09.05 19:35) [2]
>  
> Pпол=I^2*R=200 Вт

Слушай, а нафига тогда люди изголяются, какие-то двигатели делают.
Намотал проволоки побольше — и получил полезную мойшность.

Это как раз мощность потерь.

---

← →
Desdechado ©   (2005-09-22 21:03) [8]

ток постоянный или переменный?
если переменный, то сколько фаз?

---

← →
Кручен-Верчен ©   (2005-09-22 21:12) [9]

palva, т.е. ответ: n=82% и P=900 Вт
Спасибо вам! большое.

---

← →
Кручен-Верчен ©   (2005-09-22 21:17) [10]

DiamondShark, :))) Чтот я не догадался.
Desdechado, постоянный.

---

← →
begin…end ©   (2005-09-22 21:17) [11]

> Кручен-Верчен ©   (22.09.05 21:12) [9]
> ответ: n=82% и P=900 Вт

В задаче не спрашивается про полезную мощность. А потребляемую мощность Вы посчитали ещё в [0].

---

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1. ЭДС батареи Е = 12 В. Наибольшая сила тока, которую может дать батарея, = 6 А. Определить максимальную мощность, которая может выделяться во внешней цепи.

Ответ: Р = 18 Вт.

Задача 2. Обмотка электродвигателя постоянного тока сделана из провода общим сопротивлением R = 2 Ом. По обмотке работающего двигателя, включенного в сеть напряжением U = 220 В, течет ток I = 10 А. 1) Какую мощность потребляет двигатель? 2) Каков КПД двигателя?

Ответ: 1) Р = 2200 Вт; 2)  = 90 %.

Задача 3. Три одинаковые батареи подключают к сопротивлению R=10 Ом, соединив их первый раз параллельно, а второй – последователь-но. При этом мощность, выделяемая на сопротивлении во втором случае, в 4 раза больше мощности, выделяемой в первом случае. Определить внутреннее сопротивление одной батареи.

Ответ: r = 2 Ом.

Задача 4. Три одинаковых элемента, соединенных параллельно и замкнуты проводником, сопротивление которого 1,5 Ом, дают ток 0,9 А. Найти ЭДС и внутреннее сопротивление каждого элемента. I_кз = 21 А.

Ответ: Е = 1,48 В; r = 0,2 Ом.

Задача 5*. Батарея, замкнутая на сопротивление R₁ = 2 Ом, даёт ток I₁ = 1,6 А. Та же батарея, замкнутая на сопротивление R₂ = 1 Ом, даёт ток I₂ = 2 А. Найти потери мощности внутри батареи и КПД батареи в обоих случаях.

Ответ: Р = 7,7 Вт; Р = 12 Вт; = 0,4; = 0,25.

Задача 6. Лампочка и реостат, соединённые последовательно, присоединены к источнику тока. Напряжение на зажимах лампочки U = 40 В, сопротивление реостата R = 10 Ом. Внешняя цепь потребляет мощность Р = 120 Вт. Найти силу тока в цепи.

Ответ: I = 2 А.

Задача 7. ЭДС батареи Е = 20 В. Сопротивление внешней цепи R = 2 Ом. Сила тока I = 4 А. С каким КПД работает батарея? При каком значении внешнего сопротивления КПД будет 90 %.

Ответ:  = 40 %; R = 27 Ом.

Задача 8. К зажимам батареи аккумулятора присоединён нагреватель. ЭДС батареи Е = 24 В, внутреннее сопротивление r = 1 Ом. Нагреватель потребляет мощность Р = 89 Вт. Вычислить силу тока в цепи и КПД нагревателя.

Ответ: I₁ = 19,4 А; = 0,19; I₂ = 4,6 А; = 0,8.

Задача 9. Обмотка электрического кипятильника имеет две секции. Если включена только первая секция, то вода закипает через t₁ = 15 мин, если только вторая, то через t₂ = 30 мин. Через сколько минут закипит вода, если обе секции включить последовательно? Параллельно?

Ответ: t₃ = 45 мин; t₄ = 10 мин.

Задача 10. При силе тока I₁ = 3 А во внешней цепи выделяется мощность Р₁ = 18 Вт, при силе тока I₂ = 1 А соответственно Р₂ = 10 Вт. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление батареи.

Ответ: Е = 12 В; r = 2 Ом.

Задача 11*. Ток в проводнике сопротивлением R = 100 Ом равномерно нарастает от I₀ = 0 A до I = 10 А в течении времени  = 30 с. Чему равно количество теплоты, выделившееся за это время в проводнике?

Ответ: Q = Дж.

Задача 12*. По проводнику сопротивлением R = 3 Ом течёт равномерно возрастающий ток. Количество теплоты, выделившееся в проводнике за время  = 8 с, равно Q = 200 Дж. Определить количество электричества, протекшее за это время по проводнику. В момент времени, принятый за начальный, ток в проводнике был равен нулю.

Ответ: Кл.

Задача 13*. Ток в проводнике сопротивлением R = 15 Ом равномерно возрастает от I₀ = 0 до некоторого максимума в течение  = 5 с. За это время в проводнике выделилось количество теплоты Q = 10⁴ Дж. Найти среднее значение силы тока в проводнике за это время.

Ответ: А.

Задача 14*. Ток в проводнике равномерно увеличивается от I₀ = 0 до некоторого максимального значения в течение  = 10 с. За это время в проводнике выделилось количество теплоты Q = 10³ Дж. Определить скорость нарастания тока в проводнике, если сопротивление проводника R = 3 Ом.

Ответ: 1.

Задача 15. Какое количество меди потребуется на подводящие провода, чтобы передать от источника энергию на расстояние L = 10 км, если передаваемая мощность Р = 100 кВт, а напряжение на шинах источника U = 6000 В? (= 1,710^-8).Потеря мощности на проводах 30%.

Ответ: m  560 кг.

Задача 16. От генератора постоянного тока мощностью Р = 200 кВт, создающего напряжение U = 1200 В, требуется передавать энергию на расстояние L = 10 км. Какого сечения нужно взять медные провода (= 1,710^-8), чтобы потери в линии передачи не превышали 10 % от передаваемой мощности?

Ответ: S = 4,7 мм².

Задача 17. В цепь постоянного тока включены три резистора (рис. 12.3) R₁ = R₂ = R₃ = 4 Ом и источник тока с внутренним сопротивлением r = 2 Ом. Мощность, потребляемая резистором R₃, равна 100 Вт. Определить общее сопротивление внешней цепи, ЭДС источника и напряжение на внешнем участке цепи.

Ответ: R = 2,67 Ом; Е = 35 В; U = 20 В.

Задача 18. Батарея состоит из параллельно соединённых элементов. При силе тока во внешней цепи 2 А полезная мощность равна 7 Вт. Определить число элементов в батарее, если ЭДС каждого элемента 5,5 В, а внутреннее сопротивление r = 5 Ом.

Ответ: n = 5.

Задача 19. Элемент с внутренним сопротивлением r = 4 Ом и ЭДС Е = 12 В замкнут проводником с сопротивлением R = 8 Ом. Какое количество теплоты будет выделяться во внешней части цепи за 1 с?

Ответ: Q = 8 Дж.

Задача 20. Для отопления комнаты пользуются электронагревателем, включенным в сеть напряжением U = 120 В. Комната теряет в сутки 87,3 МДж тепла. Требуется поддерживать температуру комнаты неизменной. Найти: а) сопротивление печи; б) мощность печи; в) сколько метров нихромовой проволоки ( = 10^-6 ) надо взять для обмотки, если диаметр проволоки 1 мм?

Ответ: а) R = 14,4 Ом; б) Р = 1 кВт; в) l = 11,3 м.

Задача 21. Найти количество тепла, выделяющегося ежесекундно в единице объёма медного провода при плотности тока 30 .

Ответ: Q = 1,5510³ Дж.

Задача 22. Два чайника, каждый из которых потребляет при напряжении 220 В мощностью Р = 400 Вт, закипают при последовательном и при параллельном включении за одно и то же время. Чему равно сопротивление подводящих проводов?

Ответ: R = 121 Ом.

Задача 23. Разветвление, состоящее из двух параллельно соединенных сопротивлений R₁ = 6 Ом и R₂ = 12 Ом, включено последовательно с сопротивлением R₃ = 15 Ом. Эта цепь подключена к зажимам генератора, ЭДС которого Е = 200 В, а внутреннее сопротивление r = 1 Ом. Вычислить мощность, выделяющегося на сопротивлении R₁ = 6 Ом.

Ответ: Р = 267 Вт.

Задача 24. Два сопротивления по 100 Ом подключаются к источнику ЭДС сначала последовательно, а затем параллельно. В обоих случаях мощность, выделяемая на каждом сопротивлении, оказалась одинакова. Найти ЭДС источника, если ток, протекающий в цепи при последовательном включении сопротивлений, равен 1 А.

Ответ: Е = 300 В.

Задача 25. Батарея состоит из десяти последовательно соединённых элементов с ЭДС Е = 1,5 В и внутренним сопротивлением r = 0,2 Ом каждый. 1) При какой силе тока полезная мощность равна 20 Вт? 2) Какова наибольшая полезная мощность, которую можно получить от батареи?

Ответ: 1) I₁ = 1,75 А; I₂ = 5,75 А; 2) Р = 28 Вт.

Задача 26. Электроплитка, рассчитанная на потребление от сети мощности 800 Вт, присоединена к сети с напряжением 120 В проводами, сопротивление которых равно 4 Ом. Определить, какое сопротивление должна иметь плитка. Объяснить ответ.

Ответ: R = 8 Ом или 2 Ом.

Задача 27. Под каким напряжением нужно передавать электрическую энергию постоянного тока на расстояние 5 км, чтобы при плотности тока j = 2,510⁵в медных проводах ( = 1,710^-8) двухпроводной линии потери составляли 1 % передаваемой мощности?

Ответ: U = 4250 В.

Задача 28. Требуется передать мощность 100 кВт на расстояние 7,5 км, причём потери на нагревание проводов не должны превышать 3 % передаваемой мощности. Какова масса проводов в случаях, когда ток передаётся: а) под напряжением U=2000 В; б) под напряжением U=6000 В? ( = 1,710^-8;D = 8800 (плотность меди)).

Ответ: кг;кг.

Задача 29. Аккумулятор с внутренним сопротивлением r = 0,08 Ом при токе 4 А отдает во внешнюю цепь 8 Вт. Какую мощность отдаст он во внешнюю цепь при токе 6 А?

Ответ: Р = 11 Вт.

Задача 30. Электроэнергия передается от генератора потребителю по проводам, общее сопротивление которых R. КПД линии передачи, т.е. отношение мощности, выделяемой на полезной нагрузке, к мощности генератора, равен . Определить сопротивление нагрузки R_н. Внутренним сопротивлением генератора пренебречь.

Ответ:

Задача 31. Сила тока I в проводнике изменяется со временем t по уравнению I = 4 + 2t, где I выражено в амперах, а t – в секундах. 1) Какое количество электричества проходит через поперечное сечение проводника за время от с дос? 2) При какой силе постоянного тока через поперечное сечение проводника за это же время проходит такое же количество электричества?

Ответ: 1) q = 48 Кл; 2) I = 12 А.

Задача 32. В цепь включены последовательно медная и стальная проволоки равной длины и диаметра. Найти: а) отношение количества тепла, выделяющегося в этих проволоках; б) отношение падений напряжений на этих проволоках.

Ответ: а) б)

Задача 33. В цепь включены параллельно медная и стальная проволоки равной длины и диаметра. Найти: а) отношение количества тепла, выделяющегося в этих проволоках; б) отношение падений напряжений на этих проволоках.

Ответ: а) б)

Задача 34. Элемент замыкают сначала на внешнее сопротивление R₁ = 2 Ом, а затем на внешнее сопротивление R₂ = 0,5 Ом. Найти ЭДС элемента и его внутреннее сопротивление, если известно, что в каждом из этих случаев мощность, выделяемая во внешней цепи, одинакова и равна 2,54 Вт.

Ответ: Е = 3,38 В; r = 1 Ом.

Задача 35. Имеется 120-вольтовая лампочка мощностью 40 Вт. Какое добавочное сопротивление надо включить последовательно с лампочкой, чтобы она давала нормальный накал при напряжении в сети 220 В? Сколько метров нихромовой проволоки диаметром 0,3 мм надо взять, чтобы получить такое сопротивление?

Ответ: R = 300 Ом; l = 21,2 м.

Задача 36. Электрическая плитка мощностью 1 кВт с нихромовой спиралью предназначена для включения в сеть 220 В. Сколько метров проволоки диаметром 0,5мм надо взять для изготовления спирали, если температура нити равна 900⁰С? Удельное сопротивление нихрома при 0⁰С 1 мкОмм, а температурный коэффициент сопротивления 0,410^-3К^-1.

Ответ: l = 6,99 м.

№1059. Электромотор, имеющий сопротивление обмотки 2 Ом, подключен к генератору постоянного тока с ЭДС 240 В и внутренним сопротивлением 4 Ом. При работе электромотора через его обмотку течет ток 10 А. Определите КПД электромотора. Какую максимальную мощн

Источник:

Решебник по физике за 9, 10, 11 класс (Г.Н.Степанова, 2000 год),
задача №1059
к главе «43. Работа и мощность тока».

Все задачи >

№1059. Электромотор, имеющий сопротивление обмотки 2 Ом, подключен к генератору постоянного тока с ЭДС 240 В и внутренним сопротивлением 4 Ом. При работе электромотора через его обмотку течет ток 10 А. Определите КПД электромотора. Какую максимальную мощность может развивать мотор и какой ток течет при этом по его цепи?

Полная мощность

Полезная мощность

P₂ = P₁ — P₃, где Р₃ — мощность потерь.

Ток, при котором мощность максимальна, найдем, приравняв нулю производную полезной мощности по току:

При этом полезная мощность равна:

← №1058. Свинцовая проволока диаметром d плавится при длительном пропускании тока I1, При каком токе расплавится проволока диаметром 2d? Потери теплоты проволокой в обоих случаях считать пропорциональными поверхности проволоки.№1060. Чему равен коэффициент полезного действия электромотора, если при включении его в сеть постоянного тока пусковой ток равен 15 А, а в установившемся режиме ток снижается до 9 А? →

• Вконтакте
• Facebook