Упр. 14. стр. 83-84

1.

Определите цену деления демонстрационных амперметра и вольтметра.

Рис. 137. Цена деления амперметра C1=1.5 А15=0.1 А.C_1=\dfrac{1.5\,А}{15}=0.1\,А.

Рис. 139. Цена деления вольтметра C2=46 В15=0.4 В.C_2=\dfrac{46\, В}{15}=0.4\,В.

2.

Одинаков ли физический смысл утверждений: а) «В проводнике прошел большой заряд»; б) «В проводнике прошел ток большой силы»?

а) Через проводник может пройти большой заряд за длительное время при малой силе тока.

б) При большой силе тока через проводник проходит большой заряд за единицу времени.

Физический смысл понятий «большой заряд» и «большая сила тока» неодинаков.

3.

Какой электрический заряд пройдет за время t = 2,0 мин непрерывной работы сварочного аппарата при силе тока I = 75 А? Сколько электронов пройдет через сечение проводника за это время?

Дано:

t=2 мин=120 c;t=2\,мин = 120\,c;

I=75 А;I=75\,А;

e=1.61019 Кл.e=1.6·10^{-19}\,Кл.

q?q-? N?N-?

Решение:

Количество электричества q=It,q=It, где II — сила тока;

q=75 А120 А=9000 Кл=9 кКл.q=75\,А·120\,А=9000\,Кл=9\,кКл. Через сечение проводника прошло число электронов:

N=qe,N=\dfrac{q}{e}, где ee — заряд электрона.

N=9000 Кл1.61019 Кл=5.61022.N=\dfrac{9000\,Кл}{1.6·10^{-19}\,Кл}=5.6·10^{22}.

Ответ: q=9 кКл;N=5,61022q=9\,кКл; N=5,6·10^{22} электронов.

4.

Какова сила тока в проводнике, через поперечное сечение которого проходит N=1.01018N=1.0·10^{18} электронов за время t = 1,0 с?

Дано:

t=1.0 с;t=1.0\,с;

N=1.01018;N=1.0·10^{18};

e=1.61019 Кл.e=1.6·10^{-19}\,Кл.

I?I-?

Решение:

Сила тока в проводнике определяется по формуле I=eNt,I=\dfrac{eN}{t}, где ee — заряд электрона, NN — число электронов;

I=1.61019 Кл1.010181.0 с=0.16 А.I=\dfrac{1.6·10^{-19}\,Кл·1.0·10^{18}}{1.0\,с}=0.16\,А.

Ответ: I=0.16 А.I=0.16\,А.

5.

По графику зависимости перенесенного заряда от времени найдите силу тока в проводнике.

Дано:

t=4 с;t=4\,с;

q=6 мкКл=6106 Кл.q=6\,мкКл=6·10^{-6}\,Кл.

I?I-?

Решение:

Для решения задачи используются данные графика зависимости силы тока от времени.

Итак, I=qt,I=\dfrac{q}{t}, где qq — заряд;

I=61064 с=1.516 А=1.5 мкА.I=\dfrac{6·10^{-6}}{4\,с}=1.5·1^{-6}\,А=1.5\,мкА.

Ответ: I=1.5 мкА.I=1.5\,мкА.

6.

На рисунке 142 показан график зависимости силы тока от времени. Какую физическую величину можно вычислить, найдя площадь прямоугольника ODBCODBC? Найдите заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за время t = 3,0 с.

Даны:

I=0.5 А;I=0.5\,А;

t=3.0 с.t=3.0\,с.

q?q-?

Решение:

Пользуясь графиком зависимости силы тока от времени, запишем данные для определения заряда.

Тогда q=It,q=It, где II — сила тока. q=0.5 А3.0 с=1.5 Кл.q=0.5\,А·3.0\,с=1.5\,Кл.

Площадь прямоугольника ODBC численно равна заряду, прошедшему через поперечное сечение за 4 с.

q1=0.5 А4.0 с=2.0 Кл.q_1=0.5\,А·4.0\,с=2.0\,Кл.

Ответ: q=1.5 Кл;q1=2.0 Кл.q=1.5\,Кл; q_1=2.0\,Кл.

7.

Имеются три прибора со значениями верхних пределов измерения силы тока Imax=500 мАI_{max} = 500\, мА, Imax=2 А,I_{max} = 2\, А, Imax=50 А.I_{max} = 50\, А. Какой из них вы выберете для измерения силы тока в светодиодной лампе, изображенной на рисунке 143? Почему?

Через спираль лампочки проходит ток 55 мА. Следовательно, для измерения силы тока в этой лампочке удобно использовать миллиамперметр с пределом измерения 500 мА = 0,5 А. Амперметром, у которого предел измерения 2 А, можно измерять силу тока в лампочке, но учитывая, что цена деления у этого прибора намного больше, чем у миллиамперметра, использовать его нежелательно из-за увеличения погрешности измерения.

При измерения силы тока амперметром с пределом в 50 А стрелка амперметра расположится вблизи начала отсчёта. При цене деления в 1 А также возникают затруднения в точном измерении силы тока, прошедшего через лампочку.

8.

Можно ли с помощью амперметра определить заряд, проходящий через резистор за определенное время? Как?

С помощью амперметра определяем силу тока. Заряд находим по формуле: q=It,q=It, где tt — время горения дампы.

9.

Определите показания амперметра, если за время t = 1,0 мин через сечение спирали лампы проходит заряд q = 12 Кл.

Дано:

q=12 Кл;q=12\,Кл;

t=1.0 мин=60 с.t=1.0\,мин=60\,с.

I?I-?

Решение:

Сила тока, прошедшего через амперметр, определяется по формуле:

I=qt,I=\dfrac{q}{t}, где qq — заряд. I=12 Кл60 с=0.2 А.I=\dfrac{12\,Кл}{60\,с}=0.2\,А.

Ответ: I=0.2 А.I=0.2\,А.

10.

Можно ли утверждать, что до и после подключения амперметра в цепи проходил ток одинаковой силы?

Значение силы тока при включённом амперметре очень мало отличается от значения силы тока до включения амперметра, так ка амперметр, чтобы не оказывать значительного влияния на силу электрического тока, изготавливают с малым сопротивлением.

11.

В цепи использован усложненный ключ-переключатель П. Объясните работу такой цепи. Дополните схему амперметрами, позволяющими измерить силу тока в каждом резисторе.

Переключателем П можно включить участок цепи с резистором R2R_2. Оба резистора включить одновременно таким переключателем нельзя.

Для измерения силы тока в каждом резисторе можно дополнить схему амперметром или амперметрами.