Klasifikasi kabel listrik apa pun mencakup parameter utama yang diwakili oleh konduktivitas, luas atau diameter penampang, bahan dari mana konduktor dibuat, fitur khas perlindungan isolasi, tingkat fleksibilitas, serta indikator ketahanan termal.

Area atau penampang konduktor adalah salah satu kriteria terpenting untuk memilih kawat.

Merek kawat yang paling banyak digunakan adalah PUNP dan PUGNP, serta VPP, PNCB dan PKGM, yang memiliki karakteristik teknis utama berikut yang sangat penting untuk mendapatkan sambungan yang aman:

• PUNP- produk kawat datar dari instalasi atau yang disebut jenis instalasi, dengan konduktor tembaga kawat tunggal dalam isolasi PVC. Variasi ini dibedakan dengan jumlah inti, serta tegangan pengenal dalam 250 V dengan frekuensi 50 Hz dan suhu operasi dari minus 15 ° C hingga plus 50 ° C;
• PUGNP- variasi fleksibel dengan konduktor terdampar. Indikator utama, yang diwakili oleh level tegangan nominal, frekuensi dan kondisi operasi suhu, tidak berbeda dari data PUNP serupa;
• APB- varietas inti tunggal aluminium, kawat bundar dengan isolasi PVC pelindung dan inti kawat tunggal atau multi-kawat. Perbedaan dari jenis ini adalah ketahanan terhadap kerusakan mekanis, getaran dan senyawa kimia. Suhu pengoperasian berkisar dari minus 50 °C hingga plus 70 °C;
• PBC- variasi tembaga terdampar dengan insulasi PBX, memberikan kawat kepadatan tinggi dan bentuk bulat tradisional. Konduktor tahan panas dirancang untuk tingkat nominal 380 V pada frekuensi 50 Hz;
• PKGM- variasi pemasangan daya, diwakili oleh kawat tembaga inti tunggal dengan karet organosilikon atau isolasi fiberglass yang diresapi dengan senyawa tahan panas. Suhu pengoperasian berkisar dari minus 60 °C hingga plus 180 °C;
• PCB- memanaskan versi inti tunggal dalam bentuk kawat kawat tunggal berdasarkan baja galvanis atau biru. Suhu pengoperasian berkisar dari minus 50 °C hingga plus 80 °C;
• WFP- varietas tembaga inti tunggal dengan inti multi-kawat dan insulasi berdasarkan PBX atau polietilen. Suhu pengoperasian berkisar dari minus 40 °C hingga plus 80 °C.

Dalam kondisi daya rendah, kawat tembaga ShBBP dengan insulasi PBX eksternal pelindung digunakan. Inti tipe terdampar memiliki fleksibilitas yang sangat baik, dan produk kabel itu sendiri diberi nilai maksimum 380 V, pada frekuensi dalam 50 Hz.

Produk kawat dari jenis yang paling umum dijual di teluk, dan paling sering memiliki warna isolasi putih.

Luas penampang konduktor

Dalam beberapa tahun terakhir, telah terjadi penurunan nyata dalam karakteristik kualitas produk kabel yang diproduksi, akibatnya indikator resistensi - penampang kawat - menderita. Diameter konduktor apa pun harus sesuai dengan semua parameter yang dinyatakan oleh pabrikan.

Setiap penyimpangan, bahkan 15-20%, dapat menyebabkan panas berlebih yang signifikan pada kabel listrik atau melelehnya bahan isolasi, sehingga pilihan area atau ketebalan konduktor harus diberi perhatian yang lebih besar tidak hanya dalam praktik, tetapi juga dari sudut pandang. pandangan teori.

Penampang konduktor

Parameter yang paling penting untuk pemilihan bagian konduktor yang benar tercermin dalam rekomendasi berikut:

• ketebalan konduktor - cukup untuk aliran arus listrik tanpa hambatan, dengan pemanasan maksimum yang mungkin dari kawat dalam 60 ° C;
• penampang konduktor - cukup untuk penurunan tegangan yang tajam, tidak melebihi nilai yang diizinkan, yang sangat penting untuk kabel yang sangat panjang dan arus yang signifikan.

Perhatian khusus harus diberikan pada suhu operasi maksimum, di mana konduktor dan insulasi pelindung menjadi tidak dapat digunakan.

Penampang konduktor yang digunakan dan insulasi pelindungnya harus memastikan kekuatan mekanik penuh dan keandalan kabel listrik.

Rumus Penampang Konduktor

Sebagai aturan, kabel memiliki penampang melingkar, tetapi nilai arus harus dihitung sesuai dengan luas penampang. Untuk menentukan secara mandiri luas penampang dalam kawat inti tunggal atau kawat beruntai, selubung, yang merupakan insulasi, dibuka dengan hati-hati, setelah itu diameter diukur dalam konduktor inti tunggal.

Area ditentukan sesuai dengan formula fisik yang terkenal bahkan untuk anak sekolah:

S = x D²/4 atau S = 0,8 x D², dimana:

• S adalah luas penampang dalam mm 2 ;
• adalah jumlah , nilai standarnya adalah 3,14;
• D adalah diameter dalam mm.

Konduktor

Pengukuran kawat yang terdampar akan membutuhkan pemolesan awal, serta penghitungan selanjutnya dari jumlah semua vena di dalam bundel. Kemudian diameter salah satu elemen penyusunnya diukur dan dihitung luas penampangnya sesuai dengan rumus standar di atas. Pada tahap akhir pengukuran, area vena dirangkum untuk menentukan indikator penampang totalnya.

Untuk menentukan diameter inti kawat, mikrometer atau jangka sorong digunakan, tetapi jika perlu, Anda dapat menggunakan penggaris atau sentimeter siswa standar. Urat kawat yang diukur harus dililitkan sekencang mungkin pada tongkat dengan dua lusin putaran. Menggunakan penggaris atau sentimeter, diperlukan untuk mengukur jarak belitan dalam mm, setelah itu indikator digunakan dalam rumus:

D = l/n,

• l diwakili oleh jarak belitan vena dalam mm;
• n adalah jumlah putaran.

Perlu dicatat bahwa penampang kabel yang lebih besar memungkinkan Anda untuk memberikan margin dalam hal arus, akibatnya tingkat beban pada kabel dapat sedikit dilampaui.

Untuk menentukan secara mandiri bagian kawat dari inti monolitik, perlu untuk mengukur diameter bagian dalam kabel tanpa isolasi pelindung menggunakan jangka sorong atau mikrometer konvensional.

Tabel korespondensi untuk diameter kawat dan luas penampangnya

Penentuan bagian kabel atau kawat menurut formula fisik standar adalah salah satu proses yang agak melelahkan dan rumit yang tidak menjamin hasil yang paling akurat, oleh karena itu disarankan untuk menggunakan data tabular khusus yang sudah jadi untuk tujuan ini.

Diameter inti kabel:	Indikator bagian	Konduktor dengan tipe tembaga terdampar
		Daya dalam kondisi jaringan 220 V	Saat ini	Daya dalam kondisi jaringan 380 V
1,12 mm	1,0 mm2	3,0 kW	14 A	5,3 kW
1.38mm	1,5 mm2	3,3 kW	15 A	5,7 kW
1,59 mm	2,0 mm2	4,1 kW	19 A	7,2 kW
1.78mm	2,5 mm2	4,6 kW	21 A	7.9 kW
2.26 mm	4.0 mm2	5,9 kW	27 A	10,0 kW
2.76 mm	6,0 mm2	7,7 kW	34 A	12,0 kW
3,57 mm	10,0 mm2	11,0 kW	50 A	19,0 kW
4,51 mm	16,0 mm2	17,0 kW	80 A	30,0 kW
5,64 mm	25,0 mm2	22,0 kW	100 A	38,0 kW
6,68 mm	35.0 mm2	29,0 kW	135 A	51,0 kW

Bagaimana cara menentukan penampang kawat yang terdampar?

Kabel terdampar juga dikenal sebagai kabel terdampar atau fleksibel, yang merupakan kabel tipe inti tunggal yang dipilin erat menjadi satu bundel.

Untuk menghitung secara mandiri dengan benar penampang atau luas kabel yang terdampar, pada awalnya perlu untuk menghitung penampang setiap kabel dalam bundel, setelah itu hasilnya harus dikalikan dengan jumlah totalnya.

Kekuatan saat ini

( jika ).

kepadatan arus

di mana S- luas penampang konduktor.

Kerapatan arus dalam konduktor

di mana adalah kecepatan gerakan teratur muatan dalam konduktor, n- konsentrasi muatan, e- muatan dasar.

Ketergantungan resistansi pada parameter konduktor

di mana aku- panjang konduktor, S- luas penampang konduktor, - resistansi spesifik, - konduktivitas spesifik.

Resistivitas versus suhu

,

di mana adalah koefisien suhu resistansi, adalah resistivitas di .

Resistansi dalam hubungan seri (a) dan paralel (b) konduktor

di mana hambatan konduktor, n adalah jumlah konduktor.

Hukum Ohm:

untuk bagian rantai yang homogen

,

untuk bagian rantai yang tidak homogen

,

untuk sirkuit tertutup

di mana kamu- tegangan pada bagian rangkaian yang homogen, - beda potensial pada ujung bagian rangkaian, - EMF dari sumber, r- resistansi internal dari sumber arus.

Arus hubung singkat

Pekerjaan saat ini dari waktu ke waktu t

Kekuatan saat ini

Hukum Joule-Lenz (jumlah panas yang dilepaskan ketika arus melewati konduktor)

Sumber daya saat ini

Efisiensi sumber saat ini

.

Aturan Kirchhoff

1) - untuk node;

2) - untuk kontur,

di mana adalah jumlah aljabar dari kekuatan arus yang berkumpul di simpul, adalah jumlah aljabar EMF di sirkuit.

2.1. Tegangan 1 V dipertahankan pada ujung kawat tembaga yang panjangnya 5 m. Tentukan rapat arus dalam kawat (resistivitas tembaga ).

TETAPI. b.

CD.

2.2. Sebuah resistor 5 ohm, voltmeter dan sumber arus dihubungkan secara paralel. Voltmeter menunjukkan tegangan 10 V. Jika Anda mengganti resistor dengan yang lain dengan resistansi 12 ohm, maka voltmeter akan menunjukkan tegangan 12 V. Tentukan EMF dan resistansi internal sumber arus. Abaikan arus yang melalui voltmeter.

A.B.

CD.

2.3. Tentukan kuat arus dalam rangkaian yang terdiri dari dua elemen dengan EMF sama dengan 1,6 V dan 1,2 V dan resistansi internal masing-masing 0,6 Ohm dan 0,4 Ohm, dihubungkan oleh kutub yang sama.

A.B.C.D.

2.4. Sel galvanik memberikan hambatan luar 0,5 ohm dengan arus 0,2 A. Jika hambatan luar diganti dengan 0,8 ohm, maka arus dalam rangkaian adalah 0,15 A. Tentukan kuat arus hubung singkat.

A.B.C.D.

2.5. Sebuah beban dihubungkan ke sumber arus dengan EMF 12 V. Tegangan pada terminal sumber adalah 8 V. Tentukan efisiensi sumber arus.

A.B.C.D.

2.6. Rangkaian sumber arus eksternal mengkonsumsi daya 0,75 W. Tentukan kuat arus pada rangkaian jika sumber EMF adalah 2V dan hambatan dalam 1 ohm.

A.B.C.D.

2.7. Sebuah sumber arus dengan EMF 12 V dan hambatan dalam 1 ohm dihubungkan ke beban dengan hambatan 9 ohm. Tentukan: 1) kuat arus pada rangkaian, 2) daya yang dilepaskan pada bagian luar rangkaian, 3) daya yang hilang pada sumber arus, 4) daya total sumber arus, 5) efisiensi sumber saat ini.

2.8. Gulungan boiler listrik memiliki dua bagian. Jika satu bagian dihidupkan, air mendidih setelah 10 menit, jika yang lain, kemudian setelah 20 menit. Setelah berapa menit air akan mendidih jika kedua bagian dihidupkan: a) berurutan; b.secara paralel? Tegangan di terminal boiler dan efisiensi instalasi harus dianggap sama dalam semua kasus.

A. [a) 30 menit; b) 6,67 menit] C. [a) 6,67 menit; b) 30 menit]

C. [a) 10 menit; b) 20 menit] D. [a) 20 menit; b) 10 menit]

2.9. Sebuah amperemeter dengan hambatan 0,18 ohm dirancang untuk mengukur kuat arus hingga 10 A. Berapa hambatan yang harus diambil dan bagaimana cara menyalakannya agar amperemeter ini dapat mengukur kuat arus hingga 100 A?

A.V.

CD.

2.10. Sebuah voltmeter dengan hambatan 2000 ohm dirancang untuk mengukur tegangan hingga 30 V. Berapa hambatan yang harus saya ambil dan bagaimana cara menyalakannya agar voltmeter ini dapat mengukur tegangan hingga 75 V?

A.V.

CD.

2.11 .* Arus dalam penghantar dengan hambatan 100 ohm meningkat secara merata dari 0 menjadi 10 A dalam waktu 30 detik. Berapa jumlah panas yang dilepaskan selama waktu ini di konduktor?

A.B.C.D.

2.12.* Arus dalam penghantar dengan hambatan 12 ohm berkurang secara seragam dari 5 A ke 0 dalam waktu 10 sekon. Berapa banyak panas yang dilepaskan dalam konduktor selama waktu ini?

A.B.C.D.

2.13.* Sebuah konduktor 3 ohm membawa arus yang meningkat secara seragam. Banyaknya kalor yang dilepaskan dalam penghantar dalam waktu 8 s adalah 200 J. Tentukan muatan yang mengalir melalui penghantar selama waktu tersebut. Pada saat awal, arus sama dengan nol.

A.B.C.D.

2.14.* Arus dalam penghantar dengan hambatan 15 ohm meningkat secara seragam dari 0 ke maksimum tertentu dalam waktu 5 s. Selama waktu ini, sejumlah panas 10 kJ dilepaskan dalam konduktor. Temukan nilai rata-rata arus dalam konduktor untuk periode waktu ini.

A.B.C.D.

2.15.* Arus dalam konduktor meningkat secara seragam dari 0 ke beberapa nilai maksimum dalam waktu 10 detik. Selama waktu ini, sejumlah panas 1 kJ dilepaskan di konduktor. Tentukan laju kenaikan arus pada penghantar jika hambatannya 3 ohm.

A.B.C.D.

2.16. pada gambar. 2.1 = =, R 1 = 48 Ohm, R 2 = 24 Ohm, jatuh tegangan U 2 pada hambatan R 2 adalah 12 V. Dengan mengabaikan hambatan dalam elemen, tentukan kuat arus di semua bagian rangkaian dan hambatan R3.

	R4

Beras. 2.1 Gambar. 2.2 Gambar. 2.3

2.17. pada gambar. 2.2 = 2V, R 1 = 60 ohm, R 2 = 40 ohm, R 3 = R 4 = 20 ohm, R G = 100 ohm. Tentukan kuat arus I G melalui galvanometer.

2.18. Temukan kekuatan arus di masing-masing cabang jembatan Wheatstone (Gbr. 2.2), asalkan arus yang mengalir melalui galvanometer adalah nol. Sumber EMF 2V, R 1 \u003d 30 Ohm, R 2 \u003d 45 Ohm, R 3 \u003d 200 Ohm. Abaikan resistansi internal sumber.

2.19. pada gambar. 2,3 = 10 V, = 20 V, = 40 V, dan hambatan R 1 = R 2 = R 3 = 10 ohm. Tentukan kuat arus yang melalui hambatan ( Saya) dan melalui sumber (). Abaikan resistansi internal sumber. [ Saya 1=1A, Saya 2=3A, Saya 3=2A,=2A,=0,=3A]

2.20. pada gambar. 2.4 \u003d 2.1 V, \u003d 1.9 V, R 1 \u003d 45 Ohm, R 2 \u003d 10 Ohm, R 3 \u003d 10 Ohm. Temukan arus di semua bagian rangkaian. Abaikan resistansi internal elemen.

Beras. 2.4 Gambar. 2.5 Gambar. 2.6

2.21. pada gambar. 2,5 resistansi voltmeter sama dengan R 1 = 3000 ohm dan R 2 = 2000 ohm; R 3 \u003d 3000 Ohm, R 4 \u003d 2000 Ohm; \u003d 200 V. Temukan pembacaan voltmeter dalam kasus berikut: a) kunci Ke buka, b) kunci Ke tertutup. Abaikan resistansi internal sumber. [a) U 1 \u003d 120 V, U 2 \u003d 80 V, b) U 1 \u003d U 2 \u003d 100 V]

2.22. pada gambar. 2,6 \u003d \u003d 1,5 V, resistansi internal sumber r 1 \u003d r 2 \u003d 0,5 Ohm, R 1 \u003d R 2 \u003d 2 Ohm, R 3 \u003d 1 Ohm. Hambatan miliammeter adalah 3 ohm. Temukan pembacaan miliammeter.

2.23. pada gambar. 2,7 = = 110 V, R 1 = R 2 = 200 Ohm, resistansi voltmeter 1000 V. Cari pembacaan voltmeter. Abaikan resistansi internal sumber.

Beras. 2.7 Gambar. 2.8 Gambar. 2.9

2.24. pada gambar. 2.8 \u003d \u003d 2V, resistansi internal sumbernya adalah 0,5 Ohm, R 1 \u003d 0,5 Ohm, R 2 \u003d 1,5 Ohm. Temukan arus di semua bagian rangkaian.

2.25. pada gambar. 2,9 = = 100 V, R 1 = 20 ohm, R 2 = 10 ohm, R 3 = 40 ohm, R 4 = 30 ohm. Temukan pembacaan ammeter. Abaikan resistansi internal sumber dan ammeter.

2.26. Berapa arus yang ditunjukkan oleh amperemeter pada gambar. 2.10, yang resistansi R A \u003d 500 Ohm, jika \u003d 1 V, \u003d 2 V, R 3 \u003d 1500 Ohm dan tegangan jatuh pada resistansi R 2 adalah 1 V. Abaikan resistansi internal sumber.

2.27. pada gambar. 2.11 \u003d 1,5 V, \u003d 1,6 V, R 1 \u003d 1 kOhm, R 2 \u003d 2 kOhm. Tentukan pembacaan voltmeter jika resistansinya R V \u003d 2 kOhm. Abaikan resistansi sumber.

		V
	TETAPI
		V

Beras. 2.10 Gambar. 2.11 Gambar. 2.12

2.28. pada gambar. 2.12 resistansi R 1 \u003d 5 Ohm, R 2 \u003d 6 Ohm, R 3 \u003d 3 Ohm. Temukan pembacaan ammeter jika voltmeter menunjukkan 2,1 V. Abaikan resistansi sumber dan ammeter.

2.29 . Tentukan EMF dari sumber dalam rangkaian pada gambar. 2.13, jika kuat arus yang mengalir melaluinya adalah 0,9 A, hambatan dalam sumbernya adalah 0,4 ohm. R 1 \u003d 30 Ohm, R 2 \u003d 24 Ohm, R 3 \u003d 50 Ohm, R 4 \u003d 40 Ohm, R 5 \u003d 60 Ohm.

2.30. Temukan pembacaan ammeter di sirkuit pada gambar. 2.14, jika EMF adalah 19,8 V, resistansi internal adalah 0,4 Ohm, R 1 \u003d 30 Ohm, R 2 \u003d 24 Ohm, R 3 \u003d 50 Ohm, R 4 \u003d 40 Ohm, R 5 \u003d 60 Ohm .

Beras. 2.13 Gambar. 2.14 Gambar. 2.15

2.31 . Temukan nilai semua resistansi di sirkuit pada gambar. 2.15, jika arus 0,4 A mengalir melalui resistansi R 1, arus 0,7 A melalui resistansi R 2, 1,1 A melalui resistansi R 3, tidak ada arus yang mengalir melalui resistansi R 4. Abaikan resistansi internal elemen. E 1 \u003d 1,5 V; E 2 \u003d 1,8 V.

Beras. 2.16 Gambar. 2.17 Gambar. 2.18

2.32. Tentukan E 1 dan E 2 pada rangkaian pada gambar. 2.16, jika R 1 \u003d R 4 \u003d 2 Ohm, R 2 \u003d R 3 \u003d 4 Ohm. Arus yang mengalir melalui hambatan R 3 adalah 1A, dan tidak ada arus yang mengalir melalui hambatan R 2. Resistansi internal elemen r 1 =r 2 =0,5 Ohm.

2.33. Tentukan kuat arus pada semua bagian rangkaian pada rangkaian pada gambar. 2.17, jika E 1 \u003d 11 V, E 2 \u003d 4 V, E 3 \u003d 6 V, R 1 \u003d 5 Ohm, R 2 \u003d 10 Ohm, R 3 \u003d 2 Ohm. Sumber resistansi internal r 1 =r 2 =r 3 =0,5 Ohm.

2.34. Dalam diagram pada gambar. 2.18 R 1 \u003d 1 Ohm, R 2 \u003d 2 Ohm, R 3 \u003d 3 Ohm, arus yang melalui sumber adalah 2A, perbedaan potensial antara titik-titik 1 dan 2 sama dengan 2 V. Tentukan hambatan R 4 .

Elektromagnetisme

Rumus dasar

Induksi magnet berhubungan dengan kuat medan magnet dengan hubungan

di mana - konstanta magnet,

Permeabilitas magnetik media isotropik.

Prinsip superposisi medan magnet

dimana adalah induksi magnet yang diciptakan oleh setiap arus atau muatan yang bergerak secara terpisah.

Induksi magnet dari medan yang diciptakan oleh konduktor pembawa arus lurus yang panjangnya tak terhingga,

di mana adalah jarak dari konduktor dengan arus ke titik di mana induksi magnetik ditentukan.

Induksi magnet dari medan yang dibuat oleh konduktor bujursangkar dengan arus yang panjangnya terbatas

,

di mana adalah sudut antara elemen arus dan vektor jari-jari yang ditarik dari titik yang ditinjau ke ujung konduktor.

Induksi medan magnet di tengah konduktor melingkar dengan arus

dimana adalah jari-jari lingkaran.

Induksi medan magnet pada sumbu konduktor melingkar dengan arus

,

di mana adalah jari-jari kumparan melingkar, adalah jarak dari pusat kumparan ke titik di mana induksi magnetik ditentukan.

Induksi medan magnet di dalam toroida dan solenoida yang panjangnya tak terhingga

di mana adalah jumlah lilitan per satuan panjang solenoida (toroid).

Induksi medan magnet pada sumbu solenoida dengan panjang terbatas

,

di mana adalah sudut antara sumbu kumparan dan vektor jari-jari yang ditarik dari titik tertentu ke ujung kumparan.

Gaya Ampere yang bekerja pada elemen konduktor dengan arus dalam medan magnet,

di mana adalah sudut antara arah arus dan induksi magnet medan.

Momen magnetik rangkaian dengan arus

di mana adalah area kontur,

Satuan vektor normal (positif) terhadap bidang kontur.

Torsi yang bekerja pada rangkaian pembawa arus yang ditempatkan dalam medan magnet seragam adalah

,

dimana adalah sudut antara arah normal terhadap bidang kontur dan induksi medan magnet.

Gaya interaksi antara dua konduktor paralel lurus dengan arus dan

,

di mana adalah panjang konduktor, adalah jarak antara mereka.

Fluks magnet melalui bantalan

di mana , adalah sudut antara arah vektor induksi magnetik dan normal ke situs.

Fluks magnet dari medan yang tidak homogen melalui permukaan yang berubah-ubah

di mana integrasi dilakukan di seluruh permukaan.

Fluks magnet dari medan seragam melalui permukaan datar

Pekerjaan memindahkan konduktor pembawa arus dalam medan magnet

di mana fluks induksi magnet dilintasi oleh konduktor selama gerakannya.

Gaya Lorentz yang bekerja pada partikel bermuatan yang bergerak dalam medan magnet adalah

di mana adalah muatan partikel, adalah kecepatan partikel, adalah sudut antara arah kecepatan partikel dan induksi medan magnet.

E.D.S. induksi

Beda potensial pada ujung-ujung penghantar yang bergerak dalam medan magnet adalah

di mana adalah kecepatan konduktor, adalah panjang konduktor, adalah sudut antara arah kecepatan konduktor dan induksi medan magnet.

E.D.S. induksi diri

dimana adalah induktansi dari rangkaian.

Induktansi solenoida

,

di mana adalah luas penampang solenoida, adalah panjang solenoida, adalah jumlah total lilitan.

Energi medan magnet rangkaian dengan arus

Kepadatan energi medan magnet volumetrik

.

3.1. pada gambar. 3.1 menunjukkan bagian dari dua konduktor pembawa arus bujursangkar yang panjangnya tak terhingga. Jarak AC antara konduktor adalah 10 cm, I 1 \u003d 20 A, I 2 \u003d 30 A. Temukan induksi magnet dari medan yang disebabkan oleh arus I 1 dan I 2 di titik M 1, M 2 dan M 3. Jarak M 1 A \u003d 2 cm, AM 2 \u003d 4 cm dan CM 3 \u003d 3 cm.

A.V.

CD.

3.2. Selesaikan masalah sebelumnya, asalkan arus mengalir dalam satu

arah.

A.V.

CD.

3.3. Dua konduktor bujursangkar yang panjangnya tak terhingga terletak tegak lurus satu sama lain dan berada pada bidang yang sama (Gbr. 3.2). Temukan induksi magnet medan pada titik M 1 dan M 2 jika I 1 \u003d 2 A dan I 2 \u003d 3 A. Jarak AM 1 \u003d AM 2 \u003d 1 cm, DM 1 \u003d CM 2 \u003d 2 cm.

Beras. 3.2 Gambar. 3.3

A.V.

CD.

3.4. Dua konduktor bujursangkar yang panjangnya tak terhingga terletak tegak lurus satu sama lain dan berada dalam bidang yang saling tegak lurus (Gbr. 3.3). Temukan induksi magnet medan pada titik M 1 dan M 2 jika I 1 \u003d 2 A dan I 2 \u003d 3 A. Jarak AM 1 \u003d AM 2 \u003d 1 cm dan AC \u003d 2 cm.

A.V.

CD.

3.5. pada gambar. 3.4 menunjukkan bagian dari tiga konduktor pembawa arus bujursangkar yang panjangnya tak terhingga. Jarak AC=CD=5 cm; saya 1 = saya 2 = saya; Saya 3 \u003d 2I. Temukan titik pada garis lurus AD di mana induksi medan magnet yang disebabkan oleh arus I 1 , I 2 , I 3 sama dengan nol.

A.B.

CD.

3.6. Selesaikan masalah sebelumnya dengan syarat semua arus mengalir dalam arah yang sama.

A.B.

CD.

3.7. Dua putaran melingkar dengan jari-jari masing-masing 4 cm terletak pada bidang sejajar pada jarak 0,1 m dari satu sama lain. Arus I 1 \u003d I 2 \u003d 2 A mengalir melalui belokan Temukan induksi medan magnet pada sumbu belokan pada titik yang terletak pada jarak yang sama darinya. Arus dalam kumparan mengalir dalam arah yang sama.

A.B.C.D.

3.8. Selesaikan masalah sebelumnya dengan syarat bahwa arus mengalir dalam arah yang berlawanan.

A.B.C.D.

3.9. Arus sebesar 2A mengalir melalui penghantar panjang yang dibengkokkan membentuk sudut. Hitunglah induksi magnet medan pada suatu titik yang terletak pada garis-bagi sudut tersebut dan pada jarak 10 cm dari titik sudut tersebut.

A.B.C.D.

3.10. Sepanjang konduktor ditekuk dalam bentuk persegi panjang dengan sisi sebuah= 8 cm dan di\u003d 12 cm, arus mengalir dengan kekuatan Saya\u003d 50 A. Tentukan kekuatan dan induksi magnetik medan di perpotongan diagonal persegi panjang.

A.V.

CD.

3.11. Arus gaya I = 2 A mengalir melalui sebuah kerangka kawat yang berbentuk segi enam beraturan.Dalam hal ini, medan magnet B = 41,4 T terbentuk di tengah bingkai. Temukan panjang kawat dari mana bingkai dibuat.

A.B.C.D.

3.12. Sebuah konduktor dibengkokkan dalam bentuk lingkaran membawa arus. Medan magnet di pusat lingkaran adalah B = 6,28 T. Tanpa mengubah kekuatan arus dalam penghantar, ia diberi bentuk persegi. Tentukan induksi magnet medan pada titik potong diagonal persegi tersebut.

A.B.D.

3.13. Gulungan solenoida berisi dua lapisan lilitan kawat yang berdekatan dengan diameter d = 0,2 mm. Tentukan induksi magnet medan pada sumbu solenoida jika arus mengalir melalui kawat I = 0,5 A.

A.B.C.D.

3.14. Sebuah cincin tipis bermassa 15 g dan berjari-jari 12 cm membawa muatan yang terdistribusi merata dengan kerapatan linier 10 nC/m. Cincin berputar beraturan dengan frekuensi 8 s -1 terhadap sumbu yang tegak lurus bidang cincin dan melalui pusatnya. Tentukan rasio momen magnetik dari arus melingkar yang dibuat oleh cincin dengan momentum sudutnya.

A.B.C.D.

3.15. Dalam dua konduktor paralel lurus yang panjangnya tak berhingga, jarak antara 25 cm, arus 20 dan 30 A mengalir dalam arah yang berlawanan. Tentukan induksi magnet medan pada suatu titik yang berjarak 30 cm dari penghantar pertama dan 40 cm dari penghantar kedua.

ABCD [27.0 T]

3.16. Tentukan induksi magnet medan pada sumbu cincin kawat tipis dengan jari-jari 10 cm, yang melaluinya arus 10 A, pada titik yang terletak pada jarak 15 cm dari pusat cincin.

A.B.C.D.

3.17. Sebuah kawat yang dibengkokkan berbentuk bujur sangkar dengan panjang sisi sama dengan 60 cm mengalirkan arus searah sebesar 3 A. Tentukan induksi magnet dari medan di tengah bujur sangkar tersebut.

A.B.C.D.

3.18. Arus yang mengalir melalui sebuah cincin kawat dari kawat tembaga dengan penampang 1,0 mm 2 menciptakan induksi medan magnet sebesar 0,224 mT di tengah cincin. Beda potensial yang diterapkan pada ujung kawat yang membentuk cincin adalah 0,12 V. Berapa arus yang mengalir melalui cincin?

A.V.S. [2 A] D.

3.19. Arus sebesar 2 A, yang mengalir melalui sebuah kumparan yang panjangnya 30 cm, menimbulkan induksi medan magnet di dalamnya sebesar 8,38 mT. Berapa lilitan kumparan tersebut? Pertimbangkan diameter kumparan menjadi kecil dibandingkan dengan panjangnya.

A.B.C.D.

3.20. Sebuah kawat yang panjangnya tak terhingga membentuk lingkaran melingkar yang bersinggungan dengan kawat. Jari-jari lingkaran adalah 8 cm. Arus sebesar 5A mengalir melalui kawat. Temukan induksi medan magnet di pusat loop.

A.B.C.D.

3.21*. Temukan distribusi induksi magnet dari medan sepanjang sumbu kumparan melingkar dengan diameter 10 cm, yang melaluinya arus 10A. Buatlah tabel nilai untuk nilai-nilai dalam interval 0-10 cm setiap 2 cm dan buat grafik dengan skala. [ ] .

3.22*. Tentukan, dengan menggunakan teorema sirkulasi vektor, induksi medan magnet pada sumbu toroida tanpa inti, melalui belitan yang berisi 300 putaran, arus 1A mengalir. Diameter luar toroid adalah 60 cm, diameter dalam 40 cm.

3.23. Dua konduktor paralel bujursangkar tak hingga dengan arus yang sama mengalir dalam arah yang sama berada pada jarak R dari satu sama lain.Untuk memindahkannya hingga jarak 3R, kerja 220 nJ dikeluarkan untuk setiap sentimeter panjang konduktor. Tentukan kuat arus pada penghantar.

A.B.C.D.

3.24. Sebuah penghantar lurus sepanjang 20 cm yang dialiri arus 40A berada dalam medan magnet seragam dengan induksi 0,5 T. Berapa usaha yang dilakukan oleh gaya-gaya medan yang menggerakkan penghantar sejauh 20 cm, jika arah geraknya tegak lurus terhadap garis induksi magnet dan penghantar tersebut.

A.B.C.D.

3.25. Dalam medan magnet seragam, yang induksinya 0,5 T, konduktor bergerak secara seragam dengan kecepatan 20 cm / s tegak lurus terhadap medan. Panjang penghantar adalah 10 cm. Arus sebesar 2A mengalir melalui penghantar tersebut. Temukan daya yang diperlukan untuk menggerakkan konduktor.

A.B.C.D.

3.26. Induksi magnet medan homogen 0,4 T. Dalam medan ini, sebuah konduktor sepanjang 1 m bergerak beraturan dengan kecepatan 15 cm/s sehingga sudut antara konduktor dan induksi medan sama dengan . Arus sebesar 1A mengalir melalui penghantar. Cari kerja untuk memindahkan konduktor dalam 10 s gerakan.

A.B.C.D.

3.27. Sebuah konduktor sepanjang 1 m terletak tegak lurus terhadap medan magnet seragam dengan induksi 1,3 T. Tentukan kuat arus dalam penghantar jika, ketika bergerak dengan kecepatan 10 cm / s dalam arah tegak lurus terhadap

medan dan konduktor, selama 4 s energi 10 J dihabiskan untuk menggerakkan konduktor.

A.B.C.D.

3.28. Dalam medan magnet seragam dengan induksi 18 T pada bidang yang tegak lurus dengan garis induksi, terdapat bingkai melingkar datar, terdiri dari 10 putaran dengan luas masing-masing 100 cm 2 . Arus 3A mengalir dalam belitan bingkai. Bagaimana arah arus dalam loop sehingga ketika diputar di sekitar salah satu diameter, gaya medan melakukan kerja positif? Berapakah besaran pekerjaan ini?

A.B.C.D.

3.29. Sebuah sirkuit persegi dengan sisi 20 cm, yang melaluinya arus 20 A, dibuat secara bebas dalam medan magnet seragam dengan induksi 10 mT. Tentukan perubahan energi potensial kontur ketika memutar sumbu yang terletak di bidang kontur dengan sudut.

A.B.C.D.

3.30. Arus 10A mengalir melalui sebuah kumparan melingkar dengan jari-jari 15 cm. Kumparan terletak dalam medan magnet seragam dengan induksi 40 mT sehingga garis normal terhadap bidang kontur membentuk sudut dengan vektor induksi magnet. Tentukan perubahan energi potensial rangkaian ketika diputar melalui sudut dengan arah sudut yang meningkat.

A.B.C.D.

3.31. Sebuah bingkai bundar dengan luas arus 20 cm 2 dipasang sejajar dengan medan magnet dengan induksi 0,2 T, dan torsi 0,6 mN·m bekerja padanya. Ketika bingkai dilepaskan, bingkai menyala dan kecepatan sudutnya menjadi 20 s -1 . Tentukan kuat arus yang mengalir pada rangka.

A. B. C. D. [15 A]

3.32. Dua penghantar horizontal panjang sejajar satu sama lain pada jarak 8 mm. Konduktor atas tetap tidak bergerak, sedangkan konduktor bawah tergantung bebas di bawahnya. Berapa arus yang harus dilewatkan melalui kawat atas agar kawat bawah dapat menggantung tanpa jatuh? Arus 1A mengalir di sepanjang bagian bawah dan massa setiap sentimeter dari panjang konduktor adalah 2,55 mg.

A.B.C.D.

3.33 . Fluks induksi magnet yang melalui luas penampang solenoida (tanpa inti) adalah 5 Wb. Panjang solenoida adalah 35 cm. Tentukan momen magnet solenoida ini.

A.B.C.D.

3.34. Sebuah kontur melingkar ditempatkan dalam medan magnet yang seragam sehingga bidang kontur tersebut tegak lurus terhadap garis-garis gaya medan. Induksi medan magnet 0,2 T. Arus sebesar 2A mengalir melalui rangkaian. Jari-jari kontur adalah 2 cm. Berapa usaha yang dilakukan jika kontur diputar ?

A.B.C.D.

3.35*. Di sebelah kawat lurus panjang yang dialiri arus 30A, terdapat bingkai persegi dengan arus 2A. Bingkai dan kawat terletak pada bidang yang sama. Sumbu bingkai yang melewati titik tengah sisi yang berlawanan sejajar dengan kawat dan diberi jarak darinya pada jarak 30 mm. Sisi bingkai 20 mm. Cari pekerjaan yang harus dilakukan untuk memutar bingkai di sekitar porosnya dengan . .

3.36*. Dua buah penghantar lurus panjang berada pada jarak 10 cm satu sama lain. Konduktor membawa arus 20A dan 30A. Berapa usaha per satuan panjang konduktor yang harus dilakukan untuk mendorong konduktor tersebut hingga jarak 20 cm? .

3.37. Sebuah proton dipercepat oleh beda potensial 0,5 kV, terbang ke dalam medan magnet seragam dengan induksi 0,1 T, bergerak dalam lingkaran. Tentukan jari-jari lingkaran ini.

A.B.C.D.

3.38. Sebuah partikel alfa dengan kecepatan 2 Mm/s terbang menuju medan magnet dengan induksi 1 T membentuk sudut . Tentukan jari-jari putaran heliks yang akan dijelaskan oleh partikel alfa?

A.B.C.D.

3.39. Medan magnet dengan induksi 126 T diarahkan tegak lurus terhadap medan listrik yang intensitasnya 10 V/m. Sebuah ion yang terbang dengan kecepatan tertentu terbang ke dalam bidang-bidang yang bersilangan ini. Pada kecepatan berapa ia akan bergerak dalam garis lurus?

A.B.C.D.

3.40. Sebuah elektron dipercepat oleh beda potensial 6 kV terbang ke medan magnet seragam dengan sudut terhadap arah medan dan mulai bergerak sepanjang heliks. Induksi magnet medan adalah 130 mT. Temukan nada heliks.

A.V.S. [1.1 cm] D.

3.41. Proton terbang ke dalam medan magnet seragam dengan sudut terhadap arah garis-garis medan dan bergerak dalam spiral, yang jari-jarinya 2,5 cm. Induksi medan magnet adalah 0,05 T. Temukan energi kinetik proton.

A.V.

CD.

3.42. Tentukan frekuensi elektron dalam orbit melingkar dalam medan magnet dengan induksi 1 T. Bagaimana frekuensi revolusi akan berubah jika partikel alfa yang berotasi bukan elektron?

3.43. Sebuah proton dan partikel alfa, dipercepat oleh beda potensial yang sama, terbang ke dalam medan magnet yang seragam. Berapa kali jari-jari kelengkungan lintasan proton lebih kecil dari jari-jari kelengkungan lintasan partikel alfa?

A.B.C.D.

3.44. Sebuah partikel yang membawa satu muatan elementer terbang ke dalam medan magnet seragam dengan induksi 0,05 T. Tentukan momentum sudut yang dimiliki partikel ketika bergerak dalam medan magnet jika lintasannya adalah busur lingkaran dengan jari-jari 0,2 mm.

A.V.

CD.

3.45. Sebuah elektron bergerak melingkar dalam medan magnet seragam dengan induksi 31,4 mT. Tentukan periode revolusi elektron.

A.B.C.D.

3.46. Tentukan rasio q / m untuk partikel bermuatan jika, terbang dengan kecepatan 108 cm / s ke dalam medan magnet seragam dengan kekuatan 2 10 5 A / m, ia bergerak sepanjang busur lingkaran dengan jari-jari 8,3 cm Arah kecepatan partikel tegak lurus terhadap arah medan magnet.

A.B.C.D.

3.47. Sebuah elektron dipercepat oleh beda potensial 3 kV terbang ke dalam medan magnet solenoid dengan sudut terhadap sumbunya. Banyaknya lilitan ampere solenoida adalah 5000. Panjang solenoida adalah 26 cm. Tentukan langkah lintasan heliks elektron dalam medan magnet solenoida.

A.B.C.D.

3.48. Sebuah partikel bermuatan bergerak dalam medan magnet dalam lingkaran dengan kecepatan 1 Mm/s. Induksi magnet medan adalah 0,3 T. Jari-jari lingkaran adalah 4 cm. Tentukan muatan partikel jika energi kinetiknya diketahui 12 keV.

A.V.

CD.

3.49*. Akselerator proton Serpukhov mempercepat partikel-partikel ini menjadi energi 76 GeV. Jika kita mengabaikan adanya celah yang dipercepat, maka kita dapat mengasumsikan bahwa proton yang dipercepat bergerak sepanjang lingkaran dengan jari-jari 236 m dan dipertahankan di atasnya oleh medan magnet yang tegak lurus terhadap bidang orbit. Temukan medan magnet yang diperlukan. .

3.50*. Partikel bermuatan melewati beda potensial yang dipercepat sebesar 104 V dan terbang ke medan listrik (E = 100 V/m) dan magnet (B = 0,1 T) yang bersilangan dengan sudut siku-siku. Tentukan perbandingan muatan suatu partikel dengan massanya jika, ketika bergerak tegak lurus pada kedua bidang, partikel tersebut tidak mengalami penyimpangan dari lintasan bujursangkar. .

3.51. Dalam medan magnet seragam dengan induksi 0,1 T, sebuah bingkai yang berisi 1000 putaran berputar secara seragam. Luas bingkai 150 cm 2 . Bingkai melakukan 10 rpm. Tentukan ggl maksimum. induksi berbingkai. Sumbu rotasi terletak pada bidang bingkai dan tegak lurus terhadap arah medan.

A.B.C.D.

3.52. Kumparan kawat terletak tegak lurus terhadap medan magnet, yang induksinya bervariasi sesuai dengan hukum B = B o (1 + e hingga t), di mana B o = 0,5 T, k = 1 s -1. Temukan nilai ggl yang diinduksi dalam kumparan pada waktu yang sama dengan 2,3 s. Luas kumparan adalah 0,04 m 2 .

A.B.C.D.

3.53. Sebuah bingkai persegi yang terbuat dari kawat tembaga ditempatkan dalam medan magnet dengan induksi 0,1 T. Luas penampang kawat adalah 1 mm 2 , luas bingkai adalah 25 cm 2 . Garis normal bidang rangka adalah sejajar dengan garis-garis medan. Berapa muatan yang akan melewati bingkai ketika medan magnet menghilang? Hambatan spesifik tembaga adalah 17 nOhm m.

A.B.C.D.

3.54. Sebuah cincin kawat aluminium ditempatkan dalam medan magnet tegak lurus terhadap garis induksi magnet. Diameter cincin 20 cm, diameter kawat 1 mm. Tentukan laju perubahan medan magnet jika kuat arus induksi pada cincin adalah 0,5A. Hambatan spesifik aluminium adalah 26 nOhm m.

A.B.C.D.

3.55. Dalam medan magnet dengan induksi 0,25 T, sebuah batang sepanjang 1 m berputar dengan kecepatan sudut konstan 20 rad/s. Sumbu rotasi melewati ujung batang yang sejajar dengan garis medan. Temukan emf induksi pada ujung batang.

A.B.C.D.

3.56. Sebuah cincin kawat dengan hambatan 1 mΩ ditempatkan dalam medan magnet seragam dengan induksi 0,4 T. Bidang cincin membentuk sudut dengan garis induksi. Tentukan muatan yang akan mengalir melalui cincin jika ditarik keluar dari medan. Luas lingkaran tersebut adalah 10 cm2.

A.B.C.D.

3.57. Sebuah kumparan yang berisi 10 lilitan masing-masing dengan luas 4 cm 2 , ditempatkan dalam medan magnet yang seragam. Sumbu kumparan sejajar dengan garis induksi medan. Kumparan dihubungkan ke galvanometer balistik dengan hambatan 1000 ohm, hambatan kumparan dapat diabaikan. Ketika kumparan ditarik keluar dari medan, 2 C mengalir melalui galvanometer. Tentukan induksi medan

A.B.C.D.

3.58. Pada sebuah batang yang terbuat dari bahan nonmagnetik dengan panjang 50 cm dan penampang 2 cm 2, seutas kawat dililitkan dalam satu lapisan sehingga terdapat 20 lilitan per sentimeter panjang batang. Tentukan energi medan magnet solenoida jika arus dalam belitan adalah 0,5A.

A.B.C.D.

3.59. Hitunglah beda potensial pada ujung-ujung sumbu mobil yang terjadi ketika mobil bergerak mendatar dengan kecepatan 120 km/jam, jika panjang sumbunya 1,5 m dan komponen vertikal medan magnet bumi adalah 40 A/m .

A.B.C.D.

3.60. Sebuah kumparan kawat diletakkan pada sebuah solenoida dengan panjang 20 cm dan luas penampang 30 cm 2 . Gulungan solenoida memiliki 320 putaran dan arus 3A mengalir melaluinya. apa emf diinduksi pada gilirannya memakai solenoida, ketika arus dalam solenoida menghilang dalam 0,001 s?

A.V.C. [0.18 V] D.

3.61. Sebuah kumparan dengan diameter 10 cm, memiliki 500 putaran, berada dalam medan magnet. Sumbu kumparan sejajar dengan garis induksi medan magnet. Berapakah nilai rata-rata emf. induksi dalam kumparan, jika induksi medan magnet meningkat dalam 0,1 s dari nol menjadi 2 T?

A.B.C.D.

3.62*. Sebuah roda gila dengan diameter 3 m berputar pada sumbu horizontal dengan kecepatan 3000 rpm. Tentukan ggl yang diinduksi antara pelek dan poros roda jika bidang roda membentuk sudut dengan bidang meridian magnetik. Komponen horizontal medan magnet bumi adalah 20 T. .

3.63*. Sebuah lingkaran tembaga dengan massa 5 kg terletak di bidang meridian magnetik. Muatan apa yang diinduksi di dalamnya jika diputar pada sumbu vertikal oleh ? Komponen horizontal medan magnet bumi adalah 20 T. Massa jenis tembaga adalah 8900 kg / m 3, resistivitas tembaga adalah 17 nOhm m. .

3.64*. Dalam medan magnet seragam, yang induksinya 0,5 T, sebuah kumparan yang berisi 200 putaran yang berdekatan satu sama lain berputar secara seragam pada frekuensi 300 menit -1. Luas penampang kumparan adalah 100 cm2. Sumbu rotasi tegak lurus terhadap sumbu kumparan dan arah medan magnet. Tentukan ggl maksimum yang diinduksi dalam kumparan. .

Konduktor tembaga memiliki panjang 500 m dan luas penampang 0,5 mm2. A) berapa kuat arus dalam konduktor ketika tegangan pada ujungnya adalah 12V? Resistivitas tembaga 1,7 kali 10 -8 pangkat ohm kali m b) Tentukan kecepatan gerak teratur elektron. Konsentrasi gerak bebas untuk tembaga sama dengan 8,5 kali 10 derajat 28 meter sampai minus 3 derajat, dan modulus muatan elektron sama dengan 1,6 kali 10 derajat minus 19 C c) Sebuah konduktor tembaga kedua dengan diameter dua kali adalah dihubungkan secara seri ke konduktor pertama. Berapakah kecepatan gerakan teratur elektron dalam konduktor kedua?

Solusi untuk pertanyaan a)
Apa yang kita ketahui tentang arus, tegangan, dan hambatan?

I=U/R, U=I*R
I - arus dalam Ampere,
U - tegangan dalam Volt
R - resistansi dalam ohm
Berapa arus 1 ampere?
Ini adalah arus di mana dalam 1 detik muatan 1 Coulomb melewati konduktor.
1 A = 1 C/s(1 ampere sama dengan 1 coulomb per detik)
Apa yang kita ketahui dari kondisi tersebut?
U = 12 V - tegangan
p \u003d 1.7 * 10e-8 Ohm * m - resistansi spesifik "ro" (nilai resistansi konduktor dengan penampang 1 meter persegi dan panjang 1 meter).
Konduktor kami memiliki bagian S = 0,5 mm ^ 2 atau 0,0000005 m ^ 2 atau 0,5 * 10e-6 m ^ 2 (dalam satu meter persegi 1000000 milimeter persegi - 1000 * 1000) dan panjang L = 500m
Kami mendapatkan resistansi konduktor
R=p*L/S\u003d 1.7 * 10e-8 * 500 / 0.5 * 10e-6 \u003d 0,000000017 * 500 / 0,0000005 \u003d 17 ohm
Maka arus akan menjadi:
saya=U/R\u003d 12 / 17 A (0,706. Ampere)
Solusi untuk pertanyaan b)
Arus I juga dinyatakan dalam besaran berikut:
Saya=e*n*S*Vav
e - muatan elektron, C
n - konsentrasi elektron, pcs/m^3 (buah per meter kubik)
S - luas penampang, m^2
Vav - kecepatan rata-rata pergerakan elektron yang teratur, m/s
Jadi
Vav=I/(e*n*S)= (12/17) / (1.6*10e-19 * 8.5*10e+28 * 0.5*10e-6) = 11.657*10e-3 m/s (atau 11.657 mm/s)
Solusi untuk pertanyaan c)
Kami berpendapat serupa dengan solusi a) dan b)
Pertama, Anda perlu menemukan arus total (resistansi total).
Karena Kondisi c) mengacu pada diameter, kami menyimpulkan bahwa semua kabel bulat.
Panjang kabel kedua tidak ditentukan. Katakanlah itu juga 500m.
Luas lingkaran ditentukan oleh rasio:
S=(pi*D^2)/4,
dimana D adalah diameter lingkaran,
pi = 3.1415926.
Jadi, ketika diameter digandakan, luas penampang kawat menjadi empat kali lipat,
ketika diameter tiga kali lipat, luas penampang kawat meningkat sembilan kali lipat, dll.
Total S2=S1*4\u003d 0,5 * 10e-6 * 4 \u003d 2 * 10e-6 M^2
Jika luas penampang kawat dikalikan empat kali lipat, maka, dengan panjang yang sama, hambatannya akan berkurang empat kali lipat.
Total R2 = R1/4= 17/4 ohm = 4,25 ohm
Resistansi total dalam koneksi seri bertambah, jadi
I=U/R=U/(R1+R2)\u003d 12 / (17 + 17/4) \u003d 48/85 \u003d 0,5647. A
Kecepatan elektron terurut untuk konduktor kedua adalah:
Vav=I/(e*n*S2)= (48/85)/(1.6*10e-19 * 8.5*10e+28 * 2*10e-6) = 0,02076*10e-3 m/s (atau 0,02076 mm/s)

"Konduktor dan dielektrik" - Karakteristik listrik suatu medium ditentukan oleh mobilitas partikel bermuatan di dalamnya. Dielektrik. Muatan bebas adalah partikel bermuatan dengan tanda yang sama yang dapat bergerak di bawah pengaruh medan listrik. Dielektrik - gas, air suling, benzena, minyak, porselen, kaca, mika, dll. Medan listrik eksternal.

"Bagian Emas" - Katedral Pokrovsky (Katedral St. Basil). Angkatan Laut. Perlindungan Perawan di Nerl. Lukisan di foyer lantai dua. Tujuan penelitian: Bagian emas - proporsi. Katedral St. Basil. Tujuan penelitian: Untuk memperoleh hukum keindahan dunia dari sudut pandang matematika. Bagian emas dalam arsitektur. Dibuat oleh siswa kelas 10 Yulia Smetanina.

"Bagian dari paralelepiped" - 1. Pidato pengantar guru - 3 menit 2. Aktivasi pengetahuan siswa. Persegi Panjang CKK'C' - bagian ABCDA'B'C'D'. Pekerjaan rumah. Bidang potong memotong permukaan sepanjang segmen. ? MNK- bagian dari ABCDA'B'C'D' parallelepiped. Tugas: membangun bagian melalui tepi paralelepiped dan titik K. Pekerjaan mandiri siswa.

"Proporsi bagian emas" - Pembagian segmen dengan "bagian emas". "Pentagon Emas". Euclid, Leonardo da Vinci, Luca Pacioli. "Persegi Panjang Emas". Alam yang tidak bernyawa. Misalnya, rasio tanah dan air di permukaan bumi berada dalam rasio emas. Harmoni alam semesta didasarkan pada angka. "Bagian emas" di alam, seni dan arsitektur.

"Konstruksi bagian" - Jika bagian dirender, maka garis terbuka ditarik, dua goresan menebal. Penunjukan bagian. Beberapa dimensi elemen bagian lebih nyaman untuk ditampilkan pada bagian. Bagian dalam gambar dibagi menjadi diperpanjang dan ditumpangkan. Bagian dibuat dengan skala yang sama dengan gambar yang dirujuk.

"Konduktor dalam rangkaian listrik" - Memecahkan masalah. Koneksi konduktor. Bola lampu listrik di karangan bunga pohon Natal dihubungkan secara seri. Tentukan hambatan rangkaian Hambatan masing-masing resistor adalah 3 ohm. 1. Dua buah penghantar dengan hambatan 4 ohm dan 2 ohm dirangkai seri. Sambungan seri I = I1 = I2 U = U1 + U2 R = R1 + R2 Untuk konduktor identik R = nR1.

Ketika partikel bermuatan bergerak, muatan listrik ditransfer dari satu tempat ke tempat lain. Namun, jika partikel bermuatan melakukan gerakan termal acak, seperti elektron bebas dalam logam, maka tidak akan ada transfer muatan (Gbr. 143). Muatan listrik bergerak melalui penampang konduktor hanya jika, bersama dengan gerakan kacau, elektron berpartisipasi dalam gerakan teratur (Gbr. 144). Dalam hal ini, dikatakan bahwa arus listrik terbentuk di konduktor.

Dari pelajaran fisika kelas 7, Anda tahu bahwa gerakan partikel bermuatan yang teratur (berarah) disebut arus listrik. Arus listrik timbul dari gerakan teratur elektron bebas dalam logam atau ion dalam elektrolit.

Namun, jika Anda menggerakkan benda netral secara keseluruhan, maka, terlepas dari gerakan teratur sejumlah besar elektron dan inti atom, arus listrik tidak akan muncul. Muatan total yang ditransfer melalui setiap bagian konduktor akan sama dengan nol, karena muatan dengan tanda yang berbeda bergerak dengan kecepatan rata-rata yang sama. Arus dalam penghantar akan timbul hanya jika, ketika muatan bergerak dalam satu arah, muatan positif yang ditransfer melalui penampang tidak sama nilai absolutnya dengan muatan negatif.

Arus listrik memiliki arah tertentu. Arah pergerakan partikel bermuatan positif diambil sebagai arah arus. Jika arus dibentuk oleh pergerakan partikel bermuatan negatif, maka arah arus dianggap berlawanan dengan arah pergerakan partikel.

Tindakan saat ini. Kami tidak secara langsung mengamati gerakan partikel dalam konduktor. Namun, keberadaan arus listrik dapat dinilai dari tindakan atau fenomena yang menyertainya.

Pertama, konduktor tempat arus mengalir memanas.

Kedua, arus listrik dapat mengubah komposisi kimia konduktor, misalnya, melepaskan komponen kimianya (tembaga dari larutan tembaga sulfat, dll.). Dari jenis seperti itu

proses diamati tidak di semua konduktor, tetapi hanya dalam larutan (atau lelehan) elektrolit.

Ketiga, arus memiliki efek magnetik. Jadi, jarum magnet di dekat konduktor pembawa arus berputar. Efek magnetis dari arus, berbeda dengan yang kimia dan termal, adalah yang utama, karena ia memanifestasikan dirinya di semua konduktor tanpa kecuali. Efek kimia dari arus diamati hanya dalam elektrolit, dan pemanasan tidak ada dalam superkonduktor (lihat 60).

Kekuatan saat ini. Jika arus listrik terbentuk di sirkuit, maka ini berarti bahwa muatan listrik ditransfer sepanjang waktu melalui penampang konduktor. Muatan yang ditransfer per unit waktu berfungsi sebagai karakteristik kuantitatif utama dari arus, yang disebut kekuatan arus. Jika muatan ditransfer melalui penampang konduktor dalam waktu, maka kekuatan arus sama dengan:

Dengan demikian, kekuatan arus sama dengan rasio muatan yang ditransfer melalui penampang konduktor selama interval waktu hingga interval waktu ini. Jika kekuatan arus tidak berubah terhadap waktu, maka arus disebut konstan.

Kekuatan arus, seperti muatan, adalah besaran skalar. Itu bisa positif dan negatif. Tanda kekuatan arus tergantung pada arah mana di sepanjang konduktor yang dianggap positif. Kekuatan arus jika arah arus bertepatan dengan arah positif yang dipilih secara kondisional di sepanjang konduktor. Sebaliknya

Kekuatan arus tergantung pada muatan yang dibawa oleh setiap partikel, konsentrasi partikel, kecepatan gerakan terarahnya, dan luas penampang konduktor. Mari kita tunjukkan.

Biarkan penghantar memiliki luas penampang 5. Untuk arah positif pada penghantar, kita ambil arah dari kiri ke kanan. Muatan tiap partikel sama. Volume konduktor, dibatasi oleh bagian dan 2, mengandung partikel, di mana adalah konsentrasi partikel (Gbr. 145). Muatan totalnya Jika partikel bergerak dari kiri ke kanan dengan kecepatan rata-rata, maka dalam waktu semua partikel yang tertutup dalam volume yang dipertimbangkan akan melewati bagian 2. Oleh karena itu, kuat arusnya sama.

Apakah arus listrik memiliki daya? Ya, bayangkan saja... Dan untuk apa kekuatan itu? Nah, bagaimana untuk apa, untuk melakukan pekerjaan yang bermanfaat, atau mungkin tidak berguna :-), Yang utama adalah melakukan sesuatu. Tubuh kita juga memiliki kekuatan. Seseorang memiliki kekuatan sedemikian rupa sehingga ia dapat mencungkil batu bata menjadi berkeping-keping dengan satu pukulan, sementara yang lain bahkan tidak dapat mengangkat sendok :-). Jadi, para pembaca yang budiman, arus listrik juga memiliki daya.

Bayangkan selang yang Anda gunakan untuk menyirami taman Anda.

Biarkan selang menjadi kawat, dan air di dalamnya adalah arus listrik. Kami membuka keran sedikit dan air mengalir melalui selang. Perlahan, tapi tetap, dia berlari. Kekuatan jet sangat lemah. Kami bahkan tidak bisa menyemprot seseorang dengan selang seperti itu. Dan sekarang mari kita buka faucet sepenuhnya! Dan kami memiliki jet yang bahkan cukup untuk menyirami plot tetangga :-).

Sekarang bayangkan Anda sedang mengisi ember. Apakah Anda akan mengisinya lebih cepat dengan tekanan dari selang atau dari keran? Diameter selang dan faucet adalah sama

Tentu saja, tekanan dari selang kuning! Tapi mengapa ini terjadi? Soalnya volume air yang keluar dari keran dalam selang waktu yang sama dan selang kuning juga berbeda. Atau dengan kata lain, lebih banyak molekul air yang keluar dari selang daripada yang keluar dari keran dalam waktu yang bersamaan.

Ini cerita yang sama dengan kabel. Artinya, untuk periode waktu yang sama, jumlah elektron yang mengalir melalui kawat bisa sangat berbeda. Sekarang kita dapat menentukan kekuatan arus.

Jadi, kekuatan arus adalah jumlah elektron yang melewati luas penampang konduktor per satuan waktu, katakanlah, per detik. Di bawah pada gambar, luas penampang yang sama dari kawat yang dilalui arus listrik diarsir dengan garis hijau.

• untuk arus searah -

di mana saya - kekuatan arus searah;

• untuk arus tidak langsung - dalam dua cara:

1) menurut rumus -

Q = I t ,

di mana I - kekuatan arus rata-rata;

2) secara grafis - sebagai luas trapesium lengkung (Gbr. 8.1).

Dalam Sistem Satuan Internasional, muatan diukur dalam coulomb (1 C).

Kekuatan arus ditentukan oleh kecepatan, konsentrasi dan muatan pembawa arus, serta luas penampang konduktor:

di mana q adalah modulus muatan pembawa arus (jika pembawa arus adalah elektron, maka q = 1,6 10 19 C); n adalah konsentrasi pembawa arus, n = = N /V; N - jumlah pembawa arus yang telah melewati penampang konduktor (terletak tegak lurus terhadap kecepatan pergerakan pembawa arus) selama waktu t, atau jumlah pembawa arus dalam volume V = Sv t (Gbr. 8.2); S adalah luas penampang konduktor; v adalah modulus kecepatan pergerakan pembawa arus.

Kepadatan arus ditentukan oleh kekuatan arus yang melewati satuan luas penampang konduktor, yang terletak tegak lurus terhadap arah arus:

di mana saya adalah kekuatan saat ini; S adalah luas penampang konduktor (terletak tegak lurus terhadap kecepatan pergerakan pembawa arus).

rapat arus adalah besaran vektor.

Arah rapat arus j → bertepatan dengan arah kecepatan pembawa arus positif:

j → = q n v → ,

di mana q adalah modulus muatan pembawa arus (jika pembawa arus adalah elektron, maka q = 1,6 10 19 C); v → - kecepatan pergerakan pembawa saat ini; n adalah konsentrasi pembawa arus, n = N /V; N - jumlah pembawa arus yang telah melewati penampang konduktor (terletak tegak lurus terhadap kecepatan pergerakan pembawa arus) selama waktu t, atau jumlah pembawa arus dalam volume V = Sv t (Gbr. 8.2); v adalah modulus kecepatan pergerakan pembawa arus; S adalah luas penampang konduktor.

Dalam Satuan Sistem Internasional, rapat arus diukur dalam ampere per meter persegi (1 A / m 2).

Kekuatan arus dalam gas (arus listrik dalam gas disebabkan oleh pergerakan ion) ditentukan oleh rumus:

I = N t | q | ,

di mana N /t adalah jumlah ion yang melewati penampang bejana setiap detik (setiap detik); |q | - modul pengisian ion:

• untuk ion bermuatan tunggal -

|q | = 1,6 10 19 C,

• untuk ion bermuatan ganda -

|q | = 3,2 10 19 C

Contoh 1. Jumlah elektron bebas dalam 1,0 m 3 tembaga adalah 1,0 10 28 . Temukan nilai kecepatan pergerakan elektron secara terarah dalam kawat tembaga dengan luas penampang 4,0 mm 2, yang melaluinya arus 32 A mengalir.

Keputusan. Kecepatan gerakan terarah pembawa arus (elektron) terkait dengan kekuatan arus dalam konduktor dengan rumus:

di mana q adalah modulus muatan pembawa arus (elektron); n adalah konsentrasi pembawa arus; S adalah luas penampang konduktor; v adalah modulus kecepatan gerakan terarah pembawa arus dalam konduktor.

Kami menyatakan dari rumus ini nilai yang diinginkan - kecepatan pembawa saat ini -

v = I q n S .

Untuk menghitung kecepatan, kami menggunakan nilai kuantitas berikut yang termasuk dalam rumus:

• besarnya kekuatan arus dan luas penampang konduktor diberikan dalam kondisi masalah: I \u003d 32 A, S \u003d 4.0 mm 2 \u003d 4.0 10 6 m 2;
• nilai muatan dasar (sama dengan modulus muatan elektron) adalah konstanta dasar (nilai konstan): q = 1,6 10 19 C;
• konsentrasi pembawa arus - jumlah pembawa arus per satuan volume konduktor -

n = N V = 1,0 10 28 1 = 1,0 10 28 m 3 .

Mari kita lakukan perhitungan:

v = 32 1,6 10 19 1,0 10 28 4,0 10 6 = 5,0 10 3 m/s = 5,0 mm/s.

Kecepatan pergerakan elektron dalam konduktor yang ditentukan adalah 5,0 mm/s.

Contoh 2. Kuat arus dalam konduktor meningkat secara merata dari 10 menjadi 12 A dalam 12 s. Berapa muatan yang melewati penampang konduktor dalam selang waktu yang ditentukan?

Keputusan. Arus dalam konduktor berubah seiring waktu. Oleh karena itu, muatan yang dipindahkan oleh pembawa arus melalui penampang konduktor, yang terletak tegak lurus terhadap kecepatan pembawa arus, untuk jangka waktu tertentu, dapat dihitung dengan dua cara.

1. Biaya yang diinginkan dapat dihitung menggunakan rumus

Q = I t ,

di mana I - kekuatan arus rata-rata; t - interval waktu, t = 12 s.

Kekuatan arus meningkat secara seragam di konduktor; oleh karena itu, kekuatan arus rata-rata diberikan oleh

I = I 1 + I 2 2 ,

di mana I 1 - nilai arus pada saat awal, I 1 = 10 A; I 2 - nilai arus pada saat terakhir waktu, I 2 \u003d 12 A.

Mengganti ekspresi untuk kekuatan arus rata-rata ke dalam rumus untuk menghitung muatan, kita dapatkan

Q \u003d (I 1 + I 2) t 2.

Perhitungan memberi nilai

Q \u003d (10 + 12) 12 2 \u003d 132 C \u003d 0,13 kC.

Gambar tersebut menunjukkan ketergantungan I (t) yang ditentukan dalam kondisi masalah.

Muatan yang ditransfer oleh pembawa arus melalui penampang konduktor, yang terletak tegak lurus terhadap kecepatan pembawa arus, untuk jangka waktu tertentu, secara numerik sama dengan luas trapesium yang dibatasi oleh empat garis:

• garis lurus I (t);
• tegak lurus terhadap sumbu waktu, dipulihkan dari titik t 1 ;
• tegak lurus terhadap sumbu waktu, dipulihkan dari titik t 2 ;
• sumbu waktu t .

Kami akan menghitung menggunakan rumus untuk luas trapesium:

Q \u003d 12 + 10 2 12 \u003d 132 C \u003d 0,13 kC.

Kedua metode penghitungan muatan yang ditransfer oleh pembawa arus selama periode waktu tertentu memberikan hasil yang sama.

Gagasan arus listrik dapat didekati dari berbagai posisi. Salah satunya adalah makroskopik, yang lain didasarkan pada analisis mekanisme konduksi. Misalnya, aliran cairan melalui pipa dapat dianggap sebagai gerakan materi yang terus menerus, tetapi juga dapat dianalisis dalam hal pergerakan partikel fluida.

Konsep pertama arus listrik muncul pada tahap itu dalam perkembangan fisika, ketika mekanisme konduksi belum diketahui. Saat itulah kuantitas fisik muncul - kekuatan saat ini, yang menunjukkan berapa banyak muatan listrik yang melewati penampang konduktor per satuan waktu. Kekuatan saat ini. Satuan kuat arus adalah ampere (A): .

Dua fitur besaran ini mengikuti definisi kekuatan arus. Salah satunya adalah kemandirian kekuatan arus dari penampang konduktor yang dilalui arus. Yang kedua adalah independensi kekuatan arus dari pengaturan spasial elemen rangkaian, yang dapat Anda lihat lebih dari sekali: tidak peduli bagaimana konduktor dipindahkan, ini tidak mempengaruhi kekuatan arus. Arus disebut permanen jika arus tidak berubah dari waktu ke waktu.

Jadi, ide arus listrik, kekuatannya muncul ketika belum jelas apa itu.

Studi tentang konduktivitas listrik dari berbagai zat menunjukkan bahwa dalam zat yang berbeda berbagai partikel bebas bermuatan bergerak di bawah aksi medan listrik dalam proses aliran arus. Misalnya, dalam logam mereka adalah elektron, dalam cairan mereka adalah ion positif dan negatif, dalam semikonduktor mereka adalah elektron dan "lubang". Tidak hanya jenis partikel yang berbeda, tetapi juga sifat interaksinya dengan zat tempat arus mengalir. Jadi, elektron bebas dalam logam bergerak bebas di antara simpul-simpul kisi kristal selama beberapa waktu, kemudian bertabrakan dengan ion-ion yang terletak di simpul-simpul tersebut. Dalam elektrolit, ion berinteraksi satu sama lain dan dengan atom cairan.

Tetapi untuk semua zat ada: partikel tanpa adanya medan bergerak secara acak, ketika medan muncul, sejumlah kecil kecepatan ditambahkan ke kecepatan gerakan kacau baik dalam arah medan (untuk partikel positif) atau dalam arah berlawanan dengan medan (untuk partikel negatif). Kecepatan ekstra ini disebut kecepatan melayang. Kecepatan rata-rata gerakan kacau adalah ratusan meter per detik, kecepatan melayang beberapa milimeter per detik. Namun, penambahan kecil inilah yang menjelaskan semua tindakan arus.

Untuk zat apa pun, Anda bisa mendapatkan rumus untuk menghitung kekuatan saat ini: , di mana adalah konsentrasi partikel bermuatan, adalah muatan satu partikel, adalah luas penampang.

Dengan demikian, listrik adalah gerakan teratur partikel bermuatan.

Tampaknya rumus ini bertentangan dengan pernyataan bahwa kekuatan arus tidak tergantung pada luas penampang konduktor. Tapi kemerdekaan ini adalah fakta eksperimental. Hal ini dapat dijelaskan dengan fakta bahwa kecepatan drift lebih besar dimana penampang lebih kecil, dan partikel melayang lebih lambat melalui penampang yang lebih besar.

Fakta eksperimental adalah bahwa ketika diterapkan pada konduktor konstan beda potensial melewatinya D.C.. Fakta ini, pada pandangan pertama, bertentangan dengan formula . Memang, dengan perbedaan potensial yang konstan dalam suatu zat, medan dengan kekuatan medan konstan dibuat. Akibatnya, gaya konstan bekerja pada partikel bebas dan kecepatannya harus meningkat. Ternyata pada tegangan konstan, kekuatan arus harus meningkat sebanding dengan waktu. Hal ini tidak terjadi karena ketika arus mengalir dalam suatu zat, hambatan listrik. Dialah yang memastikan keteguhan kekuatan arus pada perbedaan potensial yang konstan.

Untuk mengukur resistansi, perlu untuk menyelidiki ketergantungan arus pada tegangan. Grafik ketergantungan ini disebut karakteristik arus-tegangan. Tiga jenis karakteristik tegangan arus dimungkinkan (Gbr. 40).