Klasifikácia akéhokoľvek elektrického drôtu zahŕňa hlavné parametre reprezentované vodivosťou, prierezovou plochou alebo priemerom, materiálmi, z ktorých je vodič vyrobený, typickými vlastnosťami izolačnej ochrany, úrovňou flexibility, ako aj ukazovateľmi tepelného odporu.

Plocha alebo prierez vodiča je jedným z najdôležitejších kritérií pri výbere vodiča.

Najpoužívanejšie značky drôtov sú PUNP a PUGNP, ako aj VPP, PNCB a PKGM, ktoré majú nasledujúce hlavné technické vlastnosti, ktoré sú veľmi dôležité pre získanie bezpečného spojenia:

• PUNP- výrobok z plochého drôtu inštalačného alebo takzvaného inštalačného typu s jednožilovými medenými vodičmi v izolácii z PVC. Táto odroda sa vyznačuje počtom jadier, ako aj menovitým napätím do 250 V s frekvenciou 50 Hz a prevádzkovou teplotou od mínus 15 ° C do plus 50 ° C;
• PUGNP- flexibilná odroda s lankovými vodičmi. Hlavné ukazovatele, ktoré sú reprezentované menovitou úrovňou napätia, frekvenciou a teplotnými prevádzkovými podmienkami, sa nelíšia od podobných údajov PUNP;
• APB- hliníková jednožilová odroda, okrúhly drôt s ochrannou PVC izoláciou a jednožilovým alebo viacžilovým jadrom. Rozdiel tohto typu je odolnosť voči mechanickému poškodeniu, vibráciám a chemickým zlúčeninám. Prevádzková teplota sa pohybuje od mínus 50 °C do plus 70 °C;
• PBC- odroda lankovej medi s izoláciou PBX, ktorá dáva drôtu vysokú hustotu a tradičný zaoblený tvar. Tepelne odolný vodič je navrhnutý pre menovitú úroveň 380 V pri frekvencii 50 Hz;
• PKGM- odroda montáže energie, reprezentovaná jednožilovým medeným drôtom s izoláciou z organokremičitej gumy alebo sklenených vlákien impregnovaných tepelne odolnou zmesou. Prevádzková teplota sa pohybuje od mínus 60 °C do plus 180 °C;
• PCB- vykurovacie jednožilové prevedenie vo forme jednožilového drôtu na báze pozinkovanej alebo modrej ocele. Prevádzková teplota sa pohybuje od mínus 50 °C do plus 80 °C;
• WFP- jednožilová medená odroda s viacžilovým jadrom a izoláciou na báze PBX alebo polyetylénu. Prevádzková teplota sa pohybuje od mínus 40 °C do plus 80 °C.

V podmienkach nízkeho výkonu sa používa medený drôt ShBBP s ochrannou vonkajšou izoláciou PBX. Lankové jadro má vynikajúcu flexibilitu a samotný drôtový produkt je dimenzovaný na maximálne 380 V pri frekvencii do 50 Hz.

Drôtené výrobky najbežnejších typov sa predávajú v poliach a najčastejšie majú bielu farbu izolácie.

Plocha prierezu vodiča

V posledných rokoch došlo k výraznému zníženiu kvalitatívnych charakteristík vyrábaných káblových výrobkov, v dôsledku čoho trpia indikátory odporu - prierez drôtu. Priemer akéhokoľvek vodiča musí nevyhnutne spĺňať všetky parametre deklarované výrobcom.

Akákoľvek odchýlka, aj 15-20%, môže spôsobiť výrazné prehriatie elektrických rozvodov alebo roztavenie izolačného materiálu, preto treba výberu plochy či hrúbky vodiča venovať zvýšenú pozornosť nielen v praxi, ale aj z hľadiska pohľad na teóriu.

Prierez vodičov

Parametre najdôležitejšie pre správny výber časti vodiča sa odrážajú v nasledujúcich odporúčaniach:

• hrúbka vodiča - dostatočná na nerušený prechod elektrického prúdu, s maximálnym možným ohrevom drôtu do 60 ° C;
• prierez vodiča - dostatočný na prudký pokles napätia, nepresahujúci prípustné hodnoty, čo je obzvlášť dôležité pre veľmi dlhé vedenie a významné prúdy.

Osobitnú pozornosť je potrebné venovať maximálnej prevádzkovej teplote, nad ktorou sa vodič a ochranná izolácia stávajú nepoužiteľnými.

Prierez použitého vodiča a jeho ochranná izolácia musia nevyhnutne zabezpečiť plnú mechanickú pevnosť a spoľahlivosť elektrického vedenia.

Vzorec prierezu vodiča

Drôty majú spravidla kruhový prierez, ale menovitý prúd sa musí vypočítať podľa plochy prierezu. Aby sa nezávisle určila plocha prierezu v jednožilovom alebo lankovom drôte, plášť, ktorý je izoláciou, sa opatrne otvorí a potom sa meria priemer v jednožilovom vodiči.

Oblasť je určená podľa známeho fyzikálneho vzorca aj pre školákov:

S = π x D²/4 alebo S = 0,8 x D², kde:

• S je plocha prierezu v mm 2 ;
• π je počet π, štandardná hodnota je 3,14;
• D je priemer v mm.

Dirigent

Merania lanka si vyžiadajú jeho predbežné načechranie, ako aj následné spočítanie počtu všetkých žíl vo zväzku. Potom sa zmeria priemer jedného základného prvku a vypočíta sa plocha prierezu podľa vyššie uvedeného štandardného vzorca. V záverečnej fáze meraní sa zhrnú oblasti žíl, aby sa určili ukazovatele ich celkového prierezu.

Na určenie priemeru jadra drôtu sa používa mikrometer alebo posuvné meradlo, ale v prípade potreby môžete použiť štandardné študentské pravítko alebo centimeter. Odmeraná žila drôtu musí byť na palicu navinutá čo najtesnejšie s dvoma desiatkami závitov. Pomocou pravítka alebo centimetra je potrebné zmerať vzdialenosť vinutia v mm, po ktorej sa indikátory použijú vo vzorci:

D = l/n,

• l predstavuje vzdialenosť vinutia žily v mm;
• n je počet závitov.

Treba poznamenať, že väčší prierez drôtu vám umožňuje poskytnúť rezervu z hľadiska prúdu, v dôsledku čoho môže byť úroveň zaťaženia elektroinštalácie mierne prekročená.

Na nezávislé určenie prierezu drôtu monolitického jadra je potrebné zmerať priemer vnútornej časti kábla bez ochrannej izolácie pomocou bežného strmeňa alebo mikrometra.

Korešpondenčná tabuľka pre priemery drôtov a ich prierez

Stanovenie prierezu kábla alebo drôtu podľa štandardného fyzikálneho vzorca patrí medzi pomerne prácne a zložité procesy, ktoré nezaručujú najpresnejšie výsledky, preto je vhodné na tento účel použiť špeciálne, hotové tabuľkové údaje.

Priemer jadra kábla	Sekčné ukazovatele	Vodiče s lankovým medeným typom
		Napájanie v sieťových podmienkach 220 V	Aktuálne	Napájanie v sieťových podmienkach 380 V
1,12 mm	1,0 mm2	3,0 kW	14 A	5,3 kW
1,38 mm	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
1,78 mm	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

Ako určiť prierez lanka?

Splietané vodiče sú tiež známe ako splietané alebo flexibilné káble, čo sú jednožilové vodiče pevne skrútené do jedného zväzku.

Aby bolo možné nezávisle správne vypočítať prierez alebo plochu lankových drôtov, je potrebné najprv vypočítať prierez každého drôtu vo zväzku, potom by sa mal výsledok vynásobiť ich celkovým počtom.

Súčasná sila

( ak ).

súčasná hustota

kde S- plocha prierezu vodiča.

Prúdová hustota vo vodiči

kde je rýchlosť usporiadaného pohybu nábojov vo vodiči, n- koncentrácia nábojov, e- elementárny náboj.

Závislosť odporu od parametrov vodiča

kde l- dĺžka vodiča, S- plocha prierezu vodiča, - merný odpor, - merná vodivosť.

Odpor verzus teplota

,

kde je teplotný koeficient odporu, je odpor pri .

Odpor v sériovom (a) a paralelnom (b) zapojení vodičov

kde je odpor vodiča, n je počet vodičov.

Ohmov zákon:

pre homogénny úsek reťazca

,

pre nehomogénny úsek reťazca

,

pre uzavretý okruh

kde U- napätie na homogénnej časti obvodu, - rozdiel potenciálov na koncoch časti obvodu, - EMF zdroja, r- vnútorný odpor zdroja prúdu.

Skratový prúd

Aktuálna práca v čase t

Aktuálny výkon

Joule-Lenzov zákon (množstvo tepla uvoľneného pri prechode prúdu cez vodič)

Výkon zdroja prúdu

Súčasná efektívnosť zdroja

.

Kirchhoff pravidlá

1) - pre uzly;

2) - na kontúry,

kde je algebraický súčet síl prúdov konvergujúcich v uzle, je algebraický súčet EMF v obvode.

2.1. Na koncoch medeného drôtu dlhého 5 m sa udržiava napätie 1 V. Určte hustotu prúdu v drôte (merný odpor medi ).

ALE. b.

C.D.

2.2. Paralelne sú zapojené 5 ohmový odpor, voltmeter a zdroj prúdu. Voltmeter ukazuje napätie 10 V. Ak vymeníte odpor za iný s odporom 12 ohmov, potom voltmeter ukáže napätie 12 V. Určte EMF a vnútorný odpor zdroja prúdu. Ignorujte prúd cez voltmeter.

A.B.

C.D.

2.3. Určite silu prúdu v obvode pozostávajúcom z dvoch prvkov s EMF rovným 1,6 V a 1,2 V a vnútorným odporom 0,6 Ohm a 0,4 Ohm, v tomto poradí, spojenými rovnakými pólmi.

A B C D.

2.4. Galvanický článok dáva vonkajší odpor 0,5 ohmu s prúdom 0,2 A. Ak je vonkajší odpor nahradený 0,8 ohmu, potom je prúd v obvode 0,15 A. Určte silu skratového prúdu.

A B C D.

2.5. Záťaž je pripojená k zdroju prúdu s EMF 12 V. Napätie na svorkách zdroja je 8 V. Určte účinnosť zdroja prúdu.

A B C D.

2.6. Obvod externého zdroja prúdu spotrebuje 0,75 W energie. Určte silu prúdu v obvode, ak je zdroj EMF 2V a vnútorný odpor je 1 ohm.

A B C D.

2.7. Zdroj prúdu s EMF 12 V a vnútorným odporom 1 ohm je pripojený k záťaži s odporom 9 ohmov. Nájdite: 1) silu prúdu v obvode, 2) výkon uvoľnený vo vonkajšej časti obvodu, 3) stratu výkonu v zdroji prúdu, 4) celkový výkon zdroja prúdu, 5) účinnosť aktuálny zdroj.

2.8. Vinutie elektrického kotla má dve sekcie. Ak je zapnutá jedna sekcia, voda vrie po 10 minútach, ak druhá, tak po 20 minútach. Po koľkých minútach bude voda vrieť, ak sú obe sekcie zapnuté: a) postupne; b) paralelne? Napätie na svorkách kotla a účinnosť inštalácie by sa mali vo všetkých prípadoch považovať za rovnaké.

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

C. [a) 10 min; b) 20 min] D. [a) 20 min; b) 10 minút]

2.9. Ampérmeter s odporom 0,18 ohmov je určený na meranie sily prúdu do 10 A. Aký odpor treba vziať a ako ho zapnúť, aby tento ampérmeter dokázal merať prúdovú silu do 100 A?

A.V.

C.D.

2.10. Voltmeter s odporom 2000 ohmov je určený na meranie napätí do 30 V. Aký odpor mám vziať a ako ho zapnúť, aby tento voltmeter dokázal merať napätia do 75 V?

A.V.

C.D.

2.11 .* Prúd vo vodiči s odporom 100 ohmov sa rovnomerne zvýši z 0 na 10 A v priebehu 30 s. Aké množstvo tepla sa uvoľní počas tejto doby vo vodiči?

A B C D.

2.12.* Prúd vo vodiči s odporom 12 ohmov rovnomerne klesá z 5 A na 0 v priebehu 10 s. Koľko tepla sa uvoľní vo vodiči počas tejto doby?

A B C D.

2.13.* 3 ohmový vodič nesie rovnomerne rastúci prúd. Množstvo tepla uvoľneného vo vodiči za 8 s je 200 J. Určte náboj, ktorý za tento čas pretiekol vodičom. V počiatočnom okamihu bol prúd rovný nule.

A B C D.

2.14.* Prúd vo vodiči s odporom 15 ohmov sa rovnomerne zvýši z 0 na určité maximum v priebehu 5 s. Počas tejto doby sa vo vodiči uvoľnilo množstvo tepla 10 kJ. Nájdite priemernú hodnotu prúdu vo vodiči za toto časové obdobie.

A B C D.

2.15.* Prúd vo vodiči sa rovnomerne zvyšuje z 0 na určitú maximálnu hodnotu v priebehu 10 s. Počas tejto doby sa vo vodiči uvoľnilo množstvo tepla 1 kJ. Určte rýchlosť nárastu prúdu vo vodiči, ak je jeho odpor 3 ohmy.

A B C D.

2.16. Na obr. 2.1 = =, R 1 = 48 Ohm, R 2 = 24 Ohm, úbytok napätia U 2 na odpore R 2 je 12 V. Pri zanedbaní vnútorného odporu prvkov určite silu prúdu vo všetkých častiach obvodu a odpor R3.

	R4

Ryža. 2.1 Obr. 2.2 Obr. 2.3

2.17. Na obr. 2,2 = 2V, R1 = 60 ohmov, R2 = 40 ohmov, R3 = R4 = 20 ohmov, RG = 100 ohmov. Určte silu prúdu I G cez galvanometer.

2.18. Zistite silu prúdu v jednotlivých vetvách Wheatstoneovho mostíka (obr. 2.2) za predpokladu, že prúd pretekajúci galvanometrom je nulový. Zdroj EMF 2V, R 1 \u003d 30 Ohm, R 2 \u003d 45 Ohm, R 3 \u003d 200 Ohm. Ignorujte vnútorný odpor zdroja.

2.19. Na obr. 2,3 = 10 V, = 20 V, = 40 V a odpor R 1 = R 2 = R 3 = 10 ohmov. Určite silu prúdov cez odpory ( ja) a prostredníctvom zdrojov (). Ignorujte vnútorný odpor zdrojov. [ ja 1=1A, ja 2=3A, ja 3=2A,=2A,=0,=3A]

2.20. Na obr. 2,4 \u003d 2,1 V, \u003d 1,9 V, R 1 \u003d 45 Ohmov, R 2 \u003d 10 Ohmov, R 3 \u003d 10 Ohmov. Nájdite prúd vo všetkých častiach obvodu. Ignorujte vnútorný odpor prvkov.

Ryža. 2.4 Obr. 2.5 Obr. 2.6

2.21. Na obr. 2,5 odpory voltmetrov sa rovnajú R 1 = 3000 ohmov a R 2 = 2000 ohmov; R 3 \u003d 3000 Ohm, R4 \u003d 2000 Ohm; \u003d 200 V. Nájdite hodnoty voltmetrov v nasledujúcich prípadoch: a) kľúč Komu otvorený, b) kľúč Komu ZATVORENÉ. Ignorujte vnútorný odpor zdroja. [a) U 1 \u003d 120 V, U 2 \u003d 80 V, b) U 1 \u003d U 2 \u003d 100 V]

2.22. Na obr. 2,6 \u003d \u003d 1,5 V, vnútorné odpory zdrojov r 1 \u003d r 2 \u003d 0,5 Ohm, R 1 \u003d R 2 \u003d 2 Ohm, R 3 \u003d 1 Ohm. Odpor miliampérmetra je 3 ohmy. Nájdite hodnotu miliampérmetra.

2.23. Na obr. 2,7 = = 110 V, R 1 = R 2 = 200 Ohm, odpor voltmetra 1000 V. Nájdite údaj voltmetra. Ignorujte vnútorný odpor zdrojov.

Ryža. 2.7 Obr. 2.8 Obr. 2.9

2.24. Na obr. 2,8 \u003d \u003d 2V, vnútorné odpory zdrojov sú 0,5 Ohm, R 1 \u003d 0,5 Ohm, R 2 \u003d 1,5 Ohm. Nájdite prúd vo všetkých častiach obvodu.

2.25. Na obr. 2,9 = = 100 V, R1 = 20 ohmov, R2 = 10 ohmov, R3 = 40 ohmov, R4 = 30 ohmov. Nájdite hodnotu ampérmetra. Ignorujte vnútorný odpor zdrojov a ampérmetra.

2.26. Aký prúd ukazuje ampérmeter na obr. 2.10, ktorého odpor R A \u003d 500 Ohm, ak \u003d 1 V, \u003d 2 V, R 3 \u003d 1500 Ohm a pokles napätia na odpore R 2 je 1 V. Vnútorný odpor zdrojov zanedbávajte.

2.27. Na obr. 2,11 \u003d 1,5 V, \u003d 1,6 V, R 1 \u003d 1 kOhm, R 2 \u003d 2 kOhm. Určite hodnoty voltmetra, ak jeho odpor R V \u003d 2 kOhm. Ignorujte odpor zdroja.

		V
	ALE
		V

Ryža. 2.10 Obr. 2.11 Obr. 2.12

2.28. Na obr. 2,12 odpor R 1 \u003d 5 Ohm, R 2 \u003d 6 Ohm, R 3 \u003d 3 Ohm. Nájdite údaj ampérmetra, ak voltmeter ukazuje 2,1 V. Zanedbajte odpor zdroja a ampérmetra.

2.29 . Určite EMF zdroja v obvode na obr. 2.13, ak je sila prúdu, ktorý ním preteká, 0,9 A, vnútorný odpor zdroja je 0,4 ohmov. 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. Nájdite hodnoty ampérmetra v obvode na obr. 2,14, ak je EMF 19,8 V, vnútorný odpor je 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 \u0003 .

Ryža. 2.13 Obr. 2.14 Obr. 2.15

2.31 . Nájdite hodnoty všetkých odporov v obvode na obr. 2.15, ak cez odpor R 1 tečie prúd 0,4 μA, cez odpor R 2 prúd 0,7 μA, cez odpor R 3 1,1 μA, cez odpor R 4 netečie prúd. Ignorujte vnútorný odpor prvkov. E 1 \u003d 1,5 V; E 2 \u003d 1,8 V.

Ryža. 2.16 Obr. 2.17 Obr. 2.18

2.32. Určte E 1 a E 2 v obvode na obr. 2.16, ak R 1 \u003d R 4 \u003d 2 ohmy, R 2 \u003d R 3 \u003d 4 ohmy. Prúd pretekajúci odporom R3 je 1A a odporom R2 nepreteká žiadny prúd. Vnútorné odpory prvkov r 1 =r 2 =0,5 Ohm.

2.33. Určite silu prúdu vo všetkých častiach obvodu v obvode na obr. 2,17, ak 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. Zdroje vnútorného odporu r 1 =r 2 =r 3 =0,5 Ohm.

2.34. V diagrame na obr. 2,18 R 1 \u003d 1 Ohm, R 2 \u003d 2 Ohm, R 3 \u003d 3 Ohm, prúd cez zdroj je 2A, potenciálny rozdiel medzi bodmi 1 a 2 rovná 2 V. Nájdite odpor R 4 .

Elektromagnetizmus

Základné vzorce

Magnetická indukcia súvisí so silou magnetického poľa vzťahom

kde - magnetická konštanta,

Magnetická permeabilita izotropného prostredia.

Princíp superpozície magnetických polí

kde je magnetická indukcia vytvorená každým prúdom alebo pohybujúcim sa nábojom samostatne.

Magnetická indukcia poľa vytvoreného nekonečne dlhým priamym vodičom s prúdom,

kde je vzdialenosť od vodiča s prúdom k bodu, v ktorom je určená magnetická indukcia.

Magnetická indukcia poľa vytvoreného priamočiarym vodičom s prúdom konečnej dĺžky

,

kde sú uhly medzi prúdovým prvkom a polomerovým vektorom nakresleným od uvažovaného bodu ku koncom vodiča.

Indukcia magnetického poľa v strede kruhového vodiča s prúdom

kde je polomer kruhu.

Indukcia magnetického poľa na osi kruhového vodiča s prúdom

,

kde je polomer kruhovej cievky, je vzdialenosť od stredu cievky k bodu, v ktorom je určená magnetická indukcia.

Indukcia magnetického poľa vo vnútri toroidu a nekonečne dlhého solenoidu

kde je počet závitov na jednotku dĺžky solenoidu (toroidu).

Indukcia magnetického poľa na osi solenoidu konečnej dĺžky

,

kde sú uhly medzi osou cievky a vektorom polomeru nakresleným od daného bodu ku koncom cievky.

Ampérová sila pôsobiaca na vodivý prvok s prúdom v magnetickom poli,

kde je uhol medzi smermi prúdu a magnetickou indukciou poľa.

Magnetický moment obvodu s prúdom

kde je oblasť obrysu,

Jednotkový normálový vektor (kladný) k rovine obrysu.

Krútiaci moment pôsobiaci na prúdový obvod umiestnený v rovnomernom magnetickom poli je

,

kde je uhol medzi smerom normály k rovine obrysu a indukciou magnetického poľa.

Sila interakcie medzi dvoma priamymi paralelnými vodičmi s prúdmi a

,

kde je dĺžka vodiča, je vzdialenosť medzi nimi.

Magnetický tok cez podložku

kde , je uhol medzi smerom vektora magnetickej indukcie a normálou k miestu.

Magnetický tok nehomogénneho poľa cez ľubovoľný povrch

kde integrácia prebieha po celej ploche.

Magnetický tok rovnomerného poľa cez rovný povrch

Práca pri pohybe vodiča s prúdom v magnetickom poli

kde je tok magnetickej indukcie križovaný vodičom pri jeho pohybe.

Lorentzova sila pôsobiaca na pohybujúcu sa nabitú časticu v magnetickom poli je

kde je náboj častice, je rýchlosť častice, je uhol medzi smermi rýchlosti častice a indukcie magnetického poľa.

E.D.S. indukcia

Potenciálny rozdiel na koncoch vodiča pohybujúceho sa v magnetickom poli je

kde je rýchlosť vodiča, je dĺžka vodiča, je uhol medzi smermi rýchlosti vodiča a magnetickou indukciou poľa.

E.D.S. samoindukcia

kde je indukčnosť obvodu.

Indukčnosť elektromagnetu

,

kde je plocha prierezu solenoidu, je dĺžka solenoidu, je celkový počet závitov.

Energia magnetického poľa obvodu s prúdom

Objemová hustota energie magnetického poľa

.

3.1. Na obr. 3.1 rez dvoch priamočiarych nekonečne dlhých vodičov s prúdom. Striedavá vzdialenosť medzi vodičmi je 10 cm, I 1 \u003d 20 A, I 2 \u003d 30 A. Nájdite magnetickú indukciu poľa spôsobenú prúdmi I 1 a I 2 v bodoch M 1, M 2 a M 3. Vzdialenosti M 1 A \u003d 2 cm, AM 2 \u003d 4 cm a CM 3 \u003d 3 cm.

A.V.

C.D.

3.2. Vyriešte predchádzajúci problém za predpokladu, že prúdy tečú v jednom

smer.

A.V.

C.D.

3.3. Dva priamočiare nekonečne dlhé vodiče sú umiestnené navzájom kolmo a sú v rovnakej rovine (obr. 3.2). Nájdite magnetickú indukciu poľa v bodoch M 1 a M 2, ak I 1 \u003d 2 A a I 2 \u003d 3 A. Vzdialenosti AM 1 \u003d AM 2 \u003d 1 cm, DM 1 \u003d CM 2 \u003d 2 cm.

Ryža. 3.2 Obr. 3.3

A.V.

C.D.

3.4. Dva priamočiare nekonečne dlhé vodiče sú umiestnené navzájom kolmo a sú vo vzájomne kolmých rovinách (obr. 3.3). Nájdite magnetickú indukciu poľa v bodoch M 1 a M 2, ak I 1 \u003d 2 A a I 2 \u003d 3 A. Vzdialenosti AM 1 \u003d AM 2 \u003d 1 cm a AC \u003d 2 cm.

A.V.

C.D.

3.5. Na obr. 3.4 znázorňuje rez troch priamočiarych nekonečne dlhých vodičov s prúdom. Vzdialenosti AC=CD=5 cm; I1=I2=I; I 3 \u003d 2I. Nájdite bod na priamke AD, v ktorom je indukcia magnetického poľa spôsobená prúdmi I 1 , I 2 , I 3 rovná nule.

A.B.

C.D.

3.6. Vyriešte predchádzajúci problém pod podmienkou, že všetky prúdy budú prúdiť rovnakým smerom.

A.B.

C.D.

3.7. Dve kruhové závity s polomerom 4 cm sú umiestnené v rovnobežných rovinách vo vzdialenosti 0,1 m od seba. Cez závity pretekajú prúdy I 1 \u003d I 2 \u003d 2 A. Nájdite indukciu magnetického poľa na osi závitov v bode, ktorý sa nachádza v rovnakej vzdialenosti od nich. Prúdy v cievkach tečú rovnakým smerom.

A B C D.

3.8. Vyriešte predchádzajúci problém pod podmienkou, že prúdy budú prúdiť v opačných smeroch.

A B C D.

3.9. Cez dlhý vodič ohnutý pod uhlom preteká prúd 2A. Nájdite magnetickú indukciu poľa v bode ležiacom na osi tohto uhla a vo vzdialenosti 10 cm od vrcholu uhla.

A B C D.

3.10. Pozdĺž vodiča ohnutého vo forme obdĺžnika so stranami a= 8 cm a v\u003d 12 cm, prúd tečie silou ja\u003d 50 A. Určte silu a magnetickú indukciu poľa v priesečníku uhlopriečok obdĺžnika.

A.V.

C.D.

3.11. Drôteným rámom, ktorý má tvar pravidelného šesťuholníka, preteká prúd sily I = 2 A. V tomto prípade sa v strede rámu vytvorí magnetické pole B = 41,4 μT. Nájdite dĺžku drôtu, z ktorého je rám vyrobený.

A B C D.

3.12. Vodič ohnutý do tvaru kruhu nesie prúd. Magnetické pole v strede kruhu je B = 6,28 μT. Bez zmeny sily prúdu vo vodiči dostal tvar štvorca. Určte magnetickú indukciu poľa v priesečníku uhlopriečok tohto štvorca.

A.B.D.

3.13. Vinutie solenoidu obsahuje dve vrstvy tesne susediacich závitov drôtu s priemerom d = 0,2 mm. Určte magnetickú indukciu poľa na osi solenoidu, ak vodičom preteká prúd I = 0,5 A.

A B C D.

3.14. Tenký prstenec s hmotnosťou 15 g a polomerom 12 cm nesie náboj rovnomerne rozložený s lineárnou hustotou 10 nC/m. Prstenec sa rovnomerne otáča s frekvenciou 8 s -1 okolo osi kolmej na rovinu prstenca a prechádzajúcej jeho stredom. Určte pomer magnetického momentu kruhového prúdu vytvoreného prstencom k jeho momentu hybnosti.

A B C D.

3.15. V dvoch nekonečne dlhých rovných paralelných vodičoch, ktorých vzdialenosť je 25 cm, tečú prúdy 20 a 30 A v opačných smeroch. Určte magnetickú indukciu poľa v bode vo vzdialenosti 30 cm od prvého a 40 cm od druhého vodiča.

A.B.C.D. [27,0 μT]

3.16. Určte magnetickú indukciu poľa na osi tenkého drôteného prstenca s polomerom 10 cm, ktorým preteká prúd 10 A, v bode vzdialenom 15 cm od stredu prstenca.

A B C D.

3.17. Drôtom ohnutým do tvaru štvorca so stranou rovnajúcou sa 60 cm tečie jednosmerný prúd 3 A. Určte magnetickú indukciu poľa v strede štvorca.

A B C D.

3.18. Prúd pretekajúci drôteným prstencom z medeného drôtu s prierezom 1,0 mm 2 vytvára v strede prstenca indukciu magnetického poľa 0,224 mT. Potenciálny rozdiel aplikovaný na konce drôtu tvoriaceho krúžok je 0,12 V. Aký prúd preteká krúžkom?

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

3.19. Prúd 2 A, ktorý preteká cievkou dlhou 30 cm, vytvára vo vnútri indukciu magnetického poľa 8,38 mT. Koľko závitov má cievka? Priemer cievky považujte za malý v porovnaní s jej dĺžkou.

A B C D.

3.20. Nekonečne dlhý drôt tvorí kruhovú slučku dotýkajúcu sa drôtu. Polomer slučky je 8 cm, drôtom prechádza prúd 5A. Nájdite indukciu magnetického poľa v strede slučky.

A B C D.

3.21*. Nájdite rozloženie magnetickej indukcie poľa pozdĺž osi kruhovej cievky s priemerom 10 cm, cez ktorú preteká prúd 10A. Vytvorte tabuľku hodnôt pre hodnoty v intervale 0-10 cm každé 2 cm a vytvorte graf so stupnicou. [ ] .

3.22*. Určte pomocou vektorovej cirkulačnej vety indukciu magnetického poľa na osi toroidu bez jadra, cez ktorého vinutie s 300 závitmi preteká prúd 1A. Vonkajší priemer toroidu je 60 cm, vnútorný priemer 40 cm.

3.23. Dva nekonečné priamočiare paralelné vodiče s rovnakými prúdmi tečúcimi rovnakým smerom sú od seba vo vzdialenosti R. Na ich oddialenie na vzdialenosť 3R sa na každý centimeter dĺžky vodiča vynaloží práca 220 nJ. Určte silu prúdu vo vodičoch.

A B C D.

3.24. V rovnomernom magnetickom poli s indukciou 0,5T je rovný vodič dlhý 20 cm, ktorým preteká prúd 40A. Akú prácu vykonajú sily poľa, ktoré posunú vodič o 20 cm, ak je smer pohybu kolmý na čiary magnetickej indukcie a vodiča.

A B C D.

3.25. V rovnomernom magnetickom poli, ktorého indukcia je 0,5 T, sa vodič pohybuje rovnomerne rýchlosťou 20 cm/s kolmo na pole. Dĺžka vodiča je 10 cm Vodičom tečie prúd 2A. Nájdite výkon potrebný na pohyb vodiča.

A B C D.

3.26. Magnetická indukcia homogénneho poľa 0,4T. V tomto poli sa vodič s dĺžkou 1 m pohybuje rovnomerne rýchlosťou 15 cm/s, takže uhol medzi vodičom a indukciou poľa je rovný . Vodičom preteká prúd 1A. Nájdite prácu pohybu vodiča za 10 s pohybu.

A B C D.

3.27. Vodič s dĺžkou 1 m je umiestnený kolmo na rovnomerné magnetické pole s indukciou 1,3 T. Určte prúd vo vodiči, ak sa vodič pohybuje rýchlosťou 10 cm/s v smere kolmom na

poľa a vodiča sa za 4 s vynaloží energia 10 J na pohyb vodiča.

A B C D.

3.28. V rovnomernom magnetickom poli s indukciou 18 μT v rovine kolmej na indukčné čiary je plochý kruhový rám pozostávajúci z 10 závitov s plochou 100 cm 2 každý. Vo vinutí rámu tečie prúd 3A. Aký by mal byť smer prúdu v slučke, aby pri otáčaní okolo jedného z priemerov sily poľa vykonávali pozitívnu prácu? Aký je rozsah tohto diela?

A B C D.

3.29. Štvorcový obvod so stranou 20 cm, ktorým preteká prúd 20 A, je voľne vytvorený v rovnomernom magnetickom poli s indukciou 10 mT. Určte zmenu potenciálnej energie obrysu pri otáčaní okolo osi ležiacej v rovine obrysu o uhol.

A B C D.

3.30. Kruhovou cievkou s polomerom 15 cm preteká prúd 10A. Cievka je umiestnená v rovnomernom magnetickom poli s indukciou 40 mT tak, že normála k rovine obrysu zviera uhol s vektorom magnetickej indukcie. Určte zmenu potenciálnej energie obvodu, keď sa otočí o uhol v smere zväčšujúceho sa uhla.

A B C D.

3.31. Kruhový rám s prúdovou plochou 20 cm 2 je pripevnený rovnobežne s magnetickým poľom s indukciou 0,2 T a pôsobí naň krútiaci moment 0,6 mN·m. Po uvoľnení rámu sa zapol a jeho uhlová rýchlosť bola 20 s -1 . Určte silu prúdu pretekajúceho rámom.

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

3.32. Dva dlhé horizontálne vodiče sú navzájom rovnobežné vo vzdialenosti 8 mm. Horný vodič je nehybne upevnený, zatiaľ čo spodný pod ním voľne visí. Aký prúd musí prejsť horným drôtom, aby spodný mohol visieť bez pádu? Dolným tečie prúd 1A a hmotnosť každého centimetra dĺžky vodiča je 2,55 mg.

A B C D.

3.33 . Tok magnetickej indukcie cez plochu prierezu solenoidu (bez jadra) je 5 μWb. Dĺžka elektromagnetu je 35 cm Určte magnetický moment tohto solenoidu.

A B C D.

3.34. Kruhový obrys je umiestnený v rovnomernom magnetickom poli tak, že rovina obrysu je kolmá na siločiary. Indukcia magnetického poľa 0,2T. Obvodom preteká prúd 2A. Polomer obrysu je 2 cm Aká práca sa vykoná, keď sa obrys otočí o ?

A B C D.

3.35*. Vedľa dlhého rovného drôtu s prúdom 30A je štvorcový rám s prúdom 2A. Rám a drôt ležia v rovnakej rovine. Os rámu prechádzajúca stredmi protiľahlých strán je rovnobežná s drôtom a je od neho vzdialená vo vzdialenosti 30 mm. Strana rámu 20 mm. Nájdite prácu, ktorú treba vykonať na otočenie rámu okolo jeho osi o . .

3.36*. Dva rovné dlhé vodiče sú od seba vzdialené 10 cm. Vodičmi prechádzajú prúdy 20A a 30A. Akú prácu treba vykonať na jednotku dĺžky vodičov, aby sa tieto vodiče posunuli na vzdialenosť 20 cm? .

3.37. Protón zrýchlený potenciálovým rozdielom 0,5 kV letiaci do rovnomerného magnetického poľa s indukciou 0,1 T sa pohybuje po kruhu. Určte polomer tohto kruhu.

A B C D.

3.38. Častica alfa s rýchlosťou 2 Mm/s vletí do magnetického poľa s indukciou 1 T pod uhlom . Určte polomer otáčania špirály, ktorý opíše alfa častica?

A B C D.

3.39. Kolmo na elektrické pole smeruje magnetické pole s indukciou 126 μT, ktorého intenzita je 10 V/m. Ión letiaci určitou rýchlosťou letí do týchto skrížených polí. Akou rýchlosťou sa bude pohybovať v priamom smere?

A B C D.

3.40. Elektrón zrýchlený potenciálovým rozdielom 6 kV vletí do rovnomerného magnetického poľa pod uhlom k smeru poľa a začne sa pohybovať po špirále. Magnetická indukcia poľa je 130 mT. Nájdite stúpanie špirály.

A.V.S. [1,1 cm] D.

3.41. Protón vletel do rovnomerného magnetického poľa pod uhlom k smeru siločiar a pohybuje sa po špirále, ktorej polomer je 2,5 cm. Indukcia magnetického poľa je 0,05 T. Nájdite kinetickú energiu protónu.

A.V.

C.D.

3.42. Určte frekvenciu elektrónu na kruhovej dráhe v magnetickom poli s indukciou 1 T. Ako sa zmení frekvencia otáčok, ak sa namiesto elektrónu otáča alfa častica?

3.43. Protón a častica alfa, urýchlené rovnakým rozdielom potenciálov, vletia do jednotného magnetického poľa. Koľkokrát je polomer zakrivenia trajektórie protónov menší ako polomer zakrivenia trajektórie alfa častice?

A B C D.

3.44. Častica nesúca jeden elementárny náboj vletela do rovnomerného magnetického poľa s indukciou 0,05 T. Určte moment hybnosti, ktorý mala častica pri pohybe v magnetickom poli, ak jej trajektóriou bol oblúk kružnice s polomerom 0,2 mm.

A.V.

C.D.

3.45. Elektrón sa pohybuje v kruhu v rovnomernom magnetickom poli s indukciou 31,4 mT. Určte periódu otáčania elektrónu.

A B C D.

3.46. Nájdite pomer q/m pre nabitú časticu, ak sa pri lete rýchlosťou 10 8 cm/s do rovnomerného magnetického poľa o sile 2 10 5 A/m pohybuje po oblúku kružnice s polomerom 8,3 cm Smer rýchlosti častíc je kolmý na smer magnetického poľa.

A B C D.

3.47. Elektrón zrýchlený potenciálovým rozdielom 3 kV vletí do magnetického poľa solenoidu pod uhlom k jeho osi. Počet ampérzávitov solenoidu je 5000. Dĺžka solenoidu je 26 cm Nájdite krok špirálovej trajektórie elektrónu v magnetickom poli solenoidu.

A B C D.

3.48. Nabitá častica sa pohybuje v magnetickom poli po kruhu rýchlosťou 1 Mm/s. Magnetická indukcia poľa je 0,3 T. Polomer kruhu je 4 cm Nájdite náboj častice, ak je známa jej kinetická energia 12 keV.

A.V.

C.D.

3.49*. Serpukhov protónový urýchľovač urýchľuje tieto častice na energiu 76 GeV. Ak ignorujeme prítomnosť urýchľovacích medzier, potom môžeme predpokladať, že zrýchlené protóny sa pohybujú po kružnici s polomerom 236 m a sú na nej udržiavané magnetickým poľom kolmým na rovinu obežnej dráhy. Nájdite požadované magnetické pole. .

3.50*. Nabitá častica prešla cez zrýchľujúci sa potenciálny rozdiel 104 V a vletela do elektrického (E = 100 V/m) a magnetického (B = 0,1 T) poľa kríženého v pravom uhle. Určte pomer náboja častice k jej hmotnosti, ak častica pri pohybe kolmo na obe polia nezaznamená odchýlky od priamočiarej trajektórie. .

3.51. V rovnomernom magnetickom poli s indukciou 0,1 T sa rám obsahujúci 1000 závitov rovnomerne otáča. Plocha rámu 150 cm 2 . Rám robí 10 otáčok za minútu. Určte maximálne emf. orámovaná indukcia. Os otáčania leží v rovine rámu a je kolmá na smer poľa.

A B C D.

3.52. Cievka drôtu je umiestnená kolmo na magnetické pole, ktorého indukcia sa mení podľa zákona B = B o (1 + e až t), kde B o = 0,5 T, k = 1 s -1. Nájdite hodnotu emf indukovaného v cievke v čase rovnajúcom sa 2,3 s. Plocha cievky je 0,04 m 2 .

A B C D.

3.53. Štvorcový rám vyrobený z medeného drôtu je umiestnený v magnetickom poli s indukciou 0,1 T. Plocha prierezu drôtu je 1 mm2, plocha rámu je 25 cm2. Normála k rovine rámu je rovnobežná so siločiarami. Aký náboj prejde rámom, keď magnetické pole zmizne? Špecifický odpor medi je 17 nOhm m.

A B C D.

3.54. Krúžok z hliníkového drôtu je umiestnený v magnetickom poli kolmom na čiary magnetickej indukcie. Priemer prsteňa 20 cm, priemer drôtu 1 mm. Určte rýchlosť zmeny magnetického poľa, ak je sila indukčného prúdu v krúžku 0,5A. Špecifický odpor hliníka je 26 nOhm m.

A B C D.

3.55. V magnetickom poli s indukciou 0,25 T sa tyč o dĺžke 1 m otáča konštantnou uhlovou rýchlosťou 20 rad/s. Os otáčania prechádza koncom tyče rovnobežne so siločiarami. Nájsť e.m.f. indukcia na koncoch tyče.

A B C D.

3.56. Drôtený krúžok s odporom 1 mΩ je umiestnený v rovnomernom magnetickom poli s indukciou 0,4 T. Rovina prstenca zviera uhol s indukčnými čiarami. Určte náboj, ktorý pretečie prstencom, ak ho vytiahnete z poľa. Plocha prsteňa je 10 cm2.

A B C D.

3.57. Cievka obsahujúca 10 závitov, každý s plochou 4 cm 2 , je umiestnená v rovnomernom magnetickom poli. Os cievky je rovnobežná s indukčnými čiarami poľa. Cievka je napojená na balistický galvanometer s odporom 1000 ohmov, odpor cievky môžeme zanedbať. Keď bola cievka vytiahnutá z poľa, cez galvanometer pretieklo 2 μC. Určite indukciu poľa.

A B C D.

3.58. Na tyč z nemagnetického materiálu dĺžky 50 cm a prierezu 2 cm 2 je v jednej vrstve navinutý drôt tak, aby na centimeter dĺžky tyče bolo 20 závitov. Určte energiu magnetického poľa solenoidu, ak je prúd vo vinutí 0,5A.

A B C D.

3.59. Nájdite potenciálny rozdiel na koncoch osi auta, ku ktorému dochádza pri horizontálnom pohybe rýchlosťou 120 km/h, ak je dĺžka osi 1,5 m a vertikálna zložka zemského magnetického poľa je 40 A/m .

A B C D.

3.60. Cievka drôtu je nasadená na solenoid s dĺžkou 20 cm a plochou prierezu 30 cm2. Vinutie elektromagnetu má 320 závitov a preteká ním prúd 3A. Aké emf sa indukuje v zákrute nasadenej na elektromagnet, keď prúd v elektromagnete zmizne do 0,001 s?

A.V.C. [0,18 V] D.

3.61. Cievka s priemerom 10 cm, ktorá má 500 závitov, je v magnetickom poli. Os cievky je rovnobežná s čiarami indukcie magnetického poľa. Aká je priemerná hodnota emf. indukcia v cievke, ak sa indukcia magnetického poľa zvýši v priebehu 0,1 s z nuly na 2 T?

A B C D.

3.62*. Zotrvačník s priemerom 3 m sa otáča okolo vodorovnej osi rýchlosťou 3000 ot./min. Určte emf indukovanú medzi ráfikom a osou kolesa, ak rovina kolesa zviera uhol s rovinou magnetického poludníka. Horizontálna zložka zemského magnetického poľa je 20 μT. .

3.63*. V rovine magnetického poludníka je umiestnená medená obruč s hmotnosťou 5 kg. Aký náboj sa v ňom indukuje, ak sa otočí okolo zvislej osi o ? Horizontálna zložka zemského magnetického poľa je 20 μT. Hustota medi je 8900 kg/m 3, merný odpor medi je 17 nOhm m. .

3.64*. V rovnomernom magnetickom poli, ktorého indukcia je 0,5 T, sa cievka s 200 závitmi tesne vedľa seba otáča rovnomerne pri frekvencii 300 min -1. Plocha prierezu cievky je 100 cm2. Os otáčania je kolmá na os cievky a smer magnetického poľa. Určte maximálne emf indukované v cievke. .

Medený vodič má dĺžku 500 m a prierez 0,5 mm2. A) Aká je sila prúdu vo vodiči, keď je napätie na jeho koncoch 12V? Odpor medi 1,7 krát 10 -8 mocniny ohm krát m b) Určte rýchlosť usporiadaného pohybu elektrónov. Koncentrácia voľného pohybu medi sa rovná 8,5-krát 10 až 28. stupňu metrov až mínus 3 stupňom a modul náboja elektrónov sa rovná 1,6-krát 10 až mínus 19 stupňov C c) Druhý medený vodič s dvojnásobným priemerom bol zapojené do série s prvým vodičom . Aká bude rýchlosť usporiadaného pohybu elektrónov v druhom vodiči?

Riešenie otázky a)
Čo vieme o prúde, napätí a odpore?

I=U/R, U=I*R
I - prúd v ampéroch,
U - napätie vo voltoch
R - odpor v ohmoch
Aký je prúd 1 ampér?
Ide o taký prúd, pri ktorom za 1 sekundu prejde vodičom náboj 1 Coulomb.
1A = 1 C/s(1 ampér sa rovná 1 coulombu za sekundu)
Čo vieme z podmienok?
U = 12 V - napätie
p \u003d 1,7 * 10e-8 Ohm * m - špecifický odpor "ro" (hodnota odporu vodiča s prierezom 1 meter štvorcový a dĺžkou 1 meter).
Náš vodič má prierez S = 0,5 mm ^ 2 alebo 0,0000005 m ^ 2 alebo 0,5 * 10e-6 m ^ 2 (v jednom štvorcovom metre 1000000 štvorcových milimetrov - 1000 * 1000) a dĺžku L = 500 m
Získame odpor vodiča
R = p*L/S\u003d 1,7 * 10e-8 * 500 / 0,5 * 10e-6 \u003d 0,000000017 * 500 / 0,0000005 \u003d 17 ohmov
Prúd potom bude:
I=U/R\u003d 12/17 A (0,706 Ampér)
Riešenie otázky b)
Prúd I je tiež vyjadrený v nasledujúcich veličinách:
I=e*n*S*Vav
e - náboj elektrónu, C
n - koncentrácia elektrónov, ks/m^3 (kusy na meter kubický)
S - prierezová plocha, m^2
Vav - priemerná rýchlosť usporiadaného pohybu elektrónov, m/s
Takže
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 (alebo 11,657 mm/s)
Riešenie otázky c)
Hádame podobne ako pri riešeniach a) a b)
Najprv musíte nájsť celkový prúd (celkový odpor).
Pretože podmienka c) sa týka priemeru, dospeli sme k záveru, že všetky drôty sú okrúhle.
Dĺžka druhého drôtu nie je špecifikovaná. Povedzme, že je to tiež 500 m.
Plocha kruhu je určená pomerom:
S=(pi*D^2)/4,
kde D je priemer kruhu,
pi = 3,1415926.
Keď sa teda priemer zdvojnásobí, plocha prierezu drôtu sa zoštvornásobí,
keď sa priemer strojnásobí, plocha prierezu drôtu sa zväčší deväťkrát atď.
Celkom S2=S1*4\u003d 0,5 * 10e-6 * 4 \u003d 2 * 10e-6 M^2
Ak sa plocha prierezu drôtu zoštvornásobí, potom sa pri rovnakej dĺžke jeho odpor zníži štvornásobne.
Celkom R2 = R1/4= 17/4 ohmov = 4,25 ohmov
Celkový odpor pri sériovom zapojení sa sčítava, tzv
I=U/R=U/(R1+R2)\u003d 12 / (17 + 17/4) \u003d 48/85 \u003d 0,5647. A
Usporiadaná rýchlosť elektrónu pre druhý vodič by potom bola:
Vav=I/(e*n*S2)= (48/85)/(1,6*10e-19 * 8,5*10e+28 * 2*10e-6) = 0,02076*10e-3 m/s (alebo 0,02076 mm/s)

"Vodiče a dielektrika" - Elektrické charakteristiky média sú určené pohyblivosťou nabitých častíc v ňom. Dielektrika. Voľné náboje sú nabité častice rovnakého znamienka, ktoré sa môžu pohybovať pod vplyvom elektrického poľa. Dielektriká - plyny, destilovaná voda, benzén, oleje, porcelán, sklo, sľuda atď. Vonkajšie elektrické pole.

"Zlatý rez" - Katedrála Pokrovsky (Katedrála Vasilija Blaženého). Admiralita. Ochrana Panny Márie na Nerli. Maľba vo foyer druhého poschodia. Ciele výskumu: Zlatý rez - proporcia. Chrám Vasilija Blaženého. Cieľ štúdia: Odvodiť zákon krásy sveta z pohľadu matematiky. Zlatý rez v architektúre. Vyrobila žiačka 10. ročníka Yulia Smetanina.

"Úseky kvádra" - 1. Úvodný prejav učiteľa - 3 min 2. Aktivizácia vedomostí žiakov. Obdĺžnik CKK'C' - rez ABCDA'B'C'D'. Domáca úloha. Rovina rezu pretína plochy pozdĺž segmentov. ? MNK- rez rovnobežnostenu ABCDA'B'C'D'. Úloha: postavte rez cez hranu rovnobežnostena a bod K. Samostatná práca žiakov.

"Proporcie zlatého rezu" - Rozdelenie segmentu podľa "zlatého rezu". "Zlatý Pentagon". Euklides, Leonardo da Vinci, Luca Pacioli. "Zlatý obdĺžnik". Neživá príroda. Napríklad pomer pevniny a vody na povrchu Zeme je v zlatom reze. Harmónia vesmíru je založená na číslach. „Zlatý rez“ v prírode, umení a architektúre.

„Konštrukcia sekcií“ - Ak je sekcia vykreslená, nakreslí sa otvorená čiara, dva zhrubnuté ťahy. Označenie sekcie. Niektoré rozmery prvkov dielu je vhodnejšie zobraziť v sekciách. Rezy na výkresoch sú rozdelené na predĺžené a prekryté. Rezy sú vyrobené v rovnakej mierke ako obrázok, na ktorý sa vzťahujú.

"Vodič v elektrickom obvode" - Vyriešte problém. Pripojenie vodičov. Elektrické žiarovky v girlande na vianočný stromček sú zapojené do série. Určte odpor obvodu Odpor každého odporu je 3 ohmy. 1. Dva vodiče s odporom 4 ohmy a 2 ohmy sú zapojené do série. Sériové zapojenie I = I1 = I2 U = U1 + U2 R = R1 + R2 Pre identické vodiče R = nR1.

Keď sa nabité častice pohybujú, elektrický náboj sa prenáša z jedného miesta na druhé. Ak však nabité častice vykonávajú náhodný tepelný pohyb, ako napríklad voľné elektróny v kove, nedôjde k prenosu náboja (obr. 143). Elektrický náboj sa pohybuje prierezom vodiča iba vtedy, ak sa spolu s chaotickým pohybom zúčastňujú elektróny na usporiadanom pohybe (obr. 144). V tomto prípade sa hovorí, že vo vodiči vzniká elektrický prúd.

Z fyzikálneho kurzu 7. ročníka viete, že usporiadaný (usmernený) pohyb nabitých častíc sa nazýva elektrický prúd. Elektrický prúd vzniká z usporiadaného pohybu voľných elektrónov v kove alebo iónov v elektrolytoch.

Ak však pohybujete neutrálnym telesom ako celkom, tak napriek usporiadanému pohybu obrovského množstva elektrónov a atómových jadier nevzniká elektrický prúd. Celkový náboj prenesený cez ktorúkoľvek časť vodiča sa bude rovnať nule, pretože náboje rôznych znakov sa pohybujú rovnakou priemernou rýchlosťou. Prúd vo vodiči vznikne iba vtedy, ak sa pri pohybe nábojov jedným smerom kladný náboj prenesený úsekom nerovná v absolútnej hodnote zápornému náboju.

Elektrický prúd má určitý smer. Smer pohybu kladne nabitých častíc sa berie ako smer prúdu. Ak je prúd tvorený pohybom záporne nabitých častíc, potom sa smer prúdu považuje za opačný ako smer pohybu častíc.

Aktuálne akcie. Pohyb častíc vo vodiči priamo nepozorujeme. Prítomnosť elektrického prúdu však možno posúdiť podľa akcií alebo javov, s ktorými je sprevádzaný.

Najprv sa zohreje vodič, ktorým prúdi prúd.

Po druhé, elektrický prúd môže zmeniť chemické zloženie vodiča, napríklad uvoľniť jeho chemické zložky (meď z roztoku síranu meďnatého atď.). Takého druhu

procesy sa pozorujú nie vo všetkých vodičoch, ale iba v roztokoch (alebo taveninách) elektrolytov.

Po tretie, prúd má magnetický účinok. Takže magnetická ihla v blízkosti vodiča s prúdom sa otáča. Magnetický účinok prúdu, na rozdiel od chemického a tepelného, ​​je hlavný, pretože sa prejavuje vo všetkých vodičoch bez výnimky. Chemický účinok prúdu sa pozoruje iba v elektrolytoch a v supravodičoch chýba zahrievanie (pozri § 60).

Súčasná sila. Ak je v obvode vytvorený elektrický prúd, znamená to, že elektrický náboj sa neustále prenáša cez prierez vodiča. Náboj prenesený za jednotku času slúži ako hlavná kvantitatívna charakteristika prúdu, nazývaná sila prúdu. Ak sa náboj prenesie cez prierez vodiča v čase, potom sa sila prúdu rovná:

Intenzita prúdu sa teda rovná pomeru náboja preneseného cez prierez vodiča za časový interval k tomuto časovému intervalu. Ak sa sila prúdu s časom nemení, potom sa prúd nazýva konštantný.

Prúdová sila, podobne ako náboj, je skalárna veličina. Môže byť pozitívny aj negatívny. Znamienko sily prúdu závisí od toho, ktorý zo smerov pozdĺž vodiča sa považuje za kladný. Intenzita prúdu, ak sa smer prúdu zhoduje s podmienene zvoleným kladným smerom pozdĺž vodiča. Inak

Sila prúdu závisí od náboja neseného každou časticou, koncentrácie častíc, rýchlosti ich smerovaného pohybu a plochy prierezu vodiča. Ukážme to.

Nech má vodič prierez plochy 5. Pre kladný smer vo vodiči berieme smer zľava doprava. Náboj každej častice je rovnaký. Objem vodiča, ohraničený sekciami a 2, obsahuje častice, kde je koncentrácia častíc (obr. 145). Ich celkový náboj Ak sa častice pohybujú zľava doprava priemernou rýchlosťou, potom časom všetky častice uzavreté v uvažovanom objeme prejdú sekciou 2. Preto je sila prúdu rovnaká.

Má elektrický prúd silu? Áno, len si predstavte... A na čo je sila? No, ako na čo, robiť užitočnú prácu, alebo možno nie užitočnú :-), Hlavná vec je niečo urobiť. Aj naše telo má silu. Niekto má takú silu, že dokáže jedným úderom rozdrviť tehlu na šrot, druhý nevie zdvihnúť ani lyžicu :-). Takže, moji milí čitatelia, elektrický prúd má tiež silu.

Predstavte si hadicu, ktorú používate na polievanie záhrady.

Nech je hadica drôt a voda v nej je elektrický prúd. Pootvorili sme kohútik a cez hadicu pretiekla voda. Pomaly, ale predsa sa rozbehla. Sila prúdu je veľmi slabá. Takouto hadicou nemôžeme niekoho ani postriekať. A teraz otvorme kohútik naplno! A máme takú trysku, že stačí aj poliať susedov pozemok :-).

Teraz si predstavte, že plníte vedro. Naplníte ho rýchlejšie tlakom z hadice alebo z kohútika? Priemer hadice a kohútika sú rovnaké

Samozrejme, tlak zo žltej hadice! Ale prečo sa to deje? Ide o to, že z kohútika vyteká množstvo vody za rovnakú dobu a žltá hadica je tiež iná. Alebo inak povedané, za rovnaký čas utečie z hadice viac molekúl vody ako z kohútika.

Je to rovnaký príbeh s drôtmi. To znamená, že počas rovnakého časového obdobia môže byť počet elektrónov prechádzajúcich drôtom úplne odlišný. Teraz môžeme definovať silu prúdu.

Súčasná sila je teda počet elektrónov prechádzajúcich prierezom vodiča za jednotku času, povedzme, za sekundu. Nižšie na obrázku je tá istá plocha prierezu drôtu, cez ktorý prechádza elektrický prúd, zatienená zelenými čiarami.

• na jednosmerný prúd -

kde I - sila jednosmerného prúdu;

• pre jednosmerný prúd - dvoma spôsobmi:

1) podľa vzorca -

Q = 〈 I 〉 Δ t ,

kde 〈 I 〉 - priemerná sila prúdu;

2) graficky - ako plocha krivočiareho lichobežníka (obr. 8.1).

V medzinárodnom systéme jednotiek sa náboj meria v coulombách (1 C).

Sila prúdu je určená rýchlosťou, koncentráciou a nábojom prúdových nosičov, ako aj prierezom vodiča:

kde q je nábojový modul nosiča prúdu (ak sú nosičmi prúdu elektróny, potom q = 1,6 ⋅ 10 −19 C); n je koncentrácia prúdových nosičov, n = = N /V; N - počet prúdových nosičov, ktoré prešli prierezom vodiča (umiestneného kolmo na rýchlosť pohybu prúdových nosičov) za čas Δt, alebo počet prúdových nosičov v objeme V = Sv Δt (obr. 8,2); S je plocha prierezu vodiča; v je modul rýchlosti pohybu nosičov prúdu.

Hustota prúdu je určená silou prúdu prechádzajúceho cez jednotkovú plochu prierezu vodiča umiestnenú kolmo na smer prúdu:

kde I je súčasná sila; S je plocha prierezu vodiča (umiestnená kolmo na rýchlosť pohybu nosičov prúdu).

Súčasná hustota je vektorové množstvo.

Smer prúdovej hustoty j → sa zhoduje so smerom rýchlosti kladných prúdových nosičov:

j → = q n v → ,

kde q je nábojový modul nosiča prúdu (ak sú nosičmi prúdu elektróny, potom q = 1,6 ⋅ 10 −19 C); v → - rýchlosť pohybu nosičov prúdu; n je koncentrácia prúdových nosičov, n = N/V; N - počet prúdových nosičov, ktoré prešli prierezom vodiča (umiestneného kolmo na rýchlosť pohybu prúdových nosičov) za čas Δt, alebo počet prúdových nosičov v objeme V = Sv Δt (obr. 8,2); v je modul rýchlosti pohybu nosičov prúdu; S je plocha prierezu vodiča.

V medzinárodnom systéme jednotiek sa hustota prúdu meria v ampéroch na meter štvorcový (1 A / m 2 ).

Sila prúdu v plynoch (elektrický prúd v plynoch je spôsobený pohybom iónov) je určená vzorcom

I = Nt ⋅ | q | ,

kde N /t je počet iónov, ktoré prejdú cez prierez nádoby každú sekundu (každú sekundu); |q | - modul iónového nabíjania:

• pre jeden nabitý ión -

|q | = 1,6 ⋅ 10 −19 C,

• pre dvakrát nabitý ión -

|q | = 3,2 ⋅ 10 -19 °C

Príklad 1. Počet voľných elektrónov v 1,0 m 3 medi je 1,0 ⋅ 10 28 . Nájdite hodnotu rýchlosti usmerneného pohybu elektrónov v medenom drôte s prierezom 4,0 mm 2, ktorým preteká prúd 32 A.

rozhodnutie. Rýchlosť usmerneného pohybu prúdových nosičov (elektrónov) súvisí so silou prúdu vo vodiči podľa vzorca

kde q je nábojový modul nosiča prúdu (elektrónu); n je koncentrácia prúdových nosičov; S je plocha prierezu vodiča; v je modul rýchlosti usmerneného pohybu prúdových nosičov vo vodiči.

Z tohto vzorca vyjadríme požadovanú hodnotu - rýchlosť prúdových nosičov -

v = I q n S .

Na výpočet rýchlosti používame nasledujúce hodnoty množstiev zahrnutých vo vzorci:

• veľkosť sily prúdu a plocha prierezu vodiča sú uvedené v stave problému: I \u003d 32 A, S \u003d 4,0 mm 2 \u003d 4,0 ⋅ 10 -6 m 2;
• hodnota elementárneho náboja (rovná sa modulu náboja elektrónu) je fundamentálna konštanta (konštantná hodnota): q = 1,6 ⋅ 10 −19 C;
• koncentrácia prúdových nosičov - počet prúdových nosičov na jednotku objemu vodiča -

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

Urobme výpočet:

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

Rýchlosť usmerneného pohybu elektrónov v uvedenom vodiči je 5,0 mm/s.

Príklad 2. Intenzita prúdu vo vodiči sa rovnomerne zvýši z 10 na 12 A za 12 s. Aký náboj prejde prierezom vodiča v určenom časovom intervale?

rozhodnutie. Prúd vo vodiči sa časom mení. Preto náboj prenášaný prúdovými nosičmi cez prierez vodiča, umiestnený kolmo na rýchlosť prúdových nosičov, za určité časové obdobie, možno vypočítať dvoma spôsobmi.

1. Požadovaný poplatok je možné vypočítať pomocou vzorca

Q = 〈 I 〉 Δ t ,

kde 〈 I 〉 - priemerná sila prúdu; ∆t - časový interval, ∆t = 12 s.

Prúdová sila sa vo vodiči zvyšuje rovnomerne; preto je priemerná sila prúdu daná vzťahom

〈I 〉 = I 1 + I 2 2 ,

kde I 1 - hodnota prúdu v počiatočnom čase, I 1 = 10 A; I 2 - hodnota prúdu v konečnom čase, I 2 \u003d 12 A.

Nahradením výrazu pre priemernú silu prúdu do vzorca na výpočet náboja dostaneme

Q \u003d (I 1 + I 2) Δ t 2.

Výpočet dáva hodnotu

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

Na obrázku je znázornená závislosť I (t) špecifikovaná v podmienke úlohy.

Náboj prenášaný prúdovými nosičmi cez prierez vodiča, ktorý je umiestnený kolmo na rýchlosť prúdových nosičov, počas určitého časového obdobia, sa numericky rovná ploche lichobežníka ohraničeného štyrmi čiarami:

• priamka I (t);
• kolmá na časovú os, obnovená z bodu t 1 ;
• kolmá na časovú os, obnovená z bodu t 2 ;
• časová os t .

Vypočítame pomocou vzorca pre oblasť lichobežníka:

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

Obidva spôsoby výpočtu poplatku prenášaného súčasnými nosičmi za určité časové obdobie poskytujú rovnaký výsledok.

K myšlienke elektrického prúdu možno pristupovať z rôznych pozícií. Jeden z nich je makroskopický, druhý je založený na analýze mechanizmu vedenia. Napríklad prúdenie kvapaliny potrubím možno považovať za nepretržitý pohyb hmoty, ale možno ho analyzovať aj z hľadiska pohybu častíc tekutiny.

Prvý koncept elektrického prúdu vznikol v tom štádiu vývoja fyziky, keď ešte nebol známy mechanizmus vedenia. Vtedy vznikla fyzikálna veličina - prúdová sila, ktorý ukazuje, koľko elektrického náboja prejde prierezom vodiča za jednotku času. Súčasná sila. Jednotkou sily prúdu sú ampéry (A): .

Z definície sily prúdu vyplývajú dva znaky tejto veličiny. Jednou z nich je nezávislosť sily prúdu od prierezu vodiča, ktorým prúd preteká. Druhým je nezávislosť sily prúdu od priestorového usporiadania prvkov obvodu, čo ste mohli vidieť viackrát: bez ohľadu na to, ako sa vodiče pohybujú, na silu prúdu to nemá vplyv. Prúd je tzv trvalé ak sa prúd v priebehu času nemení.

Takže myšlienka elektrického prúdu, jeho sila vznikla, keď ešte nebolo jasné, čo to je.

Štúdium elektrickej vodivosti rôznych látok ukázalo, že v rôznych látkach sa rôzne nabité voľné častice pohybujú pôsobením elektrického poľa v procese toku prúdu. Napríklad v kovoch sú to elektróny, v kvapalinách sú to kladné a záporné ióny, v polovodičoch sú to elektróny a „diery“. Odlišné sú nielen typy častíc, ale aj povaha ich interakcie s látkou, v ktorej prúdi prúd. Voľné elektróny v kovoch sa teda nejaký čas voľne pohybujú medzi uzlami kryštálovej mriežky a potom sa zrazia s iónmi umiestnenými v uzloch. V elektrolytoch ióny interagujú navzájom a s atómami kvapaliny.

Ale pre všetky látky platí: častice v neprítomnosti poľa sa pohybujú náhodne, keď pole vznikne, k rýchlosti chaotického pohybu sa pridá veľmi malá rýchlosť buď v smere poľa (pre kladné častice), alebo v smer opačný k poľu (pre negatívne častice). Táto extra rýchlosť sa nazýva rýchlosť driftu. Priemerná rýchlosť chaotického pohybu je stovky metrov za sekundu, rýchlosť driftu je niekoľko milimetrov za sekundu. Práve tento malý dodatok však vysvetľuje všetky akcie prúdu.

Pre akékoľvek látky môžete získať vzorec na výpočet aktuálnej sily: , kde je koncentrácia nabitých častíc, je náboj jednej častice, je plocha prierezu.

teda elektriny je usporiadaný pohyb nabitých častíc.

Môže sa zdať, že tento vzorec je v rozpore s tvrdením, že sila prúdu je nezávislá od plochy prierezu vodiča. Ale táto nezávislosť je experimentálnym faktom. Dá sa to vysvetliť skutočnosťou, že rýchlosť driftu je väčšia tam, kde je prierez menší, a častice driftujú pomalšie cez väčší prierez.

Experimentálnym faktom je, že pri aplikácii na vodič trvalé potenciálny rozdiel ním prechádza D.C.. Táto skutočnosť je na prvý pohľad v rozpore so vzorcom . Pri konštantnom potenciálnom rozdiele v látke sa totiž vytvorí pole s konštantnou intenzitou poľa. Následne na voľné častice pôsobí konštantná sila a ich rýchlosť sa musí zvyšovať. Ukazuje sa, že pri konštantnom napätí by sa sila prúdu mala zvyšovať úmerne s časom. To sa nestane, pretože keď prúd preteká látkou, elektrický odpor. Je to to, čo zabezpečuje stálosť sily prúdu pri konštantnom rozdiele potenciálov.

Na meranie odporu je potrebné preskúmať závislosť prúdu od napätia. Tento graf závislosti sa nazýva prúdovo-napäťová charakteristika. Možné sú tri typy prúdovo-napäťových charakteristík (obr. 40).