10 КЛАСС · ПРАКТИКА
Задачи: Постоянный ток, 10 класс
Законы цепей, работа тока и соединения.
Здесь условия и разбор решения можно читать без аккаунта. В тренажёре те же разборы нужно собрать самому: «Дано», формулы, порядок шагов и ответ.
Условия задач
Варианты ответа даны для сверки, разбор решения открывается под каждой задачей.
Задача №106
Постоянный ток: закон Ома и сопротивлениеК стальному проводнику длиной 80\,\text{см} и сечением 0{,}15\,\text{мм}^{2} на 1\,\text{мин} приложили напряжение 1{,}2\,\text{В}. Удельное сопротивление 0{,}12\,\text{Ом}\cdot\text{мм}^{2}/\text{м}. Определите сопротивление, ток, мощность, работу, теплоту и заряд.
Показать разборСкрыть разбор
- \ell
- 80\,\text{см}=0{,}8\,\text{м}
- S
- 0{,}15\,\text{мм}^{2}
- t
- 1\,\text{мин}=60\,\text{с}
- U
- 1{,}2\,\text{В}
- \rho
- 0{,}12\,\tfrac{\text{Ом}\cdot\text{мм}^{2}}{\text{м}}
R - ?I - ?P - ?A - ?Q - ?q - ?
- R = \dfrac{\rho\ell}{S}R = \dfrac{0{,}12\cdot 0{,}8}{0{,}15}R = 0{,}64\,\text{Ом}
- I = \dfrac{U}{R}I = \dfrac{1{,}2}{0{,}64}I = 1{,}875\,\text{А}
- P = IUP = 1{,}875\cdot 1{,}2P = 2{,}25\,\text{Вт}
- A = Pt = QA = 2{,}25\cdot 60A = 135\,\text{Дж}
Вся работа тока на резисторе переходит в теплоту.
- q = Itq = 1{,}875\cdot 60q = 112{,}5\,\text{Кл}
ОтветR = 0{,}64\,\text{Ом}I = 1{,}875\,\text{А}P = 2{,}25\,\text{Вт}A = 135\,\text{Дж}Q = 135\,\text{Дж}q = 112{,}5\,\text{Кл}
Задача №107
Постоянный ток: цепи, работа и мощностьК источнику с ЭДС 4{,}5\,\text{В} и внутренним сопротивлением 2\,\text{Ом} на минуту подключили сопротивление 7\,\text{Ом}. Определите ток, напряжение на нагрузке, мощность, работу, теплоту, заряд и число электронов.
Показать разборСкрыть разбор
- \varepsilon
- 4{,}5\,\text{В}
- r
- 2\,\text{Ом}
- R
- 7\,\text{Ом}
- t
- 1\,\text{мин}=60\,\text{с}
I - ?U - ?P - ?A - ?Q_1 - ?q - ?n - ?
- I = \dfrac{\varepsilon}{R + r}I = \dfrac{4{,}5}{7 + 2}I = 0{,}5\,\text{А}
Закон Ома для полной цепи.
- U = IRU = 0{,}5\cdot 7U = 3{,}5\,\text{В}
- P = IUP = 0{,}5\cdot 3{,}5P = 1{,}75\,\text{Вт}
- A = Pt,\quad Q_1 = I^{2}Rt\left(A;\ Q_1\right) = 1{,}75\cdot 60\left(A;\ Q_1\right) = 105\,\text{Дж}
- Q_2 = I^{2}rtQ_2 = 0{,}5^{2}\cdot 2\cdot 60Q_2 = 30\,\text{Дж}
Это потери на внутреннем сопротивлении источника.
- q = Itq = 0{,}5\cdot 60q = 30\,\text{Кл}
- n = \dfrac{q}{e}n = \dfrac{30}{1{,}6\cdot 10^{-19}}n = 1{,}875\cdot 10^{20}
ОтветI = 0{,}5\,\text{А}U = 3{,}5\,\text{В}P = 1{,}75\,\text{Вт}A = 105\,\text{Дж}Q_1 = 105\,\text{Дж}q = 30\,\text{Кл}n = 1{,}875\cdot 10^{20}
Задача №108
Постоянный ток: закон Ома и сопротивлениеСопротивление алюминиевого проводника при 100\,^{\circ}\text{C} равно 28{,}4\,\text{Ом}. Каким оно будет при 500\,^{\circ}\text{C}, если \alpha=0{,}0042\,\text{К}^{-1}?
Показать разборСкрыть разбор
- t_1
- 100\,^{\circ}\text{C}
- R_1
- 28{,}4\,\text{Ом}
- t_2
- 500\,^{\circ}\text{C}
- \alpha
- 0{,}0042\,\tfrac{1}{\text{К}}
R_2 - ?
- R_1 = R_0\left(1 + \alpha t_1\right)\ \Rightarrow\ R_0 = \dfrac{R_1}{1 + \alpha t_1}R_0 = \dfrac{28{,}4}{1 + 0{,}0042\cdot 100}R_0 = 20\,\text{Ом}
Сначала находим сопротивление при нуле градусов.
- R_2 = R_0\left(1 + \alpha t_2\right)20\left(1 + 0{,}0042\cdot 500\right)R_2 = 62\,\text{Ом}
ОтветR_2 = 62\,\text{Ом}
Задача №109
Постоянный ток: цепи, работа и мощностьПри напряжении 3{,}2\,\text{В} ток в цепи равен 0{,}5\,\text{А}, а при 2{,}6\,\text{В} - 1\,\text{А}. Определите ЭДС и внутреннее сопротивление источника.
Показать разборСкрыть разбор
- U_1
- 3{,}2\,\text{В}
- I_1
- 0{,}5\,\text{А}
- U_2
- 2{,}6\,\text{В}
- I_2
- 1\,\text{А}
\varepsilon - ?r - ?
- \varepsilon = U_1 + I_1 r = U_2 + I_2 r
ЭДС источника одна и та же в обоих режимах.
- U_1 - U_2 = r\left(I_2 - I_1\right)\ \Rightarrow\ r = \dfrac{U_1 - U_2}{I_2 - I_1}r = \dfrac{3{,}2 - 2{,}6}{1 - 0{,}5}r = 1{,}2\,\text{Ом}
- \varepsilon = U_1 + I_1 r\varepsilon = 3{,}2 + 0{,}5\cdot 1{,}2\varepsilon = 3{,}8\,\text{В}
Ответ\varepsilon = 3{,}8\,\text{В}r = 1{,}2\,\text{Ом}
Задача №110
Постоянный ток: цепи, работа и мощностьКонцентрация электронов проводимости в германии при комнатной температуре 3\cdot10^{19}\,\text{м}^{-3}. Какую долю от общего числа атомов составляют электроны проводимости? Плотность 5400\,\text{кг/м}^{3}, молярная масса 0{,}073\,\text{кг/моль}.
Показать разборСкрыть разбор
- n
- 3\cdot 10^{19}\,\tfrac{1}{\text{м}^{3}}
- \rho
- 5400\,\tfrac{\text{кг}}{\text{м}^{3}}
- M
- 0{,}073\,\tfrac{\text{кг}}{\text{моль}}
- N_A
- 6\cdot 10^{23}\,\tfrac{1}{\text{моль}}
\dfrac{n}{N} - ?
- N = \dfrac{\rho N_A}{M}N = \dfrac{5400\cdot 6\cdot 10^{23}}{0{,}073}N = 4{,}44\cdot 10^{28}\,\text{м}^{-3}
Здесь N обозначает концентрацию атомов германия — число атомов в единице объёма. Отношение двух концентраций n/N безразмерно.
- \dfrac{n}{N}\dfrac{n}{N} = \dfrac{3\cdot 10^{19}}{4{,}44\cdot 10^{28}}\dfrac{n}{N} = 6{,}76\cdot 10^{-10}
Ответ\dfrac{n}{N} = 6{,}76\cdot 10^{-10}
Задача №111
Постоянный ток: цепи, работа и мощностьКакое количество алюминия выделится за сутки при токе 140\,\text{кА} и напряжении 4\,\text{В}? Каков расход электроэнергии? Электрохимический эквивалент 0{,}093\cdot10^{-6}\,\text{кг/Кл}.
Показать разборСкрыть разбор
- t
- 1\,\text{сут}=86\,400\,\text{с}
- I
- 140\,\text{кА}=140\cdot 10^{3}\,\text{А}
- U
- 4\,\text{В}
- k
- 0{,}093\cdot 10^{-6}\,\tfrac{\text{кг}}{\text{Кл}}
m - ?A - ?
- m = kItm = 0{,}093\cdot 10^{-6}\cdot 140\cdot 10^{3}\cdot 86\,400m = 1125\,\text{кг}
Закон электролиза Фарадея.
- A = IUtA = 140\cdot 10^{3}\cdot 4\cdot 86\,400A = 4{,}84\cdot 10^{10}\,\text{Дж} = 13\,440\,\text{кВт}\cdot\text{ч}
Ответm = 1125\,\text{кг}A = 4{,}84\cdot 10^{10}\,\text{Дж}
Задача №112
Постоянный ток: цепи, работа и мощностьВольтметр на 6\,\text{В} имеет внутреннее сопротивление 600\,\text{Ом}. Какое добавочное сопротивление нужно включить последовательно, чтобы расширить предел измерения до 30\,\text{В}?
Показать разборСкрыть разбор
- U_0
- 6\,\text{В}
- R_0
- 600\,\text{Ом}
- U
- 30\,\text{В}
R_{\text{д}} - ?
- I_0 = \dfrac{U_0}{R_0}I_0 = \dfrac{6}{600}I_0 = 0{,}01\,\text{А}
Через добавочный резистор идёт тот же ток, что и через вольтметр.
- U_{\text{д}} = U - U_0U_{\text{д}} = 30 - 6U_{\text{д}} = 24\,\text{В}
- R_{\text{д}} = \dfrac{U_{\text{д}}}{I_0}R_{\text{д}} = \dfrac{24}{0{,}01}R_{\text{д}} = 2400\,\text{Ом}
Добавочное сопротивление включают последовательно с вольтметром.
ОтветR_{\text{д}} = 2400\,\text{Ом}
Задача №113
Постоянный ток: цепи, работа и мощностьАмперметр рассчитан на 2\,\text{А} и имеет внутреннее сопротивление 0{,}4\,\text{Ом}. Шунт какого сопротивления нужно включить параллельно, чтобы расширить предел измерения до 10\,\text{А}?
Показать разборСкрыть разбор
- I_0
- 2\,\text{А}
- R_0
- 0{,}4\,\text{Ом}
- I
- 10\,\text{А}
R_{\text{ш}} - ?
- U_0 = I_0 R_0 = U_{\text{ш}}U_0 = 2\cdot 0{,}4U_0 = 0{,}8\,\text{В}
Шунт подключают параллельно, поэтому напряжение общее.
- I_{\text{ш}} = I - I_0I_{\text{ш}} = 10 - 2I_{\text{ш}} = 8\,\text{А}
- R_{\text{ш}} = \dfrac{U_{\text{ш}}}{I_{\text{ш}}}R_{\text{ш}} = \dfrac{0{,}8}{8}R_{\text{ш}} = 0{,}1\,\text{Ом}
ОтветR_{\text{ш}} = 0{,}1\,\text{Ом}
Задача №114
Постоянный ток: цепи, работа и мощностьДвигатель крана работает при напряжении 380\,\text{В} и токе 40\,\text{А}. За какое время он поднимет груз массой 2\,\text{т} на высоту 5\,\text{м} при КПД 80\%?
Показать разборСкрыть разбор
- U
- 380\,\text{В}
- I
- 40\,\text{А}
- m
- 2\,\text{т}=2000\,\text{кг}
- h
- 5\,\text{м}
- \eta
- 0{,}8
- g
- 10\,\tfrac{\text{м}}{\text{с}^{2}}
t - ?
- A_{\text{п}} = mgh,\quad A_{\text{з}} = IUt
Полезная работа - подъём груза, затраченная - работа тока.
- \eta = \dfrac{A_{\text{п}}}{A_{\text{з}}} = \dfrac{mgh}{IUt}\ \Rightarrow\ t = \dfrac{mgh}{IU\eta}t = \dfrac{2000\cdot 10\cdot 5}{40\cdot 380\cdot 0{,}8}t = 8{,}22\,\text{с}
Ответt=8{,}22\,\text{с}
Задача №115
Постоянный ток: цепи, работа и мощностьЛампочку 30\,\text{Вт}, 40\,\text{В} нужно включить в сеть 220\,\text{В}. Какое добавочное сопротивление подключить последовательно?
Показать разборСкрыть разбор
- P
- 30\,\text{Вт}
- U_1
- 40\,\text{В}
- U_2
- 220\,\text{В}
R_{\text{д}} - ?
- I = \dfrac{P}{U_1} = I_{\text{д}}I = \dfrac{30}{40}I = 0{,}75\,\text{А}
- U_{\text{д}} = U_2 - U_1U_{\text{д}} = 220 - 40U_{\text{д}} = 180\,\text{В}
- R_{\text{д}} = \dfrac{U_{\text{д}}}{I_{\text{д}}}R_{\text{д}} = \dfrac{180}{0{,}75}R_{\text{д}} = 240\,\text{Ом}
ОтветR_{\text{д}} = 240\,\text{Ом}
Задача №116
Постоянный ток: цепи, работа и мощностьНужно изготовить нагреватель мощностью 600\,\text{Вт} для напряжения 220\,\text{В}. Какой длины нихромовый провод сечением 0{,}3\,\text{мм}^{2} нужен при \rho=1{,}1\,\text{Ом}\cdot\text{мм}^{2}/\text{м}?
Показать разборСкрыть разбор
- P
- 600\,\text{Вт}
- U
- 220\,\text{В}
- S
- 0{,}3\,\text{мм}^{2}
- \rho
- 1{,}1\,\tfrac{\text{Ом}\cdot\text{мм}^{2}}{\text{м}}
\ell - ?
- P = \dfrac{U^{2}}{R}\ \Rightarrow\ R = \dfrac{U^{2}}{P}
- R = \dfrac{\rho\ell}{S}\ \Rightarrow\ \dfrac{U^{2}}{P} = \dfrac{\rho\ell}{S}\ \Rightarrow\ \ell = \dfrac{U^{2}S}{P\rho}\ell = \dfrac{220^{2}\cdot 0{,}3}{600\cdot 1{,}1}\ell = 22\,\text{м}
Ответ\ell = 22\,\text{м}
Задача №225
Ток, сопротивление и закон ОмаНапряжение на резисторе 12 В, сопротивление 4 Ом. Найдите ток.
Показать разборСкрыть разбор
- U
- 12\,\text{В}
- R
- 4\,\text{Ом}
I - ?
- I=\frac{U}{R}I=\frac{12}{4}I=3\,\text{А}
Применяем закон Ома для участка цепи.
Ответ3\,\text{А}
Задача №226
Ток, сопротивление и закон ОмаНапряжение на резисторе 24 В, сопротивление 6 Ом. Найдите ток.
Показать разборСкрыть разбор
- U
- 24\,\text{В}
- R
- 6\,\text{Ом}
I - ?
- I=\frac{U}{R}I=\frac{24}{6}I=4\,\text{А}
Применяем закон Ома для участка цепи.
Ответ4\,\text{А}
Задача №227
Ток, сопротивление и закон ОмаПри напряжении 6 В амперметр показывает 200 мА. Найдите сопротивление участка цепи.
Показать разборСкрыть разбор
- U
- 6\,\text{В}
- i
- 200\,\text{мА}
R - ?
- I=\frac{i}{1000}I=\frac{200}{1000}I=0{,}2\,\text{А}
Перед расчётом переводим миллиамперы в амперы.
- R=\frac{U}{I}R=\frac{6}{0{,}2}R=30\,\text{Ом}
Выражаем сопротивление из закона Ома.
Ответ30\,\text{Ом}
Задача №228
Ток, сопротивление и закон ОмаПри напряжении 12 В амперметр показывает 300 мА. Найдите сопротивление участка цепи.
Показать разборСкрыть разбор
- U
- 12\,\text{В}
- i
- 300\,\text{мА}
R - ?
- I=\frac{i}{1000}I=\frac{300}{1000}I=0{,}3\,\text{А}
Перед расчётом переводим миллиамперы в амперы.
- R=\frac{U}{I}R=\frac{12}{0{,}3}R=40\,\text{Ом}
Выражаем сопротивление из закона Ома.
Ответ40\,\text{Ом}
Задача №229
Ток, сопротивление и закон ОмаПри напряжении 12 В через резистор за 10 с прошёл заряд 20 Кл. Какой ток будет при напряжении 30 В, если сопротивление не меняется?
Показать разборСкрыть разбор
- U_1
- 12\,\text{В}
- t
- 10\,\text{с}
- q
- 20\,\text{Кл}
- U_2
- 30\,\text{В}
I_2 - ?
- I_1=\frac{q}{t}I_1=\frac{20}{10}I_1=2\,\text{А}
По перенесённому заряду определяем начальный ток.
- R=\frac{U_1}{I_1}R=\frac{12}{2}R=6\,\text{Ом}
Находим постоянное сопротивление.
- I_2=\frac{U_2}{R}I_2=\frac{30}{6}I_2=5\,\text{А}
Используем новое напряжение.
Ответ5\,\text{А}
Задача №230
Ток, сопротивление и закон ОмаПри напряжении 18 В через резистор за 20 с прошёл заряд 60 Кл. Какой ток будет при напряжении 24 В, если сопротивление не меняется?
Показать разборСкрыть разбор
- U_1
- 18\,\text{В}
- t
- 20\,\text{с}
- q
- 60\,\text{Кл}
- U_2
- 24\,\text{В}
I_2 - ?
- I_1=\frac{q}{t}I_1=\frac{60}{20}I_1=3\,\text{А}
По перенесённому заряду определяем начальный ток.
- R=\frac{U_1}{I_1}R=\frac{18}{3}R=6\,\text{Ом}
Находим постоянное сопротивление.
- I_2=\frac{U_2}{R}I_2=\frac{24}{6}I_2=4\,\text{А}
Используем новое напряжение.
Ответ4\,\text{А}
Задача №231
Работа тока и электрические цепиВ двух параллельных ветвях текут токи 2 и 3 А. Найдите ток в неразветвлённой части.
Показать разборСкрыть разбор
- I_1
- 2\,\text{А}
- I_2
- 3\,\text{А}
I - ?
- I=I_1+I_2I=2 + 3I=5\,\text{А}
Заряд не накапливается в узле цепи.
Ответ5\,\text{А}
Задача №232
Работа тока и электрические цепиВ двух параллельных ветвях текут токи 3 и 5 А. Найдите ток в неразветвлённой части.
Показать разборСкрыть разбор
- I_1
- 3\,\text{А}
- I_2
- 5\,\text{А}
I - ?
- I=I_1+I_2I=3 + 5I=8\,\text{А}
Заряд не накапливается в узле цепи.
Ответ8\,\text{А}
Задача №233
Работа тока и электрические цепиРезисторы 6 и 3 Ом включены параллельно при напряжении 12 В. Найдите общий ток.
Показать разборСкрыть разбор
- R_1
- 6\,\text{Ом}
- R_2
- 3\,\text{Ом}
- U
- 12\,\text{В}
I - ?
- I_1=\frac{U}{R_1}I_1=\frac{12}{6}I_1=2\,\text{А}
На обеих ветвях одно и то же напряжение.
- I_2=\frac{U}{R_2}I_2=\frac{12}{3}I_2=4\,\text{А}
Отдельно находим ток второй ветви.
- I=I_1+I_2I=2 + 4I=6\,\text{А}
Складываем токи ветвей.
Ответ6\,\text{А}
Задача №234
Работа тока и электрические цепиРезисторы 8 и 4 Ом включены параллельно при напряжении 24 В. Найдите общий ток.
Показать разборСкрыть разбор
- R_1
- 8\,\text{Ом}
- R_2
- 4\,\text{Ом}
- U
- 24\,\text{В}
I - ?
- I_1=\frac{U}{R_1}I_1=\frac{24}{8}I_1=3\,\text{А}
На обеих ветвях одно и то же напряжение.
- I_2=\frac{U}{R_2}I_2=\frac{24}{4}I_2=6\,\text{А}
Отдельно находим ток второй ветви.
- I=I_1+I_2I=3 + 6I=9\,\text{А}
Складываем токи ветвей.
Ответ9\,\text{А}
Задача №235
Работа тока и электрические цепиРезисторы 6 и 3 Ом соединены параллельно; последовательно с этой парой стоит резистор 4 Ом. Напряжение всей цепи 18 В. Найдите напряжение на параллельной паре.
Показать разборСкрыть разбор
- R_1
- 6\,\text{Ом}
- R_2
- 3\,\text{Ом}
- R_3
- 4\,\text{Ом}
- U
- 18\,\text{В}
V - ?
- R=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}R=\frac{6 \cdot 3}{(6 + 3)}R=2\,\text{Ом}
Заменяем параллельную пару эквивалентным сопротивлением.
- I=\frac{U}{R+R_3}I=\frac{18}{(2 + 4)}I=3\,\text{А}
Находим ток во всей цепи.
- V=IRV=3 \cdot 2V=6\,\text{В}
Напряжение на паре равно току общей цепи, умноженному на её сопротивление.
Ответ6\,\text{В}
Задача №236
Работа тока и электрические цепиРезисторы 12 и 6 Ом соединены параллельно; последовательно с этой парой стоит резистор 2 Ом. Напряжение всей цепи 24 В. Найдите напряжение на параллельной паре.
Показать разборСкрыть разбор
- R_1
- 12\,\text{Ом}
- R_2
- 6\,\text{Ом}
- R_3
- 2\,\text{Ом}
- U
- 24\,\text{В}
V - ?
- R=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2}R=\frac{12 \cdot 6}{(12 + 6)}R=4\,\text{Ом}
Заменяем параллельную пару эквивалентным сопротивлением.
- I=\frac{U}{R+R_3}I=\frac{24}{(4 + 2)}I=4\,\text{А}
Находим ток во всей цепи.
- V=IRV=4 \cdot 4V=16\,\text{В}
Напряжение на паре равно току общей цепи, умноженному на её сопротивление.
Ответ16\,\text{В}
Теория по этим задачам
Разберитесь в теме, если задача не поддаётся.
Формулы по теме
Обозначения и единицы измерения ищите в справочнике.