Физика курсы бойынша қиындығы жоғары 100 есеп

    Бөлмедегі ауаның  температурасы t_б=25⁰С. Судың меншікті жылу

    сыйымдылығы 4200Дж/кг*⁰С, мұздың меншікті балқу жылуы

    3,2*10⁵Дж/кг.

 

 

Электродинамика

 

          Электр зарядының сақталу заңы:

          Кулон заңы:

         Электр өрісінің күштік сипаттамасын беретін шаманы электр өрісінің

         кернеулігі деп атайды.

         Нүктелік заряд өрісінің кернеулігі:

        Суперпозиция принципі

       Зарядтың беттік тығыздығы

       Олай болса,

 

       

Q заряды шектелген  S ауданы бар жазық конденсатордың  өрісі: 

       Электростатикалық өрістің энергетикалық сипаттамасы – потенциал болып

        табылады.

       Электростатикалық күштің жұмысы

,

        Нүктелік зарядтың потенциалы

        n өрістердің суперпозициясы тудыратын өрістің потенциалы

        потенциал үшін супепозиция принципі.

 Ом заңы:

                                                    

Өткізгіштердің  тізбектей қосылуы кезінде:

                               ; ;  ;

Параллель қосу кезінде:

                             ;  ;  ; 

 

 

                      

  

 

 Толық тізбек үшін Ом заңы

           

Тұйық тізбек үшін Ом заңынан, егер сыртқы тізбектің кедергісі R=0 болса, онда қысқа тұйықталу тогы максимал мәнге жетеді:

                      

Тұйық тізбектегі ток көзінің  бөлетін толық қуаты, тең

                          

Сыртқы тізбекте бөлінетін  пайдалы қуат,

                         

Пайдалы қуаттың толық  қуатқа қатынасы ток көзінің пайдалы әрекет коэффициенті деп аталады:

                          

Тұйық тізбектегі ток көзінің  бөлетін толық қуаты, тең

                          

Сыртқы тізбекте бөлінетін  пайдалы қуат,

                         

Пайдалы қуаттың толық  қуатқа қатынасы ток көзінің пайдалы әрекет коэффициенті деп аталады:

                          

Толық тізбек үшін Ом заңы мен  тізбек бөлігіне арналған Ом заңын  пайдаланып, пайдалы қуатты ток көзінің  ЭҚК-і, ішкі кедергісі және сыртқы кедергілері  арқылы былай өрнектеуге болады:

                       

Өткізгіш бойымен электр тогы жүргенде, онда байқалатын әсерлер: жылулық, магниттік және химиялық. Ток  өтіп жатқан тізбекте жылудың бөлінуі  электр тогының жұмыс атқарып  жатқанын білдіреді.

Тұрақты ток кезінде, токтың жұмысы

 

Қозғалмайтын металл өткізгіштер  үшін ток жұмысының жалғыз ғана нәтижесі өткізгіштердің қызуы болып табылады. Демек, энергияның сақталу заңы бойынша  токтың барлық атқарған жұмысы жылуға өтеді:

Жұмыстың формуласына Ом заңын  қолданып, бөлініп шығатын жылу үшін Джоуль-Ленц заңы деп аталатын мына қатынасты аламыз:

 

 

 

 

75. Пәтерде жалғыз электр приборы – есептелген (номинал)қуаты   220 В кернеуге есептелген шам қосылған. Егер номинал қуаты электрокамин қосылса, шамдағы кернеу қаншаға өзгереді? Пәтерге электр энергиясын жеткізетін сымдардың кедергісі желідегі кернеу электр приборларының температураға тәуелділігін ескермеңдер.

Шешуі:

Приборлардың номинал қуаты (желідегі U кернеуге сәйкес) бойынша олардың электрлік кедергілерін табамыз: =97 Ом. Электрокаминді қосқанға дейін шамдағы кернеу =218 B. Электрокаминді қосқаннан кейін электр энергиясын тұтынушылардың жалпы кедергісі , ал олардың кернеуі =210 B. Осылайша кернеу 8 В-қа төмендейді. Практика жүзінде қыздырғыш приборлардың кедергілерінің температураға ескермеуге болмайды

76. Қабырғалары l болатын квадраттың төбелерінде бірдей оң q зарядтар орналасқан. Квадраттың бір қабырғасының ортасындағы электр өрісінің кернеулігін анықтаңдар.

l

2

3

          Шешуі:

 

r

α

A

E₀

E₃

E₂

E₄

E₁

α

1

4

                                                                       Шаршының бір қабырғасының ортасында 

                                                                            тұрған А нүктесінде төрт өріс  қосылады, 

                                                                            қорытқы өрістің суперпозициясы  Е₀ болады.

                                                                     Өріс кернеуліктері 

                                                                     _{Е1 және Е2 өрістері бірін-бірі толықтырады,}

                                                                     _{ал Е0 қалған өрістердің векторлық қосындысы}

                                                                     _{болады.}

        Өрістердің  кернеулігі:

        _{Косинус α бұрышы:}

Сонда

 

77. Бірдей шар тәрізді су тамшылары бірдей  φ₁ потенциалға дейін зарядталаған. Кішкене тамшылардың N-сандарының қосылуы нәтижесінде алынған үлкен шар тәрізді тамшының потенциалын анықтаңдар.

     _Шешуі:

      Үлкен тамшының  көлемі барлық кіші тамшылардың  көлемдерінің қосындысына 

       тең:

      _{Шардың көлемі:}

       _{Кіші тамшының  потенциалы:}

      _{Бірақ үлкен тамшының  заряды барлық  кіші тамшылардың  зарядтарының}  

       _{қосындысына тең:}

_{үлкен тамшының радиусының мәнін қойсақ:}

                  _{жауабы:} 

 

 

 

78. Ұзындығы және қалыңдығы бірдей металл сымдардан жасалған жұлдызшаға А және В нүктелерінің арасына U кернеу берілді. Жұлдыздың әр буынының кедергісі r. Жұлдыз арқылы қандай ток өткенін анықтаңдар.

А

_Шешуі:

В

4

3

1

2

                                            _{1 және 2 нүктелердің  потенциалдары тең:}

                                                

                                            _{3 және 4 нүктелерде  де} 

                                            _{1-2 түйіндері арқылы  ток өтпейді, себебі  .}

                                            _{Бірінші бөліктің  жалпы кедергісі:}

                                                       

_{Екінші  бөліктің жалпы кедергісі:}

_{Үшінші  түйіннің жалпы кедергісі:}

  

_{Сонда барлық тізбектің  жалпы кедергісі:}

 

_{Ом заңы бойынша}

 

79. Өлшемдері бірдей, зарядталған бір-біріне кейбір күшпен тартылады. Шариктерді жанастырып қайтадан алғашқысына қарағанда п есе үлкен қашықтыққа ажыратқаннан кейін олардық арсындағы өзара әрекеттесу күші т есе азайды. Егер екінші шариктің заряды q болса, онда жанастырғанға дейін бірінші шариктің заряды қандай болған?

 

          Шешуі:

           - қашықтықта зарядталған шарлардың өзара әрекеттесуінің

                    кулондық күші.

         - шарларды қосып, қайтадан ажыратқаннан кейінгі

                            қашықтықтағы әрбір шариктегі  зарядтар(зарядтардың 

                            сақталу заңы бойынша).

( есептің шарты бойынша )

;  ;  ;  

;  ;

; 

- ге қатысты квадрат теңдеуді  шешеміз.

;

;

;

;   ;

.

80.       К кілтті тұйықтау кезінде резисторларда бөлінетін 

      қосынды  қуат өзгермейді. және резисторларының

      әрқайсысының  кедергісі  ға тең, ал және

      резисторларының   әрқайсысының кедергісі  ға тең.

     Ток көзінің   ішкі кедергісін табыңдар.

      

     

 

Шешуі:

     Кілтті тұйықтағанға дейін тізбектің жалпы кедергісі      

      Осы       кезде ток күші  .

 

 

      Бөлінетін қуат

                            .

    Кілтті тұйықтағаннан кейін жалпы кедергі өзгерді және тең болды,

        ал ток күші  ,  қуат

                                                                    

     Есептің шарты бойынша болғандықтан,

                                 .

        Нәтижесінде, болады.

81. Зарядтары және екі нүктелік заряд бір-бірінен

            қашықтықта орналасқан. Өріс потенциалы нөлге тең болатын зарядтарды қосатын

           сызықтың нүктесіндегі өріс кернеулігін анықтаңдар.

 

           Шешуі:

            х - зарядтан потенциалы нөлге тең болатын нүктеге дейінгі қашықтық болсын    (суретте). Осы нүктедегі потенциалы нөлге тең шартынан:

          

 табамыз                  

            Осы нүктедегі өріс кернеулігі

                          

                                                                                

82. q₁=10мкКл,  Q=100мкКл,  q₂ = 25мкКл нүктелік зарядтардың орналасуы суретте көрсетілген.   q₁ және  Q зарядтардың арасындағы қашықтық r₁ = 3cм, ал  q₂ мен Q арасындағы қашықтық r₁ = 5cм. q₁ және q₂ зарядтарды орындарымен ауыстыру үшін, қандай минимал жұмыс атқару қажет? Зарядтар нүктелік.

 

 

 

Шешуі: Зарядтар жүйесінің потенциалдық энергиялары бастапқы W_б және соңғы W_с сәйкесінше,

                                             

q₁ және q₂ зарядтарды орындарымен ауыстыру үшін қажетті минимал жұмыс бастапқы және соңғы күйдегі потенциалдық энергиялардың айырмасына тең:

                      

 

83. ЭҚК-і ε=250В және ішкі кедергісі r=0.1Ом генератордан тұтынушыға ұзындығы l=100м қос сымды линияны тарту қажет. Егер тұтынушының қуаты P=22кВт, және ол U=220В кернеуге есептелген болса, онда линияны дайындауға массасы қанша алюминий кетеді?Алюминийдің меншікті кедергісі ρ=2,8*10^-8Ом*м. Алюминийдің тығыздығы d=2,7г/см³.

 

            Шешуі: R жүктемедегі кедергі арқылы өтетін ток:

          

             R_x-линияның кедергісі.

             Жүктемеде бөлінетін Р қуат,