Фізика - збірник задач із розв’язками для підготовки до ЗНО - С.І. Семенюк - Богдан 2017

3. ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

3.2. Закони постійного струму

3.2.1 (14.oc.10p). Визначте ціну поділки шкали приладу.

А. 0,1 В — ціна поділки.

Б. 0,2 В — ціна поділки.

В. 0,5 В — ціна поділки.

Г. 1 В — ціна поділки.

3.2.2 (11.дс.14р). Через резистор проходить постійний струм силою 0,1 А, а через лампочку — змінний струм із частотою 50 Гц, діюче значення якого 0,1 А. Який заряд переноситься через резистор і через лампочку за 2 хв?

Розв’язання.

Заряд, який проходить через резистор, qп = It = = 0,1 А ∙ 120 с = 12 Кл. Змінний струм заряду не переносить, тому через лампочку заряд не переноситься q_зм = 0 Кл.

Відповідь. Через резистор переноситься заряд 12 Кл, а через лампочку заряд не переноситься.

3.2.3 (27.oc.11p.). Установіть відповідність між назвою технічного пристрою і фізичним явищем, що лежить в основі принципу його дії.

Відповідь. 1Д, 2В, 3Г, 4А.

3.2.4 (28.oc.09p ). Установіть відповідність між указаними діями і результатами (можливими змінами опору провідника).

Дія

1. Неізольований металевий дріт склали удвоє.

2. Неізольований металевий дріт протягли через волочильний верстат: довжина дроту збільшилася у 2 рази, а маса не змінилася.

3. На неізольованому металевому дроті нарізали різьбу, у результаті цього площа його поперечного перерізу зменшилася вдвічі по всій довжині.

4. Неізольований металевий дріт укрили ізоляцією.

Результат

A. Опір провідника не змінився.

Б. Опір провідника збільшився в 4 рази.

B. Опір провідника збільшився в 2 рази.

Г. Опір провідника зменшився в 4 рази.

Д. Опір провідника зменшився до нуля.

3.2.5 (13.пт.08р.). Дротину протягують через волочильний верстат, у результаті чого її діаметр зменшується втричі, а маса залишається сталою. Визначте, як зміниться після цього опір дротини.

Варіанти відповідей:

A. Збільшиться в 3 рази. Б. Збільшиться в 9 разів.

B. Збільшиться у 27 разів. Г. Збільшиться у 81 раз.

Розв’язання.

Опір провідника в залежності від його геометричних параметрів:

Маса провідника m = p'V = p'Sl, де р — питомий опір провідника, р' — густина речовини провідника. Тоді опір циліндричного провідника в залежності від його маси і діаметра поперечного перерізу:

Для двох випадків:

Відповідь. Г.

3.2.6 (29.пт.14р.). Для вимірювання питомого електричного опору склали електричне коло (див. фотографію 1) з гальванічного елемента (1), дротини завдовжки 31,4 см із невідомого матеріалу (2), реостата (3), амперметра (4) та вимикача (5). Паралельно дротині ввімкнули вольтметр (6). На олівець щільно намотали дріт, щоб виміряти діаметр поперечного перерізу цього дроту (див. фотографію 2). За показами вимірювальних приладів визначте питомий опір матеріалу дротини. Вважайте, що = 3,14. Відповідь запишіть в Ом ∙ мм²/м.

Фотографія 1

Фотографія 2

3.2.7 (33.пт.10р ). Провідники з алюмінію та мідного сплаву мають однакові маси й опори. У скільки разів алюмінієвий провідник довший за мідний? Густина мідного сплаву дорівнює 8,1 ∙ 10³ кг/м³, алюмінію — 2,7 ∙ 10³ кг/м³, питомий опір мідного сплаву становить 1,8 ∙ 10^-8 Ом ∙ м. алюмінію — 2,4 ∙ 10^-8 Ом ∙ м.

3.2.8 (13.пт.09р ). Визначте, яка напруженість електричного поля всередині ніхромового провідника із площею поперечного перерізу 1,1 мм2, якщо сила струму в ньому 1 А. Питомий опір ніхрому дорівнює 1,1 ∙ 10^-6 Ом ∙ м.

Варіанти відповідей:

А. 4 В/м.

Б. 2 В/м.

В. 1 В/м.

Г. 0,5 В/м.

3.2.9 (14.oc.09p ). Ділянка електричного кола складається з трьох однакових резисторів та вимикача (див. рисунок). Коли вимикач розімкнено, опір ділянки дорівнює 6 Ом. Визначте, яким буде опір ділянки електричного кола після замикання вимикача.

Варіанти відповідей:

A. 3 Ом. Б. 4,5 Ом.

B. 6 Ом. Г. 9 Ом.

Розв'язання.

1) Вимикач (ключ) розімкнутий — послідовне з’єднання. Загальний опір: R₁ = R + R = 2R. Отже, опір одного резистора R =

2) Вимикач замкнули — паралельне і послідовне з’єднання (мішане). Опір ділянки з паралельним з’єднанням: — загальний опір, при паралельному з’єднанні опорів, завжди менший, ніж найменший опір в колі! тепер у нас резистори R i R_пар - з'єднані послідовно. Загальний опір: R₂ = R + R_пар =

Одиниці вимірювання очевидні. Числове значення:

Відповідь. Б.

3.2.10 (24.пт.09р.). Визначте опір ділянки електричного кола між точками А і В (див. рисунок).

Варіанти відповідей:

3.2.11 (18.пт.12р.). Укажіть, до яких точок у схемі електричного кола, зображеній на рисунку, можна підключити вольтметр для того, щоб виміряти напругу на джерелі струму.

Варіанти відповідей:

A. А і С. Б. В і С.

B. D і Е. Г. В і Е.

Розв’язання.

Вольтметр необхідно підключити паралельно до джерела струму, тобто у точках В і Е.

Відповідь. Г.

3.2.12 (29.ос.14p.). Щоб розширити межі вимірювання сили струму за допомогою амперметра, до нього паралельно під’єднують шунт — провідник з певним опором, через який проходить частина вимірюваного струму. Міліамперметр розраховано на вимірювання максимального струму І_mА = 50 мА; його внутрішній опір R_mA = 10 Ом. Обчисліть опір (у міліомах) шунта, який дає змогу вимірювати струм I до 5 А. Відповідь округліть до цілих.

3.2.13 (13.пт.11p.). Амперметр розрахований на 5 А і має внутрішній опір 0,03 Ом. Визначте опір шунта, який дозволить виміряти за допомогою цього амперметра струм силою до 20 А. Шунт вмикається паралельно до амперметра.

Варіанти відповідей:

А. 0,010м.

Б. 0,06 Ом.

В. 0,12 0м.

Г. 0,15 0м.

Розв'язання.

Нехай споживачем буде електрична лампочка, тобто через лампочку протікає струм І = І_л. Тоді, із закону паралельного з’єднання провідників, отримаємо:

Одиниці вимірювання очевидні. Числове значення:

Відповідь. А.

3.2.14 (13.нп.10p.). Вольтметр розрахований на вимірювання максимальної напруги 40 В. При цьому через нього може йти максимальний струм 10^-2 А. Який додатковий опір потрібно приєднати до цього вольтметра, щоб можна було вимірювати напругу в колі до 120 В?

Варіанти відповідей:

А. 3 кОм.

Б. 4 кОм.

В. 8 кОм.

Г. 12 кОм.

3.2.15 (33.oc.10p.). Через ділянку кола (див. рисунок) проходить постійний струм І = 10 А. Визначте значення струму (в амперах), що показує амперметр. Опором амперметра знехтуйте.

Розв’язання.

Для ділянки кола з паралельним з’єднанням спад напруги на обох ділянках однаковий, на амперметрі спад напруги дуже малий, бо його опір дуже малий, тому ним нехтуємо. Отримаємо: I₁r = І₂r, I₁ + I₂ = І, бачимо, що через обидві вітки кола тече струм однакової сили I₁ = І₂ = .

Отже, амперметр буде показувати значення

Одиниці вимірювання очевидні. Числове значення:

Відповідь. 5 А.

3.2.16 (17.пт.12р.). Визначте напругу на кінцях зображеної на рисунку ділянки електричного кола, якщо амперметр показує значення сили струму 0,2 А; R₁ = 6 Ом, R₂ = 5 Ом, R₃ = 20 Ом.

Варіанти відповідей:

A. 4 В. Б. 6 В.

B. 10 В. Г. 20 В.

3.2.17 (33.ос.11р.). В електричному колі, схему якого зображено на рисунку, опори резисторів R₁ = 30 Ом, R₂ = 60 Ом, R₃ = 30 Ом і R₄ = 40 Ом. Визначте напругу на резисторі R₄, якщо сила струму в резисторі R₃ дорівнює 20 мА. Відповідь запишіть у вольтах.

3.2.18 (31.oc.13p.). В електричному колі, схему якого зображено на рисунку, опори всіх резисторів однакові. Внутрішнім опором джерела струму можна знехтувати. Визначте, у скільки разів збільшиться сила струму в колі через джерело струму після замикання розімкненого ключа К.

3.2.19 (8.дс.15р.). До ділянки кола, що складається з чотирьох однакових резисторів та ідеального вольтметра, прикладено напругу 100 В. Визначте показники вольтметра.

Варіанти відповідей:

А. 60 В.

Б. 40 В.

В. 20 В.

Г. 80 В.

Розв'язання.

Позначимо на електричній схемі відповідні елементи (див. рисунок).

Для розв’язку задачі застосуємо правила Кірхгофа:

1) У будь-якій точці розгалуження провідників (у вузлі) сума струмів, що входять у вузол, дорівнює сумі струмів, що виходять з нього;

2) для будь-якого замкнутого контуру алгебраїчна сума всіх спадів напруги (сума добутків сил струму на кожній ділянці контура на опір ділянки) дорівнює алгебраїчній сумі всіх ЕРС у цьому контурі.

Перетворимо нашу схему на еквівалентну їй та позначимо на ній розподіл сил струму, а замість прикладеної напруги U — вкажемо ідеальне ЕРС , = U, r = 0 Ом.

3.2.20 (11.пт.14р). Учень виготовив з лимона та двох дротин із різних матеріалів саморобний гальванічний елемент. Приєднавши до елемента вольтметр, він виміряв напругу і отримав результат— 1,5 В. Приєднавши до виготовленого елемента лампу розжарювання, на цоколі якої був напис «1 В; 0,25 А», він з подивом помітив, що лампа не світиться. Чому лампа не засвітилася?

Варіанти відповідей:

A. Напруга була занадто високою і лампа миттєво перегоріла.

Б. Внутрішній опір такого елемента занадто великий.

B. Було використано дротини з різних матеріалів.

Г. Саморобний гальванічний елемент майже миттєво розрядився.

3.2.21 (32.ос.07р.). На рисунку зображено електричне коло, що складається з джерела постійного струму (1), вимикача (2), реостата (3), вольтметра (4) й амперметра (5).

Коли замкнули електричне коло, покази приладів установилися, як на рисунку І. Коли повзунок реостата перемістили, покази приладів змінилися, як на рисунку II. Визначте (у вольтах) ЕРС джерела струму.

3.2.22 (33.дс.16р.). Унаслідок замикання джерела струму на зовнішній опір R₁ = 2 Ом напруга на затискачах джерела дорівнює U₁ = 1 В, а після замикання на опір R₂ = 8 Ом напруга на затискачах джерела становить U₂ = 2 В. Обчисліть внутрішній опір джерела струму. Опором дротів знехтуйте. Відповідь запишіть в омах (Ом).

3.2.23 (33.пт.08p.). Електричне коло складається з гальванічного елемента (1), амперметра (2), перемикача (3) і двох резисторів. Опір резистора А дорівнює 1 Ом. Якщо змінювати положення перемикача, то покази амперметра змінюються. Знайдіть опір (у Ом) резистора Б, якщо внутрішній опір гальванічного елемента дорівнює 0,8 Ом.

3.2.24 (31 .ос.09р ). Електричне коло складається з гальванічного елемента (1) з внутрішнім опором 0,5 Ом, магазина резисторів (2), реостата (3) та амперметра (4). Проведено два досліди (див. фотографії). Визначте кількість теплоти, що виділялася за 1 хв в обмотці реостата під час досліду 1. Опір реостата в обох дослідах однаковий. Результат запишіть у джоулях. Довідка: магазин резисторів — це чотири послідовно з’єднані дротяні спіралі, опори яких дорівнюють 1 Ом, 2 Ом, 2 Ом, 5 Ом. Кожна спіраль може вмикатись в електричне коло чи вимикатися з нього шляхом видалення чи встановлення спеціальної металевої перемички. Коли всі перемички вставлені, загальний опір магазина можна вважати різним нулю, коли всі видалені — рівним 10 Ом.

Дослід 1

Дослід 2

3.2.25 (14.ос.07р.). Запобіжник розрахований на силу струму 1 А. Визначте, навантаження якої максимальної потужності можна вмикати через цей запобіжник у мережу з напругою 220 В.

Варіанти відповідей:

А. 1 Вт.

Б. 220 Вт.

В. 110 Вт.

Г. 221 Вт.

Д. 22 Вт.

Розв’язання.

Потужність струму: N = UI.

Перевіримо одиниці вимірювання:

[N] = В ∙ А = Вт.

Числове значення:

{N} = 220 ∙ 1 = 220.

Відповідь. Б.

3.2.26 (16.ос.09р.). Електрична лампа ліхтаря з вольфрамовою ниткою розжарення, що живиться від акумулятора з напругою 12 В, має потужність 24 Вт. Обчисліть кількість електронів, які проходять через нитку розжарення лампи щосекунди. Елементарний електричний заряд дорівнює 1,6 ∙ 10^-19 Кл.

Варіанти відповідей:

А. 0,8 ∙ 10¹⁹.

Б. 1,25 ∙ 10¹⁹.

В. 1,6 ∙ 10¹⁹.

Г. 3,2 ∙ 10¹⁹.

3.2.27 (12.oc.13p ). Дві лампи, які з’єднані послідовно, розраховано на однакову напругу і потужності N₁ = 20 Вт і N₂ = 100 Вт. Порівняйте кількості теплоти Q₁ і Q₂, що виділиться у відповідних лампах за однаковий проміжок часу. Залежність електричного опору від температури не враховуйте.

Варіанти відповідей:

Розв’язання.

Відомо напруги, на які розраховані лампи, та їхні номінальні значення потужностей. Кількість теплоти, що виділяється в лампі згідно із законом Джоуля-Ленца: Q = І²Rt. Лампи з’єднані послідовно: І = І₁ = І₂, Q = І²Rt ~ R. Обчислимо опір ламп, ураховуючи їхні номінальну потужність і напругу, на яку вони розраховані. Нехай у мережу з напругою, яка дорівнює номінальному значенню напруги лампи, підключили тільки одну лампу. Потужність, яку вона буде споживати: N = UI = тоді її опір Чим більша номінально потужність лампи, тим менший її опір! Відношення кількостей теплоти для двох ламп, які з’єднані послідовно:

Застосування закону Джоуля-Ленца. Відомо, що кількість теплоти, що виділяється в споживачі: Q = I²Rt. Також, урахувавши закон Ома, можна записати таку рівність: Q = I²Rt= UIt = Ці формули можна застосувати у випадку, коли вся електрична енергія в даній ділянці кола перетворюється лише у внутрішню енергію цієї ділянки кола! Якщо споживач виконує роботу, то: 1) оскільки за напругою можна визначити витрату електричної енергії на переміщення одиниці заряду, то добуток UІt виражає споживану (затрачену) енергію; 2) добуток I²Rt виражає кількість теплоти, яка виділяється, коли струм проходить у провіднику; 3) різниця UІt - I²Rt дає корисну роботу, виконувану споживачем.

Перевіримо одиниці вимірювання:

Числове значення:

Відповідь. В.

3.2.28 (11.пт.13р.). Спіраль електричного нагрівника вкоротили вдвічі. Визначте, як змінилася потужність цього нагрівника. Напругу в мережі вважайте сталою, залежність електричного опору від температури не враховуйте.

Варіанти відповідей:

A. Зменшилася в 4 рази. Б. Зменшилася у 2 рази.

B. Збільшилася у 2 рази. Г. Збільшилася в 4 рази.

3.2.29 (14.oc.12p.). Електричні лампи, на яких написано «220 В, 60 Вт» і «220 В, 120 Вт», з’єднали послідовно та підключили до мережі з напругою 220 В. Визначте загальну потужність струму в лампах. Залежність електричного опору від температури нитки розжарювання не враховуйте.

Варіанти відповідей:

А. 120 Вт.

Б. 90 Вт.

В. 40 Вт.

Г. 180 Вт.

3.2.30 (28.пт.13р.). З якою мінімальною потужністю нагрівник можна виготовити із двох спіралей із опорами 200 Ом і 284 Ом, розрахований на напругу 220 В? Відповідь запишіть у ватах.

3.2.31 (27.oc.15p ). Живлення ліхтаря забезпечують з’єднані послідовно три однакові елементи з ЕРС (електрорушійна сила) 1,5 В і внутрішнім опором 1 Ом кожний. Укажіть найменше значення струму, що протікає у колі нитки розжарювання лампи ліхтаря, якщо її потужність 1,5 Вт. Відповідь запишіть в амперах.

Якщо з’єднати між собою всі позитивні й усі негативні полюси двох або декількох джерел струму, то отримаємо паралельне з’єднання джерел струму.

Якщо всі паралельно з’єднані елементи мають однакові ЕРС, то така ж буде і ЕРС усієї батареї. Якщо ж ці елементи мають різні ЕРС, то ЕРС батареї дорівнює найбільшій з ЕРС паралельно з'єднаних елементів.

Між цими двома випадками є істотна відмінність. Якщо ЕРС всіх елементів однакові, то при розімкнутому зовнішньому колі струм через коло, що складається тільки з джерел струму, йти не буде, і жоден з цих елементів не буде розряджатися. Якщо ж їхні ЕРС різні, то і при розімкнутому зовнішньому колі сильніші елементи будуть створювати струм через більш слабкі і розряджатися (енергія хімічних реакцій перетворюється на електричну енергію). При роботі такої батареї на зовнішнє коло також частина струму від сильніших елементів буде розгалужуватися і йти через більш слабкі. Це невигідно, і тому на практиці завжди з’єднують паралельно тільки елементи з однаковою ЕРС. Загальний опір такої батареї обчислюється за формулою для визначення паралельно з’єднаних опорів.

Відповідь. 0,5 А.

3.2.32 (30.oc.15р.). До полюсів яскраво освітленого фотоелемента приєднали вольтметр і виміряли напругу. Її величина становила 5 В. Коли замість вольтметра приєднали амперметр, то він показав струм величиною 0,1 А. Яка кількість тепла виділятиметься щосекунди в резисторі з опором 50 Ом, приєднаному до цього фотоелемента? Уважайте, що прилади ідеальні. Відповідь запишіть у міліджоулях.

Із закону Джоуля-Ленца: Q = I²Rt.

Перевіримо одиниці вимірювання:

[Q] = А² ∙ Ом ∙ с = А ∙ В ∙ с = В ∙ Кл = Дж.

Числове значення:

{Q} = (5 ∙ 10^-2)² ∙ 50 ∙ 1 = 25 ∙ 10^-4∙ 50 = 1250 ∙ 10^-1 = 125 ∙ 10^-3.

Відповідь. 125 мДж.

3.2.33 (202.зз.09р.). До сонячної батареї при незмінному освітленні за допомогою перемикача приєднують спочатку стрілочний вольтметр, опір якого дорівнює 8 кОм, а потім — цифровий, опір якого перевищує 1 МОм (див. фотографії). Підключений цифровий вольтметр показує 0,9 В. Визначте, якою буде потужність струму в резисторі, опір якого дорівнює внутрішньому опору сонячної батареї, якщо цей резистор підключити при такому самому освітленні до даної батареї. Відповідь запишіть у міліватах та округліть до десятих.

3.2.34 (13.дт.10р.). Як зміняться покази приладів, якщо ковзний контакт реостата перемістити праворуч (див. рис. 1)? Опір з’єднувальних провідників та внутрішній опір гальванічного елемента не враховуйте.

Варіанти відповідей:

A. Показ вольтметра зменшиться, показ амперметра не зміниться.

Б. Показ амперметра збільшиться, показ вольтметра зменшиться.

B. Покази амперметра та вольтметра зменшаться.

Г. Показ амперметра зменшиться, показ вольтметра не зміниться.

Рис. 1

Відповідь. Г.

3.2.35 (14.пт.09р.). Учень, помилившись, увімкнув амперметр замість вольтметра під час вимірювання напруги в лампі. Укажіть, що відбудеться з розжаренням лампи.

Варіанти відповідей:

A. Розжарення нитки зменшиться. Б. Нитка перегорить.

B. Розжарення нитки збільшиться. Г. Лампа не увімкнеться.

Розв’язання.

Оскільки опір амперметра набагато менший, ніж опір лампочки, то більша частина струму (майже весь) піде через амперметр, отже, потужність, яку споживає лампочка зменшиться, а відтак зменшиться і її яскравість.

Відповідь. А.

3.2.36 (163.33.09р.). У зображеному на рисунку електричному колі ключ розімкнено. Розгляньте схему та встановіть відповідність між твердженнями. Вимірювальні прилади вважайте ідеальними.

Дія

1. Викрутили обидві лампочки.

2. Ковзний контакт реостата посунули ліворуч.

3. Замкнули ключ.

4. Викрутили одну лампочку.

Результат

A. Показ амперметра зменшиться (не до нуля), показ вольтметра збільшиться.

Б. Показ амперметра зменшиться до нуля, показ вольтметра збільшиться.

B. Покази амперметра і вольтметра збільшаться.

Г. Показ амперметра збільшиться, а показ вольтметра зменшиться.

Д. Перегорить плавкий запобіжник.

Відповідь. 1Б, 2В, ЗД, 4А.

3.2.37 (12.пт.08р.). Визначте, в якому із запропонованих варіантів відповідей номери ламп розташовано в порядку зростання яскравості їхнього світіння. (Усі лампи однакові.)

Варіанти відповідей:

A. 5, 4, 2, 1. Б. 1, 2, 4, 5.

B. 2, 3, 1, 5. Г. 4, 2, 1, 5.

Розв’язання.

Яскравість — світлова фотометрична величина, що характеризує поверхневу густину світлового потоку ∆Ф, який випромінюється світною поверхнею ∆S у заданому напрямку в тілесному куті ∆:

Де Е — освітленість, І—сила світла джерела; [Е] = лк = лм/м²; [I] = 1 кд; [L] = кд/м², або Вт/(ср ∙ м²). Бачимо, що L ~ Ф, Ф =

Отже, яскравість світіння лампочки залежить від кількості теплоти, що виділяється в лампочці за одиницю часу, тобто від її потужності. Із закону Джоуля-Ленца Q = I²Rt, = I2R ~ Р, тобто чим більша сила струму в лампочці, тим більша її яскравість.

Дану схему можна перетворити в еквівалентну їй — див. рисунок.

1) Ділянка 4 - Л4: лампочка Л4 під’єднана паралельно до провідника (4). Це нагадує вольтметр, який під’єднаний паралельно до споживача, опір вольтметра набагато більший за опір споживача, щоб через вольтметр йшов струм мінімальної сили. Отже, можна вважати, що весь струм буде йти через провідник (4), а через Л4 — струм йти не буде, отже, вона не світитиметься.

2) Ділянка Л5 - Л1Л2ЛЗ. Із законів для послідовного і паралельного з’єднань провідників: I₅ = I₁ + І_2,3 = І₃ = I_2,3, U₁= U_2,3= U_1,2,3, U_2,3 = U₂ + U₃ — лампочки Л2 і ЛЗ, що з’єднані послідовно, під’єднані паралельно до Л1. Бачимо, що лампочки Л2 і ЛЗ будуть світитися однаково, бо І₂ = I₃.

Нехай опір лампочки R. Сила струму в колі І. Тоді I₅ = I, I₁R = I_2,3R_2,3 I₁R = I₂ ∙ 2R, І₁ = 2І₂І₅ = 2І_{2 +} І₂ = 3І₂,

Отже, для сил струму на відповідних ділянках кола, в порядку зростання сили струму, отримаємо:

I₄- 0, I₃ = I₂ I₅ = I.

Відповідь. Г.

3.2.38 (15.пт.08р). Визначте, яка з лампочок, зображених на схемі, світиться.

Варіанти відповідей:

А. Л1.

Б. Л2.

В. Л3.

Г. Л4.

Розв’язання.

Якщо на шляху струму зустрічається діод (у прямому ввімкненні) в такому положенні, то він пропускає струм, якщо в положенні (в запірному ввімкненні), то він струму не пропускає (струм дуже малий, бо великий опір).

Тут батарея гальванічних елементів створює струм у напрямку за годинниковою стрілкою. Струм через Л1 тече, бо діод Д1 ввімкнений у пропускному напрямку; через Л3 — не тече, бо діод Д2 ввімкнений у запірному положенні.

Діод ДЗ ввімкнений паралельно до лампи Л4 у пропускному напрямку, тобто він при цьому має дуже малий опір. Струм буде текти через діод ДЗ, а через лампочку Л4 струм текти не буде, бо опір Л4 дуже великий порівняно з опором діода Д3.

Діод Д4 ввімкнений паралельно до лампи Л2 у пропускному напрямку. Отже, струм буде текти через діод Д4, а через лампочку Л2 струм текти не буде, бо опір Л2 набагато більший за опір діода Д4. Тобто спрощена еквівалентна схема матиме такий вигляд, як на рисунку.

Тому світитися буде тільки лампочка Л1.

Відповідь. А.

3.2.39 (17.пт.08р.). Визначте, які лампочки спалахуватимуть при періодичному короткочасному замиканні та розмиканні вимикача, якщо індуктивність котушки L1 досить велика.

Варіанти відповідей:

A. При замиканні вимикача спалахують обидві лампочки, при розмиканні обидві гаснуть.

Б. При замиканні вимикача спалахує Л2, при розмиканні спалахує Л1.

B. При замиканні вимикача спалахує Л1, при розмиканні спалахує Л2.

Г. При замиканні та розмиканні вимикача жодна з лампочок не спалахуватиме.

Розв’язання.

Тут батарея гальванічних елементів створює струм у напрямку за годинниковою стрілкою. При замиканні вимикача К струм через лампочку Л1 текти не буде, бо діод Д1 увімкнений у запірному напрямку. Струм буде текти через Л2, бо там діод Д2 увімкнений у пропускному напрямку (лампочка спалахує).

У котушці струм буде поступово наростати внаслідок явища самоіндукції. В котушці виникає індукційний струм, який протидіє зовнішньому струму джерела. При розмиканні вимикача К в колі існувати буде тільки короткочасний індукційний струм, який має напрям протилежний до зовнішнього струму. Індукційний струм буде протікати в напрямку проти годинникової стрілки. Отже, тепер через лампочку Л1 буде проходити струм (лампочка спалахує), бо діод Д1 увімкнений у пропускному напрямку. Струм через лампочку Л2 текти не буде, бо діод Д2 увімкнений у запірному напрямку.

Відповідь. Б.

3.2.40 (16.ос.11р.). В електричному колі, схему якого зображено на рисунку, амперметр показує значення сили струму 4,4 А. Яке значення сили струму покаже амперметр, якщо змінити полярність джерела струму? Внутрішнім опором джерела і амперметра знехтуйте. Опір діода, увімкненого в прямому напрямку, вважайте рівним нулю.

Варіанти відповідей:

А. 0,4 А.

Б. 0,7 А.

В. 1 А.

Г. 8,1 А.

3.2.41 (10.ос.08р ). В електронагрівачі, через який тече постійний струм, за певний час виділяється кількість теплоти, що дорівнює Q. Визначте кількість теплоти, що виділиться за вдвічі більший час у електронагрівачі з удвічі більшим опором за умови, що величина струму залишається тією самою, що і в першому випадку.

Варіанти відповідей:

А. 8 Q.

Б. 4 Q.

В. 2 Q.

Г. Q.

Розв’язання.

Згідно із законом Джоуля-Ленца: Q = I²Rl ~ Rt. Для двох випадків отримаємо: = 2 ∙ 2 = 4.

Отже, Q₂ = 4Q₁ = 4Q.

Відповідь. Б.

3.2.42 (32.ос.09р.). Під час роботи електродвигуна постійного струму сила струму в обмотці його ротора дорівнює 1 А. Якщо зупинити обертання ротора, сила струму в його обмотці збільшиться до 10 А. Визначте частку електричної енергії, що витрачається на нагрівання обмотки ротора під час його обертання. Напругу в мережі, від якої живиться електродвигун, уважайте сталою.

му в котушці ротора на його опір (в цьому випадку не виникає протиелектрорушійна сила індукції і струм зростає до I): U₀ = IR.

Перевіримо одиниці вимірювання:

Числове значення:

Відповідь. 10%.

3.2.43 (32.ос.10р.). Визначте енергію конденсатора з ємністю С = 0,5 мкФ, увімкненого за схемою, зображеною на рисунку. Електрорушійна сила джерела дорівнює 10 В, внутрішній опір джерела r = 2 Ом, R = 8 Ом. Відповідь запишіть у мікроджоулях.

Обчислимо напругу на конденсаторі:

UC = 3,2 В.

Перевіримо одиниці вимірювання:

Числове значення:

Відповідь. 2,56 мкДж.