Зубов В.Г., Шальнов В.П. Сборник задач по физике

Подождите немного. Документ загружается.

'

íèåì R = 1 Îì. Íàéäèòå íàïðÿæåíèå U íà ïîëþñàõ àê-

êóìóëÿòîðà.

388. Ýòàëîííûé ýëåìåíò ñ ÝÄÑ 1

, ïîòåíöèîìåòð ñ ïîë-

íûì ñîïðîòèâëåíèåì R

= 10 Îì, àêêóìóëÿòîð ñ íåèçâåñ-

òíîé ÝÄÑ 1 è ãàëüâàíîìåòð âêëþ÷åíû ïî ñõåìå, èçîáðà-

æåííîé íà ðèñ. 120. Ïðè êàêîì ïîëîæåíèè äâèæêà b ïî-

òåíöèîìåòðà òîê ÷åðåç ãàëüâàíîìåòð íå ïðîõîäèò? Íàé-

äèòå ÝÄÑ 1 àêêóìóëÿòîðà, åñëè òîê ÷åðåç ãàëüâàíîìåòð

íå ïðîõîäèò òîãäà, êîãäà ñîïðîòèâëåíèå ó÷àñòêà ab ïî-

òåíöèîìåòðà R = 9 Îì. Ýëåìåíò ñîçäàåò ïðè ýòîì íà êîí-

öàõ ïîòåíöèîìåòðà ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ U

= 2 Â.

389. Â óñëîâèÿõ ïðåäûäóùåé çàäà÷è

(ñì. ðèñ. 120) øêàëà ïîòåíöèîìåòðà

èìååò ï = 500 äåëåíèé. ×óâñòâèòåëü-

íîñòü ãàëüâàíîìåòðà i

= 10

4

À/äåë.

Âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå àêêóìóëÿòî-

ðà r = 0,5 Îì. Êàêîâî äîëæíî áûòü ñî-

ïðîòèâëåíèå R

ãàëüâàíîìåòðà, ÷òîáû îí

ìîã ÷óâñòâîâàòü íàðóøåíèå ðàâíîâåñèÿ

ïðè ñìåùåíèè äâèæêà îò ïîëîæåíèÿ

ðàâíîâåñèÿ íà îäíî äåëåíèå øêàëû ïî-

òåíöèîìåòðà?

390. Ïðè çàìûêàíèè áàòàðåè ñ ÝÄÑ 1 = 15 Â íà ðåçèñòîð

ñîïðîòèâëåíèåì R ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ íà ïîëþñàõ áàòà-

ðåè U = 9 Â, ñèëà òîêà â öåïè I = 1,5 À. Êàêîâû âíóòðåííåå

ñîïðîòèâëåíèå r áàòàðåè è ñîïðîòèâëåíèå R ðåçèñòîðà?

391. Äâà îäèíàêîâûõ àêêóìóëÿòîðà ñ

ÝÄÑ 1 è âíóòðåííèì ñîïðîòèâëåíèåì r ñî-

åäèíåíû òàê, êàê ïîêàçàíî íà ðèñ. 121.

Íàéäèòå ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ U ìåæäó

òî÷êàìè à è b. Ñîïðîòèâëåíèåì ñîåäèíè-

òåëüíûõ ïðîâîäîâ ïðåíåáðå÷ü.

392. Öåïü ñîïðîòèâëåíèåì R ïèòàåòñÿ îò

n îäèíàêîâûõ àêêóìóëÿòîðîâ. Ïðè êàêîì

âíóòðåííåì ñîïðîòèâëåíèè r àêêóìóëÿòîðà ñèëà òîêà â

öåïè áóäåò îäèíàêîâà ïðè ñîåäèíåíèè àêêóìóëÿòîðîâ â

áàòàðåþ ïîñëåäîâàòåëüíî è ïàðàëëåëüíî?

393. Ñêîëüêî ïàðàëëåëüíî âêëþ÷åííûõ ýëåêòðè÷åñ-

êèõ ëàìïî÷åê, ðàññ÷èòàííûõ íà íàïðÿæåíèå U = 100 Â

Ðèñ. 120

Ðèñ. 121

è ïîòðåáëÿþùèõ ìîùíîñòü P = 50 Âò êàæäàÿ, ìîæåò

ãîðåòü íîðìàëüíûì íàêàëîì ïðè ïèòàíèè èõ îò àêêóìó-

ëÿòîðíîé áàòàðåè ñ ÝÄÑ 1 = 120 Â è âíóòðåííèì ñîïðî-

òèâëåíèåì r = 10 Îì?

394. Ñêîëüêî îäèíàêîâûõ àêêóìóëÿòîðîâ ñ ÝÄÑ 1 =

= 2 Â è âíóòðåííèì ñîïðîòèâëåíèåì r = 0,2 Îì íóæíî

ñîåäèíèòü ïîñëåäîâàòåëüíî â áàòàðåþ, ÷òîáû ïîëó÷èòü

âî âíåøíåé öåïè ñèëó òîêà I = 5 À ïðè ðàçíîñòè ïîòåí-

öèàëîâ íà ïîëþñàõ áàòàðåè U = 110 Â?

395. Ïðè ñîïðîòèâëåíèè öåïè R

= 1,0 Îì ðàçíîñòü

ïîòåíöèàëîâ íà ïîëþñàõ àêêóìóëÿòîðà U

= 1,5 Â; ïðè

ñîïðîòèâëåíèè öåïè R

= 2 Îì ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ

= 2 Â. Íàéäèòå ÝÄÑ 1 è âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå r

àêêóìóëÿòîðà.

396. Áàòàðåÿ ñ ÝÄÑ 1 = 6 Â è âíóòðåííèì ñîïðîòèâëå-

íèåì r =1,4 Îì ïèòàåò âíåøíþþ öåïü, ñîñòîÿùóþ èç

äâóõ ïàðàëëåëüíî ñîåäèíåííûõ ðåçèñòîðîâ, ñîïðîòèâëå-

íèÿ êîòîðûõ ðàâíû R

= 2 Îì è R

= 8 Îì. Íàéäèòå

ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ U íà ïîëþñàõ áàòàðåè è ñèëû òî-

êîâ I

è I

â ðåçèñòîðàõ.

397. Öåïü ñîïðîòèâëåíèåì R = 0,3 Îì ïèòàåòñÿ îò

k = 6 àêêóìóëÿòîðîâ, êàæäûé èç êîòîðûõ èìååò ÝÄÑ 1 =

= 2 Â è âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå r = 0,2 Îì. Àêêóìó-

ëÿòîðû ñîåäèíåíû â îòäåëüíûå ãðóïïû ïîñëåäîâàòåëüíî

è ãðóïïû ñîåäèíåíû äðóã ñ äðóãîì ïàðàëëåëüíî. Ïðè êà-

êîì ñïîñîáå ñîåäèíåíèÿ àêêóìóëÿòîðîâ â òàêèå ãðóïïû

áóäåò ïîëó÷åíà íàèáîëüøàÿ ñèëà òîêà â öåïè? Êàêîâî

áóäåò íàèáîëüøåå çíà÷åíèå ñèëû òîêà?

398. Öåïü ñîïðîòèâëåíèåì R ïèòàåòñÿ îò áàòàðåè, ñî-

ñòîÿùåé èç k ýëåìåíòîâ. Êàæäûé ýëåìåíò èìååò ÝÄÑ 1

è âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå r. Áàòàðåÿ ñîñòîèò èç îäèíà-

êîâûõ ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ ãðóïï. Ãðóïïû ñî-

ñòîÿò èç ïàðàëëåëüíî ñîåäèíåííûõ ýëåìåíòîâ. Íàéäèòå

÷èñëî ãðóïï ï è ÷èñëî ò ýëåìåíòîâ â êàæäîé ãðóïïå,

ïðè êîòîðûõ áóäåò ïîëó÷åíà íàèáîëüøàÿ ñèëà òîêà â

öåïè.

399. Íåîáõîäèìî îáåñïå÷èòü ñèëó òîêà I = 8 À â öåïè

ñîïðîòèâëåíèåì R = 5 Îì. Êàêîå íàèìåíüøåå ÷èñëî àê-

êóìóëÿòîðîâ íóæíî âçÿòü äëÿ ýòîãî è êàê èõ ñîåäèíèòü

â áàòàðåþ? ÝÄÑ êàæäîãî àêêóìóëÿòîðà 1 = 2 Â,

âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå r = 0,5 Îì.

400. Àêêóìóëÿòîð ïîäêëþ÷åí äëÿ çàðÿäêè

ê ñåòè ñ íàïðÿæåíèåì U = 12,5 Â (ðèñ. 122).

Âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå àêêóìóëÿòîðà r = 1 Îì. Êà-

êîâà ÝÄÑ 1 àêêóìóëÿòîðà, åñëè ñèëà çàðÿäíîãî òîêà ðàâ-

íà I = 0,5 À?

401. Àêêóìóëÿòîðíàÿ áàòàðåÿ, ðàçðÿæåííàÿ äî ÝÄÑ

1 = 12 Â, ïîäêëþ÷åíà äëÿ çàðÿäêè ê ñåòè ñ íàïðÿæå-

íèåì U = 15 Â. Êàêèì ñîïðîòèâëåíèåì R äîëæåí îáëà-

äàòü ðåçèñòîð, âêëþ÷åííûé â öåïü äëÿ òîãî, ÷òîáû ñèëà

çàðÿäíîãî òîêà íå ïðåâûøàëà I = 1 À? Âíóòðåííåå ñî-

ïðîòèâëåíèå áàòàðåè r = 2 Îì.

402. Ãåíåðàòîð ïîñòîÿííîãî òîêà ñ

ÝÄÑ 1 = 120 Â è âíóòðåííèì ñîïðîòèâ-

ëåíèåì r = 0,5 Îì è àêêóìóëÿòîðíàÿ

áàòàðåÿ ñ ÝÄÑ 1

= 110 Â ñîåäèíåíû ñ

ðåçèñòîðîì ñîïðîòèâëåíèåì R

(ðèñ. 123).

Ïðè êàêîì íàèáîëüøåì çíà÷åíèè R

òîê ÷åðåç àêêóìóëÿòîðíóþ áàòàðåþ íå

ïðîõîäèò? Êàê ðàáîòàåò áàòàðåÿ ïðè

ñîïðîòèâëåíèè R, áîëüøåì èëè ìåíü-

øåì íàéäåííîãî çíà÷åíèÿ?

403. Àêêóìóëÿòîðíàÿ áàòàðåÿ ïåðåä çàðÿäêîé èìåëà

ÝÄÑ 1

= 90 Â, ïîñëå çàðÿäêè  ÝÄÑ 1

= 100 Â. Ñèëà

òîêà â íà÷àëå çàðÿäêè áûëà ðàâíà I

= 10 À. Êàêîâà

áûëà ñèëà òîêà I

â êîíöå çàðÿäêè? Ñ÷èòàòü âíóòðåííåå

ñîïðîòèâëåíèå áàòàðåè âî âñå âðåìÿ çàðÿäêè ïîñòîÿí-

íûì è ðàâíûì r = 2 Îì. Íàïðÿæåíèå, ïîäàâàåìîå çàðÿä-

íîé ñòàíöèåé, ïîñòîÿííî.

§ 24. Òåïëîâîå äåéñòâèå òîêà.

Ìîùíîñòü òîêà

Ó÷àùèåñÿ, õîðîøî çíàÿ ñîäåðæàíèå çàêîíà Äæî-

óëÿËåíöà, íå âñåãäà óäà÷íî âûáèðàþò íóæíóþ ôîðìó çàïè-

ñè ýòîãî çàêîíà äëÿ ðåøåíèÿ êîíêðåòíûõ çàäà÷. Íàïðèìåð,

ïðè ðåøåíèè çàäà÷è 411 î ñêîðîñòè íàãðåâàíèÿ âîäû â ýëåêò-

ðè÷åñêîì ÷àéíèêå ñ äâóìÿ îáìîòêàìè ó÷àùèåñÿ îáû÷íî íå ñ÷è-

Ðèñ. 122

Ðèñ. 123

òàþòñÿ ñ òåì, ÷òî ïðè âñåõ ñïîñîáàõ âêëþ÷åíèÿ îáìîòîê íà-

ïðÿæåíèå íà êîíöàõ îáìîòîê îñòàåòñÿ ïîñòîÿííûì, è ïûòàþò-

ñÿ ïîëó÷èòü èñêîìûå ðåçóëüòàòû, ïðèìåíÿÿ ôîðìóëó Q = I

Rτ

âìåñòî íàèáîëåå óäîáíîé Q =

τ.

Ïðè ðàçáîðå çàäà÷ íàñòîÿùåãî ïàðàãðàôà ðåêîìåíäóåòñÿ

îáðàòèòü âíèìàíèå íà òî, êàê èñïîëüçóþòñÿ îñîáåííîñòè êà-

æäîé ýëåêòðè÷åñêîé öåïè äëÿ âûáîðà íàèáîëåå óäîáíîé ôîð-

ìû çàïèñè çàêîíà ÄæîóëÿËåíöà.

Ñëåäóåò òàêæå îáðàòèòü âíèìàíèå íà ðàçëè÷èå â ôèçè÷å-

ñêîì ñìûñëå îòäåëüíûõ ôîðì çàïèñè çàêîíà ÄæîóëÿËåíöà.

Êàê èçâåñòíî, ïðè ïðîõîæäåíèè òîêà ðàáîòà, ñîâåðøàåìàÿ ýëåê-

òðè÷åñêèì ïîëåì íà äàííîì ó÷àñòêå öåïè, îïðåäåëÿåòñÿ ñîîò-

íîøåíèåì À = IUτ; êîëè÷åñòâî æå òåïëîòû, âûäåëÿþùåéñÿ íà

ýòîì ó÷àñòêå, îïðåäåëÿåòñÿ óðàâíåíèåì Q = I

Rτ. Åñëè âíóòðè

ðàññìàòðèâàåìîãî ó÷àñòêà öåïè íåò

èñòî÷íèêà òîêà, òî çà ñ÷åò

ðàáîòû ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ïðîèñõîäèò òîëüêî óâåëè÷åíèå

âíóòðåííåé ýíåðãèè è îáà ñîîòíîøåíèÿ äàþò îäèíàêîâûå ðå-

çóëüòàòû. Åñëè æå âíóòðè ó÷àñòêà èìååòñÿ èñòî÷íèê òîêà, òî

åùå ñîâåðøàåòñÿ ðàáîòà ïðîòèâ ñòîðîííèõ ñèë è óêàçàííûå

ñîîòíîøåíèÿ ïðèâîäÿò ê ðàçëè÷íûì ðåçóëüòàòàì.

Ðàçëè÷èå ôèçè÷åñêîãî ñìûñëà âûðàæåíèé A = IUτ è

Q = I

Rτ íåðåäêî óñêîëüçàåò îò âíèìàíèÿ ó÷àùèõñÿ, è ó íèõ

âîçíèêàþò ñåðüåçíûå òðóäíîñòè ïðè ðåøåíèè çàäà÷ òàêîãî òèïà,

êàê, íàïðèìåð, çàäà÷è 409 è 410. Ñëåäóåò âíèìàòåëüíî ðàçîá-

ðàòü ðåøåíèÿ ýòèõ çàäà÷ îäíîâðåìåííî ñ ïîâòîðåíèåì

ñîîòâåòñòâóþùåãî ìàòåðèàëà èç ðàçäåëîâ ó÷åáíèêà î ðàáîòå ñèë

ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ è òåïëîâîì äåéñòâèè òîêà.

Ðÿä çàäà÷ íàñòîÿùåãî ïàðàãðàôà (íàïðèìåð, çàäà÷è 406

408, 416, 417 è äð.) èìååò öåëüþ îáðàòèòü âíèìàíèå ó÷àùèõñÿ

íà õàðàêòåð çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ

è ïîëåçíîé ìîùíîñòè èñòî÷íèêà òîêà îò ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó

ñîïðîòèâëåíèåì öåïè è âíóòðåííèì ñîïðîòèâëåíèåì èñòî÷-

íèêà.

404. Ý. X. Ëåíö â îäíîì èç îïûòîâ ïî èññëåäîâàíèþ

òåïëîâîãî äåéñòâèÿ òîêà ïðîâîäèë íàãðåâàíèå ñïèðòà

ìàññîé m = 118 ã, ïðè ýòîì ñèëà òîêà I = 15,35 åäèíèöû

Ëåíöà (ñì. çàäà÷ó 366). ×åðåç êàêîå âðåìÿ τ ïîñëå íà÷à-

ëà íàãðåâàíèÿ òåìïåðàòóðà ñïèðòà ïîâûøàëàñü íà

∆T = 1 Ê? Ñîïðîòèâëåíèå ñïèðàëè R = 35,2 åäèíèöû

ßêîáè (ñì. çàäà÷ó 360). Óäåëüíàÿ òåïëîåìêîñòü ñïèðòà

ñ = 2,43 êÄæ/(êãÊ). Ïîòåðÿìè ýíåðãèè ïðåíåáðå÷ü.

405. Ïî äàííûì, ïîëó÷åííûì â ïðåäûäóùåé çàäà÷å,

íàéäèòå âðåìÿ τ, íåîáõîäèìîå äëÿ íàãðåâàíèÿ ñïèðòà íà

1 Ê, åñëè ñèëà òîêà I = 1 À, à ñîïðîòèâëåíèå ñïèðàëè

R = 1 Îì.

406. Ñïèðàëü íàãðåâàòåëÿ èìååò ñîïðîòèâëåíèå R

= 5 Îì

è ïèòàåòñÿ îò èñòî÷íèêà òîêà ñ âíóòðåííèì ñîïðîòèâëå-

íèåì r = 20 Îì. Êàêîâî äîëæíî áûòü ñîïðîòèâëåíèå R

øóíòà ê íàãðåâàòåëþ äëÿ òîãî, ÷òîáû êîëè÷åñòâî òåïëî-

òû, âûäåëÿþùåéñÿ â íàãðåâàåìîì òåëå, óìåíüøèëîñü â

ï = 9 ðàç?

407. Àêêóìóëÿòîðíàÿ áàòàðåÿ ñ ÝÄÑ 1 = 12 Â è âíóò-

ðåííèì ñîïðîòèâëåíèåì r = 0,8 Îì ïèòàåò ïîî÷åðåäíî

öåïè ñîïðîòèâëåíèÿìè R

= 0,4 Îì, R

= 0,8 Îì è R

= 2 Îì.

Ðàññ÷èòàéòå äëÿ êàæäîãî èç ýòèõ ñëó÷àåâ ïîëåçíóþ ìîù-

íîñòü, îòäàâàåìóþ áàòàðååé, è ÊÏÄ áàòàðåè. Îáúÿñíèòå

õàðàêòåð çàâèñèìîñòè ÊÏÄ è ïîëåçíîé ìîùíîñòè îò ñî-

ïðîòèâëåíèÿ âíåøíåãî ó÷àñòêà öåïè.

408. Â êîíöå ñâîåé ñòàòüè «Âûäåëåíèå òåïëà â ïðî-

âîäíèêàõ» Ý. X. Ëåíö ñòàâèë òàêóþ çàäà÷ó: «Äëÿ íàêà-

ëèâàíèÿ ïðîâîëîêè îïðåäåëåííîãî äèàìåòðà è äëèíû l

òðåáóåòñÿ öåïü èç n ýëåìåíòîâ. Ñêîëüêî òàêèõ ýëåìåí-

òîâ íóæíî äëÿ íàêàëèâàíèÿ ïðîâîëîêè òîãî æå äèàìåò-

ðà, íî äëèíû pl?» Ñîåäèíåíèå ýëåìåíòîâ â îáîèõ ñëó÷àÿõ

ïðîèçâîäèòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíî. Ðåøèòå çàäà÷ó Ëåíöà.

409. Àêêóìóëÿòîð ïîäêëþ÷åí ê ñåòè çàðÿäíîé ñòàí-

öèè ñ íàïðÿæåíèåì U = 13 Â. Âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå

àêêóìóëÿòîðà r = 0,4 Îì, åãî îñòàòî÷íàÿ ÝÄÑ 1 = 11 Â.

Êàêóþ ìîùíîñòü P

ðàñõîäóåò ñòàíöèÿ íà çàðÿäêó

àêêóìóëÿòîðà? Êàêàÿ ÷àñòü ýòîé ìîùíîñòè ðàñõîäóåòñÿ

íà íàãðåâàíèå àêêóìóëÿòîðà?

410. Ýëåêòðîäâèãàòåëü, îáìîòêè êîòîðîãî îáëàäàþò ñî-

ïðîòèâëåíèåì R

= 2 Îì, ïðèâîäèòñÿ â äâèæåíèå îò ñåòè

íàïðÿæåíèåì U = 110 Â. Ñèëà òîêà I = 10 À. Êàêóþ

ìîùíîñòü P

ïîòðåáëÿåò äâèãàòåëü? Êàêàÿ ÷àñòü ýòîé

ìîùíîñòè ïðåâðàùàåòñÿ â ìåõàíè÷åñêóþ ýíåðãèþ?

411. Ýëåêòðè÷åñêèé ÷àéíèê èìååò äâå îáìîòêè. Ïðè

âêëþ÷åíèè îäíîé èç íèõ âîäà â ÷àéíèêå çàêèïàåò ÷åðåç

âðåìÿ τ

= 15 ìèí, ïðè âêëþ÷åíèè äðóãîé  ÷åðåç âðåìÿ

= 30 ìèí. ×åðåç êàêîå âðåìÿ τ çàêèïèò âîäà â ÷àéíè-

êå, åñëè âêëþ÷èòü îáå îáìîòêè: à) ïîñëåäîâàòåëüíî;

á) ïàðàëëåëüíî?

412. Ñèëà òîêà â æåëåçíîé ïðîâîëîêå òàêîâà, ÷òî îíà

çàìåòíî íàãðåâàåòñÿ. Ïî÷åìó ïðè îõëàæäåíèè îäíîé ÷à-

ñòè ïðîâîëîêè, íàïðèìåð âîäîé, äðóãàÿ ÷àñòü íà÷èíàåò

íàãðåâàòüñÿ ñèëüíåå, ÷åì äî îõëàæäåíèÿ ïåðâîé? Íàïðÿ-

æåíèå íà êîíöàõ ïðîâîëîêè ïîääåðæèâàåòñÿ ïîñòîÿí-

íûì.

413. Ïðåäîõðàíèòåëü èç ñâèíöîâîé ïðîâîëîêè, ïëî-

ùàäü ñå÷åíèÿ êîòîðîé S

= 0,2 ìì

, ïîñòàâëåí â ñåòü,

ïðîëîæåííóþ ìåäíûì ïðîâîäîì ñ ïëîùàäüþ ïîïåðå÷íî-

ãî ñå÷åíèÿ S

= 2 ìì

. Ïðè êîðîòêîì çàìûêàíèè ñèëà

òîêà äîñòèãëà çíà÷åíèÿ I = 30 À. Óäåëüíàÿ òåïëîåìêîñòü

ñâèíöà c

= 134 Äæ/(êãÊ), ìåäè c

= 381 Äæ/(êãÊ).

Óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ñâèíöà ρ

= 0,22 ìêÎìì, ìåäè

= 0,017 ìêÎìì. Ïëîòíîñòü ñâèíöà D

= 1,1310

êã/ì

ìåäè D

= 8,910

êã/ì

. Òåìïåðàòóðà ïëàâëåíèÿ ñâèíöà

ïë

= 327 °Ñ. Òåìïåðàòóðà ìåäíûõ ïðîâîäîâ äî çàìûêà-

íèÿ t

= 20 °Ñ. ×åðåç êàêîå âðåìÿ τ ïîñëå êîðîòêîãî

çàìûêàíèÿ íà÷íåò ïëàâèòüñÿ ñâèíöîâûé ïðåäîõðàíèòåëü?

Íàñêîëüêî çà ýòî âðåìÿ íàãðåâàþòñÿ ìåäíûå ïðîâîäà?

Ïîòåðÿìè ýíåðãèè âñëåäñòâèå òåïëîïðîâîäíîñòè ïðåíåá-

ðå÷ü.

414. Â îäíîì êàëîðèìåòðå íàõîäèòñÿ âîäà íåêîòîðîé

ìàññû, â äðóãîì  òàêîé æå ìàññû æèäêîñòü. Óäåëüíóþ

òåïëîåìêîñòü ýòîé æèäêîñòè íåîáõîäèìî îïðåäåëèòü. Â êà-

ëîðèìåòðû ïîãðóæåíû îäèíàêîâûå êîíñòàíòàíîâûå ïðî-

âîëîêè, âêëþ÷åííûå ïîñëåäîâàòåëüíî â öåïü ñ èñòî÷íèêîì

òîêà. Óäåëüíàÿ òåïëîåìêîñòü âîäû ñ

= 4,2 êÄæ/(êãÊ).

Êàêîâà óäåëüíàÿ òåïëîåìêîñòü c

æèäêîñòè, åñëè ÷åðåç íå-

êîòîðîå âðåìÿ ïîñëå çàìûêàíèÿ öåïè òåìïåðàòóðà âîäû

ïîäíÿëàñü íà ∆t

= 2,50 °Ñ, à æèäêîñòè  íà ∆t

= 4,25 °C?

415. Æåëåçíàÿ ïðîâîëîêà èìååò óäåëüíîå ñîïðîòèâëå-

íèå â äâà ðàçà áîëüøåå, ÷åì ìåäíàÿ. Â êàêîé èç ïðîâî-

ëîê âûäåëèòñÿ áîëüøåå êîëè÷åñòâî òåïëîòû ïðè âêëþ-

÷åíèè îáåèõ ïðîâîëîê â öåïü ñ ïîñòîÿííûì íàïðÿæå-

íèåì: à) ïîñëåäîâàòåëüíî; á) ïàðàëëåëüíî?

416. Ê àêêóìóëÿòîðó ñ âíóòðåííèì ñîïðîòèâëåíèåì

r = 2 Îì ñíà÷àëà ïîäêëþ÷åíà îäíà ïðîâîëîêà ñîïðîòèâ-

ëåíèåì R = 2 Îì, çàòåì ïàðàëëåëüíî ñ ïåðâîé  äðóãàÿ

òàêàÿ æå ïðîâîëîêà. Âî ñêîëüêî ðàç èçìåíèòñÿ êîëè÷å-

ñòâî òåïëîòû, âûäåëÿþùååñÿ â ïåðâîé ïðîâîëîêå, ïîñëå

ïîäêëþ÷åíèÿ âòîðîé?

417. Àêêóìóëÿòîð çàìûêàåòñÿ: îäèí ðàç  íà ðåçè-

ñòîð ñîïðîòèâëåíèåì R

, äðóãîé ðàç  íà ðåçèñòîð ñî-

ïðîòèâëåíèåì R

. Ïðè êàêîì âíóòðåííåì ñîïðîòèâëå-

íèè r àêêóìóëÿòîðà êîëè÷åñòâà òåïëîòû, âûäåëÿþ-

ùèåñÿ âî âíåøíåé öåïè, áóäóò îäèíàêîâû â îáîèõ ñëó-

÷àÿõ?

§ 25. Ïîñòîÿííûå ìàãíèòû. Ìàãíèòíîå

ïîëå òîêà

Áîëüøèíñòâî çàäà÷ íàñòîÿùåãî ïàðàãðàôà ïîñâÿ-

ùåíî èññëåäîâàíèþ òåõ ñâîéñòâ è îñîáåííîñòåé ìàãíèòíîãî ïîëÿ

òîêîâ, êîòîðûå ñâÿçàíû ñ çàìêíóòîñòüþ ëèíèé èíäóêöèè ýòî-

ãî ïîëÿ. Òàê êàê â çàäà÷àõ ýòîãî ïàðàãðàôà ÷àñòè÷íî èñïîëüçó-

åòñÿ ìàòåðèàë, íåñêîëüêî âûõîäÿùèé çà ðàìêè øêîëüíîé ïðî-

ãðàììû, òî ðåêîìåíäóåòñÿ ðàçáèðàòü çàäà÷è ýòîãî ïàðàãðàôà

íà ôàêóëüòàòèâíûõ çàíÿòèÿõ.

418. Åñëè ìàãíèòíóþ ñòðåëêó, ïðèêðåïëåííóþ ê ïðîá-

êå, îïóñòèòü â âîäó, òî ïîä äåéñòâèåì ìàãíèòíîãî ïîëÿ

Çåìëè ñòðåëêà ïîâåðíåòñÿ è âñòàíåò âäîëü ìàãíèòíîãî

ìåðèäèàíà, íî ïåðåìåùàòüñÿ ê ñåâåðó èëè ê þãó íå áó-

äåò. Åñëè âáëèçè ñòðåëêè ïîìåñòèòü ïîëþñ ïîëîñîâîãî

ìàãíèòà, òî ñòðåëêà ïîä äåéñòâèåì ïîëÿ ìàãíèòà íå òîëüêî

ïîâåðíåòñÿ ïî íàïðàâëåíèþ ëèíèé èíäóêöèè ìàãíèòíî-

ãî ïîëÿ, íî è íà÷íåò äâèãàòüñÿ â ñòîðîíó ìàãíèòà. Êàêî-

âû ïðè÷èíû ðàçëè÷íîãî ïîâåäåíèÿ ñòðåëêè â ìàãíèòíûõ

ïîëÿõ Çåìëè è ìàãíèòà?

419. Èìåþòñÿ äâà âíåøíå îäèíàêîâûõ, äîñòàòî÷íî

äëèííûõ áðóñêà: îäèí  èç ìÿãêîãî æåëåçà, äðóãîé 

ñòàëüíîé ìàãíèò. Êàê, íàáëþäàÿ âçàèìîäåéñòâèå áðóñ-

êîâ ïðè ðàçëè÷íîì èõ ðàñïîëîæåíèè, îïðåäåëèòü, êîòî-

ðûé èç ýòèõ áðóñêîâ ÿâëÿåòñÿ ìàãíèòîì?

420. Èìååòñÿ ìàãíèòíàÿ ñòðåëêà íà-

êëîíåíèÿ, óêðåïëåííàÿ íà ãîðèçîíòàëü-

íîé îñè è ñíàáæåííàÿ êðóãîâîé øêàëîé

(ðèñ. 124). Êàê ìîæíî ñ ïîìîùüþ òàêîé

ñòðåëêè îïðåäåëèòü íàïðàâëåíèå ìàã-

íèòíîãî ìåðèäèàíà?

421. Ê íåáîëüøîìó ëàòóííîìó äèñêó

íà êðþ÷êàõ ïîäâåøåíî íåñêîëüêî ñòàëü-

íûõ èãîëîê (ðèñ. 125). Åñëè ñíèçó ê

èãîëêàì ìåäëåííî ïîäíîñèòü ïîëþñ ñèëü-

íîãî ìàãíèòà, òî ñíà÷àëà èãîëêè ðàçîé-

äóòñÿ, à çàòåì, êîãäà ìàãíèò ïðèáëèçèò-

ñÿ ïî÷òè âïëîòíóþ, ñíîâà âåðíóòñÿ â âåð-

òèêàëüíîå ïîëîæåíèå. Ïðè óäàëåíèè

ìàãíèòà èãîëêè ñíîâà ðàçîéäóòñÿ, îáðà-

çóÿ êîíóñîîáðàçíûé ïó÷îê. Îáúÿñíèòå

ïðè÷èíû òàêîãî ïîâåäåíèÿ èãîëîê.

422. Íàðèñóéòå êàðòèíó ðàñïðåäåëå-

íèÿ ëèíèé èíäóêöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ,

ïðîõîäÿùèõ âíóòðè êàíàëà íàìàãíè÷åí-

íîé ñòàëüíîé òðóáêè.

423. Îïðåäåëèòå ïîëîæåíèå è õàðàê-

òåð ðàâíîâåñèÿ ñèñòåìû ìàãíèòíûõ ñòðå-

ëîê, ðàñïîëîæåííûõ â ðÿä íà ðàâíûõ ðàñ-

ñòîÿíèÿõ äðóã îò äðóãà íà îäíîé ïðÿìîé.

424. Ñèëüíûé äóãîîáðàçíûé ìàãíèò çàìêíóò æåëåç-

íîé ïëàñòèíîé À (ðèñ. 126). Ïëàñòèíà ïîäîáðàíà òàê,

÷òî ìàãíèò ñâîáîäíî óäåðæèâàåò åå. Åñëè òåïåðü ïðèêîñ-

íóòüñÿ ñáîêó ê ïîëþñàì ìàãíèòà ïëàñòèíîé Â, ñäåëàí-

íîé èç ìÿãêîãî æåëåçà, òî ïëàñòèíà À

óïàäåò. Åñëè ïëàñòèíó Â óáðàòü, òî ìàã-

íèò âíîâü ñìîæåò óäåðæàòü ïëàñòèíó A.

Îáúÿñíèòå ýòî ÿâëåíèå.

425. Äëèííûé ñòåðæåíü èç ìÿãêîãî

æåëåçà çàêðåïëåí â âåðòèêàëüíîì ïîëî-

æåíèè. Åñëè ê âåðõíåìó êîíöó ñòåðæíÿ

ïîäíåñòè ïîëþñ ñèëüíîãî ìàãíèòà

(ðèñ. 127, à), òî ñòåðæåíü íàìàãíèòèòñÿ

òàê ñèëüíî, ÷òî ñìîæåò óäåðæàòü ó ñâîåãî

Ðèñ. 124

Ðèñ. 125

Ðèñ. 126

íèæíåãî êîíöà íåñêîëüêî ìåëêèõ æåëåçíûõ ïðåäìåòîâ.

Åñëè òîò æå ñàìûé ìàãíèò ïðèëîæèòü ê ñòåðæíþ ñáîêó,

âáëèçè íèæíåãî êîíöà (ðèñ. 127, á), òî òàêîãî ñèëüíîãî

íàìàãíè÷èâàíèÿ íå âîçíèêàåò è òå æå ñàìûå ïðåäìåòû

óæå íå óäåðæèâàþòñÿ ó íèæíåãî êîíöà ñòåðæíÿ. Ïî÷å-

ìó â ýòèõ äâóõ ñëó÷àÿõ ìàãíèò äåéñòâóåò ïî-ðàçíîìó?

426. Ñèëüíûé ìàãíèò èç ñïëàâà ìàãíèêî ìîæåò óäåð-

æèâàòü ãèðëÿíäó, ñîñòîÿùóþ èç íåñêîëüêèõ öèëèíäðîâ,

ñäåëàííûõ èç ìÿãêîãî æåëåçà (ðèñ. 128). ×òî ïðîèçîé-

äåò ñ öèëèíäðàìè, åñëè ñíèçó ê ãèðëÿíäå ïðèáëèæàòü

òàêîé æå ìàãíèò? Ìàãíèòû îáðàùåíû äðóã ê äðóãó îä-

íîèìåííûìè ïîëþñàìè. ×òî ïðîèçîéäåò ñ öèëèíäðàìè,

åñëè ìàãíèòû áóäóò îáðàùåíû äðóã ê äðóãó ðàçíîèìåí-

íûìè ïîëþñàìè?

427. Äâà îäèíàêîâûõ äóãîîáðàçíûõ ìàãíèòà ñëîæå-

íû äðóã ñ äðóãîì ðàçíîèìåííûìè ïîëþñàìè (ðèñ. 129).

Íà îäèí èç ìàãíèòîâ íàäåòà êàòóøêà, êîíöû êîòîðîé

ïîäêëþ÷åíû ê ãàëüâàíîìåòðó. Åñëè îòîðâàòü ìàãíè-

òû äðóã îò äðóãà, òî â ìîìåíò îòðûâà ñòðåëêà ãàëü-

âàíîìåòðà îòêëîíèòñÿ íà íåêîòîðûé óãîë. Åñëè ìàã-

íèòû ñîåäèíèòü ñíîâà, òî ñòðåëêà ãàëüâàíîìåòðà äàñò

îòêëîíåíèå, íî óæå â ïðîòèâîïîëîæíóþ ñòîðîíó.

Îáúÿñíèòå ïðè÷èíû, âûçûâàþùèå îòêëîíåíèå ñòðåë-

êè ãàëüâàíîìåòðà.

428. Ñïåöèàëüíûé ñïëàâ ïåðìàëîé ñïîñîáåí çàìåòíî

íàìàãíè÷èâàòüñÿ â ìàãíèòíîì ïîëå Çåìëè è íå îáëàäàåò

îñòàòî÷íûì ìàãíåòèçìîì, ò. å. ÿâëÿåòñÿ â ìàãíèòíîì îò-

Ðèñ. 127 Ðèñ. 129Ðèñ. 128



íîøåíèè íàèáîëåå ìÿãêèì ìàòåðèàëîì.

Êàê áóäåò âåñòè ñåáÿ ìàãíèòíàÿ ñòðåëêà,

óêðåïëåííàÿ íà âåðòèêàëüíîé îñè âáëèçè

äëèííîãî ñòåðæíÿ, ñäåëàííîãî èç òàêîãî

ñïëàâà, åñëè: à) ñòåðæåíü ðàñïîëîæåí

âåðòèêàëüíî (ðèñ. 130); á) ñòåðæåíü ðàñ-

ïîëîæåí â ãîðèçîíòàëüíîé ïëîñêîñòè

ïàðàëëåëüíî ìàãíèòíîìó ìåðèäèàíó;

â) ñòåðæåíü ðàñïîëîæåí â ãîðèçîíòàëüíîé

ïëîñêîñòè ïåðïåíäèêóëÿðíî ê ìàãíèòíî-

ìó? Èçìåíèòñÿ ëè ïîâåäåíèå ñòðåëêè â

ýòèõ ñëó÷àÿõ ïðè ïåðåâîðà÷èâàíèè ñòåðæíÿ?

429. Òîíêèé æåëåçíûé ãâîçäü ïîäâåøåí íà ëåãêîé

íåñãîðàåìîé íèòè. Îêîëî ãâîçäÿ íàõîäèòñÿ ñèëüíûé ýëåê-

òðîìàãíèò. Ìåæäó ãâîçäåì è ìàãíèòîì ðàñïîëîæåíî

ïëàìÿ ãàçîâîé ãîðåëêè. Ïðè âêëþ÷åíèè òîêà â îáìîòêå

ýëåêòðîìàãíèòà ãâîçäü îòêëîíÿåòñÿ, ïîïàäàåò â ïëàìÿ

ãîðåëêè (ðèñ. 131) è çàòåì âîçâðàùàåòñÿ â èñõîäíîå ïî-

ëîæåíèå. ×åðåç íåêîòîðîå âðåìÿ ãâîçäü ñíîâà íà÷íåò ïðè-

òÿãèâàòüñÿ ê ìàãíèòó. Îáúÿñíèòå ïðè÷èíû, âûçûâàþùèå

òàêîå ïîâåäåíèå ãâîçäÿ.

430. Ô.Í. Øâåäîâ ïðåäëîæèë

ìîäåëü äâèãàòåëÿ ñëåäóþùåé êîí-

ñòðóêöèè. Ê íåáîëüøîé îïîðíîé

âòóëêå, íàñàæåííîé íà îñòðèå,

ïðèêðåïëÿåòñÿ 2030 íèêåëåâûõ

ñòåðæåíüêîâ ïîäîáíî ñïèöàì êàð-

êàñà äîæäåâîãî çîíòà. Ðÿäîì ñ òà-

êîé âåðòóøêîé ðàñïîëàãàþòñÿ

ñèëüíûé ýëåêòðîìàãíèò è ãàçîâàÿ

ãîðåëêà ñ øèðîêèì è ñèëüíûì

ïëàìåíåì (ðèñ. 132). Ïðè âêëþ-

÷åíèè òîêà â îáìîòêå ýëåêòðîìàã-

íèòà è çàæèãàíèè ãîðåëêè âåð-

òóøêà íà÷èíàåò ðàâíîìåðíî âðà-

ùàòüñÿ â íàïðàâëåíèè, óêàçàííîì

íà ðèñóíêå ñòðåëêîé. Îáúÿñíèòå

ïðè÷èíû, âûçûâàþùèå äâèæåíèå

âåðòóøêè.

Ðèñ. 130

Ðèñ. 131

Ðèñ. 132