Консультация № 183007
30.04.2011, 20:42
60.00 руб.
0 1 1
Здравствуйте! У меня возникли сложности с такими вопросами:
1. Сила тока в проводнике сопротивлением 8 Ом за время 10 секунд равномерно возрастает от нуля до 12 А. Определить количество теплоты, выделившейся за это время в проводнике.
2. Проволочное кольцо радиусом 5 см лежит на столе. По кольцу течет ток, силой 0,2 А. Поддерживая силу тока неизменной, кольцо перевернули с одной стороны на другую. Какая работа была совершена при этом? Вертикальную составляющую напряженности магнитного поля Земли принять равной 40 А/м.

Обсуждение

Неизвестный
30.04.2011, 21:44
общий
30.04.2011, 22:03
это ответ
Здравствуйте, Посетитель - 368831!
Задача №1
Дано: R =8 Ом, [$916$]t = 10c, I1 = 0A, I2 =12 A
Решение. Закон Джоуля — Ленца Q=I2Rt применим в случае постоянного тока (I=const). Если же сила тока в проводнике изменяется, то указанный закон справедлив для бесконечно малого промежутка вре-мени и записывается в виде
dQ = I2*R*dt, (1) где dQ – элементарное количество теплоты, I – сила тока, dt – бесконечно малый интервал времени.
Количество теплоты, выделившееся за время dt на сопротивлении R при прохождении через него тока в соответствии с законом Джоуля – Ленца выражается формулой (1)
Здесь сила тока I является некоторой функцией времени. В нашем случае I=kt, (2) (из условия равномерности нарастания тока), где k — коэффициент пропорциональности, равный отношению приращения силы тока к интервалу времени, за который произошло это приращение:
k = [$916$]I/[$916$]t = (I2 – I1)/[$916$]t = (12A – 0А)/10с = 1,2 А/с.
(См. рис. Сила тока в проводнике сопротивлением 8 Ом нарастает в течении времени10 секунд по линейному закону от нуля до 12 А)

C учетом (2) формула (1) запишется как dQ = k2*t2*R*dt, (3)

Для определения количества теплоты, выделившегося за конечный промежуток времени ?t, выражение (3) следует проинтегрировать в пределах от t1 до t2

При определении количества теплоты, выделившегося за все время, пределы интегрирования t1 = 0 до t2 = 10 с, (т.е [$916$]t = 10c) следовательно, подставляя численные данные получим:
Q = 3840 Дж



Задача №2
Данная задача рассматривалась ранее здесь: https://rfpro.ru/question/174120
Цитата: Ответ эксперта Кучумов Евгений Владимирович на вопрос 174120
Работа силы магнитного поля по повороту рамки (кольца): A=I[$916$][$934$], где [$916$][$934$]=[$934$]2-[$934$]1 - изменение магнитного потока сквозь площадь кольца S=[$960$]*r2.
[$934$]=BScos(a) -> [$934$]1=BScos(a1), [$934$]2=BScos(a2), будем считать, что в первоначальном состоянии нормаль кольца совпадала с вектором индукции магнитного поля (её вертикальной составляющей), т.е. a1=0, a2=180 или [$960$] -> [$916$][$934$]=-BS-BS=-2BS.
Стоит отметить, что вообще-то в задаче не указано, как располагалась нормаль кольца с током... Она могла и не совпадать в начале с вектором магнитной индукции (вертикальной составляющей) поля Земли, а быть направленной в противоположную сторону. В этом случае a1 и a2 поменялись бы местами и знак [$916$][$934$] поменялся на противоположный, т.е. на плюс: [$916$][$934$]=2BS.
Далее, B=[$956$]*[$956$]0*H.
В нашем случае совершённая работа сторонних сил равна работе силы магнитного поля со знаком минус (силы магнитного поля сопротивляются повороту, как, например, в случае работы силы трения), т.е. -A=2*[$956$]*[$956$]0*H*S*I=2*1*12.56*10-7*40*3.14*0.052*0.2=1.58*10-7 (Дж)
Форма ответа