Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

ЗОВНІШНЄ НЕЗАЛЕЖНЕ ОЦІНЮВАННЯ 2018 - ФІЗИКА КОМПЛЕКСНЕ ВИДАННЯ

Частина ІІ ПРИЙОМИ РОЗВЯЗУВАННЯ ТИПОВИХ ЗАДАЧ

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

2. ЗАКОНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

2.3. Задачі на коефіцієнт корисної дії електричних нагрівників та двигунів

2.3.1. Провід якої довжини слід використати для виготовлення нагрівника, щоб за його допомогою за 10 хв нагріти до кипіння 50 кг води? Початкова температура води дорівнює 40 °С. Вважайте, що коефіцієнт корисної дії нагрівника становить 60 %, площа поперечного перерізу провода — 0,7 мм2, питомий опір матеріалу — 4 ∙ 10-7 Ом ∙ м, напруга на клемах нагрівника — 100 В, питома теплоємність води — 4200 Дж/(кг ∙ °С).

Зверніть увагу: розв'язання задач, у яких зазначено (або треба знайти) ККД нагрівника, зручно починати з формули для визначення ККД:

η = .

Розв'язання

Запишемо формулу для визначення ККД нагрівника:

η = .

Нагрівник нагріває воду, тому Qкор = cm(t - t0).

Напруга на клемах нагрівника відома, тому скористаємося формулою

Qповн =

Оскільки R = ,

то

Qповн = .

Qкоp — кількість теплоти, яку отримує споживач.

Для її визначення слід:

• проаналізувати умову задачі та з'ясувати, які процеси відбуваються унаслідок роботи нагрівника (збільшується температура речовини; речовина плавиться; речовина перетворюється на пару);

• записати формулу для визначення теплоти, яку отримує речовина під час перебігу цього процесу.

Підставимо отримані вирази у формулу ККД нагрівника:

Перевіримо одиниці шуканої величини:

[l] =

Отже, довжина дроту:

l = = 0,5 (м).

Відповідь: 0,5 м.

Qповн — кількість теплоти, яку віддає нагрівник. Оскільки в нагрівнику струм виконує тільки теплову дію, то Qповн можна розрахувати за будь- якою з наведених формул:

Qповн = I2Rt, Qповн = UIt,

Qповн = t.

2.3.2.* Електродвигун живиться від мережі з напругою 24 В. Визначте частку електричної енергії, що витрачається на нагрівання обмотки під час протікання в ній струму силою 8 А, якщо при повному гальмуванні ротора сила струму в обмотці дорівнює 16 А.

А

Б

В

Г

10%

25%

50%

75% ,

Розв'язання

Якщо ротор обертається, робота струму дорівнює: А = Ult. Енергія, що витрачається на нагрівання: Q = I2Ht.

Частина енергії, що витрачається на нагрівання:

Знайдемо опір обмотки. Якщо ротор загальмовано, то повна робота струму не змінюється: А = Ult, але вся енергія витрачається на нагрівання: А = Rt.

Отже, Ult = Rt R = (Ом).

Остаточно маємо:

Відповідь: Б.

Зверніть увагу: робота електричного струму завжди розраховується за формулою

A = UIt.

Коли ротор двигуна обертається, то електрична енергія (вона дорівнює роботі електричного струму) витрачається:

• на нагрівання обмотки (електрична енергія перетворюється на внутрішню):

Q = I2Rt;

• на виконання механічної роботи (електрична енергія перетворюється на механічну):

Амех = А - Q = Ult - I2Rt .

При повному гальмуванні ротора вся електрична енергія перетворюється на теплову:

A = Q = I2Rt.

Задачі для самостійного розв'язання

2.3.3. З допомогою нагрівника опором 10 Ом воду масою 0,5 кг нагріли від 25 до 65 °С за 7 хв. Визначте (у вольтах) напругу на клемах нагрівника, якщо коефіцієнт його корисної дії становить 80 %. Питома теплоємність води дорівнює 4200 Дж/(кг ∙ °С).

2.3.4. * Під час роботи електродвигуна постійного струму сила струму в обмотці його ротора дорівнює 4 А. Якщо зупинити обертання ротора, сила струму в його обмотці збільшиться до 10 А. Визначте (у відсотках) коефіцієнт корисної дії двигуна, якщо напруга в мережі, від якої він живиться, є постійною.

2.3.5. Трамвай масою 22,5 т рухається рівномірно горизонтальною ділянкою шляху. Сила струму в обмотках його двигуна дорівнює 60 А. Визначте швидкість руху трамвая. Коефіцієнт опору рухові дорівнює 0,01, напруга на лінії — 500 В, коефіцієнт корисної дії двигуна та передачі —75 %.

Рекомендації до розв'язання.

Механічну роботу знайдіть за формулою Амех = Fs, де s = vt.

Виконайте рисунок та зобразіть сили, що діють на трамвай.









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.