Электротехника Законы Ома и Кирхгофа Постоянный электрический ток Молекулярная физика Колебания Термодинамика

На концах нихромовой нити длиной l = 5 м поддерживается разность потенциалов Dj = 10 В. Найти плотность электрического тока в проводнике, если он находится при температуре Т = 800 К.

 Решение

  1. Запишем закон Ома в дифференциальной форме

 , (1)

где rR(0) @ 100×10 - 8 Ом×м - удельное сопротивление при Т = 273 К, a @ 0,2×10 - 3 К - 1 - температурный коэффициент электрического сопротивления нихрома, Е - напряжённость электрического поля, Dj - разность потенциалов на концах проводника.

 2. Подставим табличные и заданные данные в уравнение (1)

 . (2)

 2.1.15. В стальном проводнике длиной l @ 100 м свободные электроны под действием электрического поля движутся со средней скоростью <v> @ 5×10 - 4 м/с. Определить концентрацию носителей заряда, если разность потенциалов на концах провода равна U = 200 В.

 Решение

  1. Сила тока в проводнике может быть представлена, исходя из двух соображений:

 , (1)

где n - концентрация электронов, е @ 1,6×10 - 19 Кл - заряд электрона, ,<v> - средняя дрейфовая скорость электронов, s - площадь поперечного сечения проводника, rR @ 1×10 - 7 Ом×м - удельное электрическое сопротивление стали.

  2. Приравняем уравнения (1) и разрешим полученное соотношение относительно концентрации

   (2)

 2.1.16. Электрическая ёмкость плоского конденсатора с диэлектриком из фторопласта (тефлона) составляет С = 1 пФ. Чему равно электрическое сопротивление этого диэлектрика?

  Решение

 1. В данном случае необходимо определить сопротивление прямоугольной диэлектрической призмы с площадью основания s и высотой d. Так как прима является составным элементом конденсатора и одновременно электрическим сопротивлением, то уместно записать следующие уравнения

 , (1)

где e = 8 - диэлектрическая проницаемость фторопласта, d - толщина диэлектрика, s - площадь пластин, rR @ 105 Ом×м - удельное сопротивление фторопласта.

 2. Выразим из уравнения ёмкости величину площади s и подставим её в уравнение сопротивления

 . (2)

  2.1.17. Нихромовая спираль при температуре Т0 = 273 К обладает электрическим сопротивлением R0 = 80 Ом. Какова станет температура спирали, если при подключении её к сети с напряжением 100 В течёт постоянный ток силой I = 1 A?

 Решение

  1. Сопротивление спирали в зависимости от температуры определяется уравнением

  , (1)

где a @ 2×10 - 4 К - 1 - термический коэффициент сопротивления.

  2. В соответствии с законом Ома

 . (2)

 3. Подставим значение сопротивления R из уравнения (2) в уравнение (1)

 , (3)

 . (4)


Физика примеры решения задач