г) Если дуга потребляет силу тока 5 а, то какой ток должен течь по сопротивлению?
д) Каково должно быть сопротивление соответствующего резистора?
е) Начертите цепь, состоящую из источника питания, дуговой лампы и добавочного резистора.
Задача 23. Сопротивление лампы накаливания
а) Лампа накаливания потребляет 200 вт. Что это означает?
б) Лампа работает от 100-вольтового источника питания. Что это означает?
в) Какой ток потребляет лампа?
г) Каково сопротивление лампы, когда она горит?
(Покажите, как вы пришли к своим ответам.)
Задача 24. Электронвольты
Когда электрон движется против направления поля, его энергия возрастает благодаря действию на него поля. Если электрон переместился из одной точки в другую, разность потенциалов между которыми 1 в, то говорят, что электрон приобретает один «электронволът» энергии (1 эв). Используя величину заряда электрона и определение вольта, вычислите значение одного электронвольта в джоулях.
(Заряд одного электрона равен — 1,60∙10-19 кулон.)
Хотя это и отрицательный заряд (в соответствии с нашим выбором знаков), электронвольт не есть отрицательная энергия. Электрон, обладающий отрицательным зарядом, приобретает энергию, проходя отрицательную разность потенциалов, например, — 1 в.
Задача 25
Полкилограмма урана (U235) содержит примерно 1024 атомов. Установлено опытом, что при делении одного атома U235 освобождается примерно 200 000 000 электронвольт энергии.
а) Какое количество тепла выделилось бы при полном делении полкилограмма U235;
б) Уголь, состоящий главным образом из углерода, дает 7000 килокалорий при сгорании 1 кг с образованием СО2. Во сколько раз больше энергии дают 0,5 кг U235 по сравнению с 0,5 кг угля?
в) Масса атома углерода близка к 1/20 массы атома урана, поэтому 0,5 кг угля содержат свыше 20∙1024 атомов. Подсчитайте, какое количество энергии в электронвольтах на атом выделяется при сгорании угля. (Данные приближенные, и ваша оценка может быть верна с ошибкой 10–20 %.)
Задача 26
а) Для какой величины служит единицей измерения киловатт∙час?
б) Выразите 1 киловатт-час в других общепринятых единицах (не употребляя слова «ватт»),
в) Во многих городах 1 киловатт∙час стоит примерно 4 цента. Предположите для удобства расчетов, что 1 киловатт∙час стоит 3,6 цента. В таком случае 1 центом можно было бы оплатить…?
(Укажите число и единицу измерения.)
Задача 27. Общее свойство напряжения
В этой задаче рассматривается важное свойство напряжения (разности потенциалов) как величины, входящей в расчет энергии. Предположим, что в ветвях цепи на участке от X до Y, о котором идет речь ниже, нет «источников» э.д.с. — батарей, где происходят химические превращения, или генераторов с меняющимся магнитным полем. Тогда мы можем сказать, что каждый кулон растрачивает в какой-то форме в интервале между X и Y электрическую потенциальную энергию, принесенную из другого участка цепи.
Фиг. 48. К задаче 27.
а) В некоторой цепи два проводника А и Б соединены параллельно, как показано на фигуре. Для измерения напряжения между концами проводника А используют вольтметр. Вольтметр показывает 100 в.
1) Что такое напряжение между концами проводника Б?
2) Предположим, что напряжение между концами проводника Б не то же самое, что напряжение между концами проводника А, скажем напряжение на Б равно 101 в. Что произойдет, если пустить 1 кулон по пути Б и затем, затратив достаточное количество энергии (из той, что при этом выделится), перетащить этот кулон обратно по пути А? Какое количество энергии мы приобрели бы (из ничего) при таком обходе?
Какой вывод вы можете сделать из этого рассуждения относительно поставленного выше вопроса 1)?
б) Как и в задаче а), имеются две параллельные ветви. Одна из них — проводник А, концы которого совпадают с точками X и Y; другая — радиолампа, в которой из раскаленной нити накала испускаются электроны; электроны движутся в лампе между X и Y. Если напряжение между концами проводника А 100 в, то, согласно рассуждениям, проведенным в а), напряжение между выводами радиолампы должно быть…?