Материалы для практических занятий по общей физике. Электричество и магнетизм. Акулинина А.В - 24 стр.

24                                                                                                                                           33
     5.10. Батарея из 50 последовательно соединенных элементов дает                        8. Электролиз. Законы Фарадея.
ток во внешнюю цепь, состоящую из железного провода длиной 20 км и
с площадью сечения 3 мм2 и аппарата с сопротивлением 90 Ом. ЭДС и           Электролиз - явление выделения составных частей растворенных в
внутреннее сопротивление каждого из элементов равны 1,4 В и 0,4 Ом.     жидкости веществ при прохождении через нее электрического тока.
Определить ток.                                                             Законы электролиза:
     5.11. Найти силу тока в отдельных проводниках, если R1=3 Ом,                                   m = k q = k I t,
R2=2 Ом, R3= 7,55 Ом, R4= 2 Ом, R5=5                                    где m - масса вещества, выделившегося на электроде; k - электрохими-
                                             R1             R4
Ом, R6=10 Ом, UAB=100 B.                               R3               ческий эквивалент, [k] = кг/Кл.
     5.12. Какое напряжение можно A                                B                                        M
дать на катушку, имеющую 1000 вит-                          R5                                         k=      ,
ков медного провода, со средним              R2                                                             nF
диаметром витков 6 см, если допус-              Рис.5.11.    R6         где М - молярная масса вещества, n - валентность вещества, F - постоян-
тима плотность тока 20 А/мм .2                                          ная Фарадея: F = e NA , где е - заряд электрона, NA - число Авогадро.
     5.13. Два одинаковых сопротивления подключаются к источнику
тока последовательно и параллельно. В каком из случаев кпд цепи будет                          Примеры решения задач.
больше? (в первом)
     5.14. Вольтметр, подключенный к аккумулятору с внутренним со-          Задача 1. Определить толщину покрытия медью металлической по-
противлением 1 Ом, показывает 1,2 В. Если последовательно с ним         верхности электрода в электролитической ванне, если через электролит
включено сопротивление 20 Ом, вольтметр показывает 1 В. Определить      проходит ток плотностью 300 А/м2 в течение одного часа.
сопротивление вольтметра. (99 Ом)
     5.15. Амперметр для измерения тока до 2 А с внутренним сопро-         Дано: j = 300 А/м2; k = 0,33.10-6 кг/Кл; t=3600 с; ρ = 8,9.103 кг/м3.
тивлением 0,1 Ом необходимо использовать для измерения токов до 22         Найти: h - ?
А. Какое сопротивление должен иметь шунт? (0,01 Ом).                         Решение. Масса меди, выделившейся на электроде площадью S
     5.16. Силовые линии электрического тока в проводниках совпадают    равна: m = ρ V = ρ S h, где h - толщина слоя. По закону Фарадея эта
с линиями тока. Как это согласовать с тем фактом, что в тонком слое     же масса m = k q = k It, где k - электрохимический эквивалент.
электролита (например, в плоской кюветке) линии тока от двух электро-                                       ρ S h = k It.
дов в виде маленьких шариков расположены в этом слое, тогда как си-
ловые линии двух разноименных зарядов располагаются по всем на-         Так как     j = I / S, то:           h = k I t / ρS = k j t/ ρ.
правлениям?                                                                                        h = 4,6.10-6 м.
     5.17. Каким образом расположены силовые линии внутри изогну-
той стеклянной трубки с электролитом, по которому идет ток? Как идут         Задача 2. Сколько электроэнергии надо затратить для получения 3
силовые линии в проводе, завязанном узлом?                              л кислорода при температуре 27оС и давлении 100 кПа, если электролиз
     5.18. Для чего на электрифицированных дорогах на стыках рельсов    ведется при напряжении 10 В и КПД 75%?
устраиваются соединители в виде жгутов толстой медной проволоки,
приваренных к концам обоих рельсов?                                        Дано: V=3.10-3 м3, Т=300 К, р=105 Па, U=10B, η=0,75,
     5.19. Как изменится напряжение на зажимах                          М=32.10-3кг/моль, k = 0,083.10-6 кг/Кл.
лампы при перемещении ползунка реостата (см.                               Найти: Езат - ?
рис.5.19) вправо?                                                          Решение. Из определения коэффициента полезного действия
                                                                                                      η= Еп/Езат,
                                                      Рис.5.19   V      где Еп - полезная энергия, Езат=затраченная энергия. Езат=Еп/η.
                                                                        Полезная энергия при электролизе Еп = IUt. Из закона Фарадея для
                                                                        электролиза