Тип 21

Ак­ку­му­ля­то­ры смарт­фо­нов ха­рак­те­ри­зу­ют «ем­ко­стью», из­ме­ря­е­мой в мАч. На­при­мер, «ем­кость» ак­ку­му­ля­то­ра в iPhone 13 Pro рав­на

1. Что это озна­ча­ет?
2. Пе­ре­ве­ди­те в си­сте­му СИ.
3. По­сколь­ку по­лу­чен­ное чис­ло до­воль­но ве­ли­ко и име­ет раз­мер­ность за­ря­да, то при под­ста­нов­ке в за­кон Ку­ло­на по­лу­ча­ет­ся огром­ная сила, с ко­то­рой долж­ны были бы вза­и­мо­дей­ство­вать два на­хо­дя­щих­ся ря­дом ак­ку­му­ля­то­ра. По­че­му это­го не про­ис­хо­дит?

На ри­сун­ке изоб­ра­же­на схе­ма, со­сто­я­щая из кон­ден­са­то­ра ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти и двух клю­чей. Пер­во­на­чаль­но кон­ден­са­тор за­ря­жен до не­ко­то­ро­го на­пря­же­ния а клю­чи разо­мкну­ты. Оми­че­ское со­про­тив­ле­ние про­во­дов и ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти не учи­ты­вай­те.

1. Как бу­дет ме­нять­ся на­пря­же­ние на кон­ден­са­то­ре и сила тока в ка­туш­ке, если сна­ча­ла за­мы­ка­ют ключ К₂, а за­тем К₁?

2. Как бу­дет ме­нять­ся на­пря­же­ние на кон­ден­са­то­ре и сила тока в ка­туш­ке, если сна­ча­ла за­мы­ка­ют ключ К₁, а за­тем, ко­гда на­пря­же­ние на кон­ден­са­то­ре умень­ша­ет­ся в два раза, за­мы­ка­ют ключ К₂?

От­вет об­ос­нуй­те, опи­ра­ясь на фи­зи­че­ские за­ко­ны.

Ка­туш­ка, об­ла­да­ю­щая ин­дук­тив­но­стью со­еди­не­на с ис­точ­ни­ком по­сто­ян­но­го тока с ЭДС и оди­на­ко­вы­ми ре­зи­сто­ра­ми и как по­ка­за­но на ри­сун­ке. Ключ в цепи разо­мкнут. Осно­вы­ва­ясь на из­вест­ных фи­зи­че­ских за­ко­нах, опи­ши­те, как из­ме­нят­ся сила тока в цепи и на­пря­же­ние на ре­зи­сто­ре при за­мы­ка­нии клю­ча. Вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем ис­точ­ни­ка тока и со­про­тив­ле­ни­ем ка­туш­ки пре­не­бречь.

В элек­три­че­ской цепи, со­сто­я­щей из клю­ча, ис­точ­ни­ка, ре­зи­сто­ра и ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти, в мо­мент ключ за­мы­ка­ют.

1. Ре­ше­ни­ем ка­ко­го урав­не­ния яв­ля­ет­ся за­ви­си­мость силы тока в цепи от вре­ме­ни? При­ме­ча­ние: ре­шать урав­не­ние не нуж­но, до­ста­точ­но толь­ко за­пи­сать его.

2. Изоб­ра­зи­те схе­ма­ти­че­ски гра­фик за­ви­си­мо­сти силы тока от вре­ме­ни. Объ­яс­ни­те вид за­ви­си­мо­сти на осно­ва­нии фи­зи­че­ских за­ко­нов.

Сер­гей за­ду­мал в квар­ти­ре удоб­ную схе­му в го­сти­ной из двух вы­клю­ча­те­лей и двух лам­почек: пер­вый вы­клю­ча­тель ме­ня­ет со­сто­я­ние пер­вой лам­поч­ки, а вто­рой вы­клю­ча­тель ме­ня­ет со­сто­я­ние обе­их лам­почек. Дима ска­зал, что ре­а­ли­зо­вать та­кую схе­му без тран­зи­сто­ров не­воз­мож­но. Сар­кис ска­зал, что нуж­но ми­ни­мум три клю­ча. А Миша до­га­дал­ся, как обой­тись дву­мя клю­ча­ми.

Изоб­ра­зи­те элек­три­че­скую схе­му из 2 клю­чей и 2 лам­почек, ра­бо­та­ю­щую по пред­ло­жен­но­му Сер­ге­ем сце­на­рию.

На ри­сун­ке по­ка­за­на прин­ци­пи­аль­ная схе­ма элек­три­че­ской цепи, со­сто­я­щей из ис­точ­ни­ка тока с от­лич­ным от нуля вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем, ре­зи­сто­ра, рео­ста­та и из­ме­ри­тель­ных при­бо­ров — иде­аль­но­го ам­пер­мет­ра и иде­аль­но­го вольт­мет­ра. Как бу­дут из­ме­нять­ся по­ка­за­ния при­бо­ров при пе­ре­ме­ще­нии движ­ка рео­ста­та впра­во? От­вет по­яс­ни­те, ука­зав, ка­кие фи­зи­че­ские за­ко­но­мер­но­сти Вы ис­поль­зо­ва­ли для объ­яс­не­ния.

Элек­три­че­ская цепь со­сто­ит из ба­та­реи с ЭДС и вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем и под­клю­чён­но­го к ней ре­зи­сто­ра на­груз­ки с со­про­тив­ле­ни­ем При из­ме­не­нии со­про­тив­ле­ния на­груз­ки из­ме­ня­ет­ся на­пря­же­ние на ре­зи­сто­ре и сила тока в цепи. На ри­сун­ке пред­став­лен гра­фик из­ме­не­ния силы тока в цепи в за­ви­си­мо­сти от на­пря­же­ния на ре­зи­сто­ре на­груз­ки. Ис­поль­зуя из­вест­ные Вам фи­зи­че­ские за­ко­ны, объ­яс­ни­те, по­че­му этот гра­фик пред­став­ля­ет со­бой ли­ней­ную за­ви­си­мость. Чему рав­на ЭДС ба­та­реи?

Про­вод­ник АБ под­ве­шен на тон­ких про­во­лоч­ках и под­клю­чён к ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го на­пря­же­ния так, как по­ка­за­но на ри­сун­ке. Сни­зу к про­вод­ни­ку под­но­сят се­вер­ным по­лю­сом по­сто­ян­ный маг­нит. В ка­кую сто­ро­ну на­чнёт дви­гать­ся про­вод­ник сра­зу по­сле за­мы­ка­ния клю­ча К? Опи­ра­ясь на за­ко­ны ме­ха­ни­ки и элек­тро­ди­на­ми­ки, объ­яс­ни­те, по­че­му это про­изой­дёт.

Три оди­на­ко­вых ре­зи­сто­ра и два оди­на­ко­вых иде­аль­ных ди­о­да вклю­че­ны в элек­три­че­скую цепь, по­ка­зан­ную на ри­сун­ке, и под­клю­че­ны к ак­ку­му­ля­то­ру в точ­ках и Со­про­тив­ле­ние ди­о­дов в пря­мом на­прав­ле­нии рав­но нулю, сила тока для ди­о­дов в обрат­ном на­прав­ле­нии рав­на нулю. По­ка­за­ния ам­пер­мет­ра рав­ны Опре­де­ли­те силу тока че­рез ам­пер­метр по­сле сме­ны по­ляр­но­сти под­клю­че­ния ак­ку­му­ля­то­ра. На­ри­суй­те эк­ви­ва­лент­ные элек­три­че­ские схе­мы для двух слу­ча­ев под­клю­че­ния ак­ку­му­ля­то­ра. Опи­ра­ясь на за­ко­ны элек­тро­ди­на­ми­ки, по­яс­ни­те свой от­вет. Со­про­тив­ле­ни­ем ам­пер­мет­ра и вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем ак­ку­му­ля­то­ра пре­не­бречь.

Ка­туш­ка, об­ла­да­ю­щая ин­дук­тив­но­стью со­еди­не­на с ис­точ­ни­ком пи­та­ния с ЭДС и дву­мя оди­на­ко­вы­ми ре­зи­сто­ра­ми Элек­три­че­ская схе­ма со­еди­не­ния по­ка­за­на на рис. 1. В на­чаль­ный мо­мент ключ в цепи разо­мкнут. В мо­мент вре­ме­ни ключ за­мы­ка­ют, что при­во­дит к из­ме­не­нию силы тока, ре­ги­стри­ру­е­мо­го ам­пер­мет­ром, как по­ка­за­но на рис. 2. Осно­вы­ва­ясь на из­вест­ных фи­зи­че­ских за­ко­нах, объ­яс­ни­те, по­че­му при за­мы­ка­нии клю­ча сила тока плав­но уве­ли­чи­ва­ет­ся до не­ко­то­ро­го но­во­го зна­че­ния Опре­де­ли­те зна­че­ние силы тока Вну­трен­ним со­про­тив­ле­ни­ем ис­точ­ни­ка тока пре­не­бречь.

В схе­ме на ри­сун­ке со­про­тив­ле­ние ре­зи­сто­ра и пол­ное со­про­тив­ле­ние рео­ста­та рав­ны ЭДС ба­та­рей­ки рав­на ее вну­трен­нее со­про­тив­ле­ние ни­чтож­но Как ве­дут себя (уве­ли­чи­ва­ют­ся, умень­ша­ют­ся, оста­ют­ся по­сто­ян­ны­ми) по­ка­за­ния иде­аль­но­го вольт­мет­ра при пе­ре­ме­ще­нии движ­ка рео­ста­та из край­не­го верх­не­го в край­нее ниж­нее по­ло­же­ние? От­вет по­яс­ни­те, ука­зав, ка­кие фи­зи­че­ские за­ко­но­мер­но­сти Вы ис­поль­зо­ва­ли для объ­яс­не­ния.

Ни­хро­мо­вый про­вод­ник дли­ной вклю­чен в цепь по­сто­ян­но­го тока. К нему под­клю­ча­ют вольт­метр та­ким об­ра­зом, что одна из клемм вольт­мет­ра все­гда под­клю­че­на к на­ча­лу про­вод­ни­ка, а вто­рая мо­жет пе­ре­ме­щать­ся вдоль про­вод­ни­ка. На ри­сун­ке при­ве­де­на за­ви­си­мость по­ка­за­ний вольт­мет­ра от рас­сто­я­ния меж­ду клем­ма­ми. Как за­ви­сит от пло­щадь по­пе­реч­но­го се­че­ния про­вод­ни­ка? От­вет по­яс­ни­те, ука­зав, ка­кие фи­зи­че­ские за­ко­но­мер­но­сти Вы ис­поль­зо­ва­ли.

На ри­сун­ке изоб­ра­же­на элек­три­че­ская цепь, со­сто­я­щая из галь­ва­ни­че­ско­го эле­мен­та, двух иде­аль­ных ди­о­дов (со­про­тив­ле­ние ди­о­да при пря­мом вклю­че­нии рав­но нулю, при обрат­ном вклю­че­нии ток че­рез диод ра­вен нулю), двух клю­чей, двух ре­зи­сто­ров, иде­аль­ных ам­пер­мет­ра и вольт­мет­ра. В на­чаль­ный мо­мент вре­ме­ни ключ за­мкнут, а ключ разо­мкнут. Опи­ра­ясь на за­ко­ны элек­тро­ди­на­ми­ки, объ­яс­ни­те, как из­ме­нят­ся по­ка­за­ния при­бо­ров, если ключ разо­мкнуть, а ключ за­мкнуть.