осмотрим, как влияет э.д.с. самоиндукции на процесс установления тока в цепи, содержащей индуктивность.
в цепи, представленной на схеме 10.10, течёт ток. отключим источник e, разомкнув в момент времени t = 0 ключ к. ток в катушке начинает убывать, но при этом возникает э.д.с. самоиндукции, поддерживающая убывающий ток.
рис. 10.10.
запишем для новой схемы 10.10.b уравнение правила напряжений кирхгофа:
.
разделяем переменные и интегрируем:
пропотенцировав последнее уравнение, получим:
.
постоянную интегрирования найдём, воспользовавшись начальным условием: в момент отключения источника t = 0, ток в катушке i(0) = i0.
отсюда следует, что c = i0 и поэтому закон изменения тока в цепи приобретает вид:
. (10.7)
график этой зависимости на рис. 10.11. оказывается, ток в цепи, после выключения источника, будет убывать по экспоненциальному закону и станет равным нулю только спустя t = ¥.
рис. 10.11.
вы и сами теперь легко покажете, что при включении источника (после замыкания ключа к) ток будет нарастать тоже по экспоненциальному закону, асимптотически приближаясь к значению i0 (см. рис. 10.
. (10.8)
но вернёмся к первоначальной размыкания цепи.
мы отключили в цепи источник питания (разомкнули ключ к), но ток — теперь в цепи 10.8.b — продолжает течь. где черпается энергия, обеспечивающая бесконечное течение этого убывающего тока?
ток поддерживается электродвижущей силой самоиндукции e = . за время dt убывающий ток совершит работу:
da = eси×i×dt = –lidi.
ток будет убывать от начального значения i0 до нуля. проинтегрировав последнее выражение в этих пределах, получим полную работу убывающего тока:
. (10.9)
совершение этой работы сопровождается двумя процессами: исчезновением тока в цепи и исчезновением магнитного поля катушки индуктивности.
с чем же связана была выделившаяся энергия? где она была локализована? располагалась ли она в проводниках и связана ли она с направленным движением носителей заряда? или она локализована в объёме соленоида, в его магнитном поле?
опыт даёт ответ на эти вопросы: энергия электрического тока связана с его магнитным полем и распределена в пространстве, занятом этим полем.
несколько изменим выражение (10.9), учтя, что для длинного соленоида справедливы следующие утверждения:
l = m0n2sl (10.5) — индуктивность;
b0 = m0ni0 (9.17) — поле соленоида.
эти выражения используем в (10.9) и получим новое уравнение для полной работы экстратока размыкания, или — начального запаса энергии магнитного поля:
. (10.10)
здесь v = s×l — объём соленоида (магнитного
энергия катушки с током пропорциональна квадрату вектора магнитной индукции.
разделив эту энергию на объём магнитного поля, получим среднюю плотность энергии:
[]. (10.11)
это выражение похоже на выражение плотности энергии электростатического поля:
.
обратите внимание: в сходных уравнениях, если e0 — в числителе, m0 — непременно в знаменателе.
зная плотность энергии в каждой точке магнитного поля, мы теперь легко найдём энергию, в любом объёме v поля.
локальная плотность энергии в заданной точке поля:
.
значит, dw = wdv и энергия в объёме v равна:
.
ответ:1.Он появляется с внутренней стороны потому, что на улице холодно, дома тепло, влага конденсируется на стекле, а, так как стекло холодное, то замерзает в виде узоров.
2.Выделившееся количество теплоты при полном сгорании природного газа будет равно произведению его массы и удельной теплоты сгорания: Q = q * m. Расчет: Q = 44 * 106 * 0,5 = 22 * 106 Дж (22 МДж).
3.ответ:
Q=9000Дж
Объяснение:
Дано:
m=0.03кг
L=300000Дж/кг
Q=Lm
Q=0.03*300000
Q=9000Дж
4.-
2 ВАРИАНТ
1.Температура фруктов оказывается ниже точки росы — температуры, при которой пар в воздухе становится насыщенным и начинается его конденсация на поверхности фруктов
2.Так как удельная теплота сгорания тopфa нам дана по условиям задачи и составляет 14*10⁶ Дж/кг, 200 грамм торфа переведем в те же единицы, килограммы, получим - 0,2. Теперь воспользуемся известной формулой Q=q*m, получаем: 14*10⁶*0,2=2800 кДж
3.Q=L*m=900 * 0,8=90*8=720 кДж - это ответ.
4.нельзя считать в Цельсиях - надо перевести в Кельвины
Tn=127 C = (273+127)=400 K
Tx=27 C = (27+273) = 300 K
кпд = (Tn-Tx) / Tn = (400-300) / 400 =0,25 <--- 25%
ОТВЕТ 25%
3 ВАРИАНТ
1.В подводных лодках не используют двигатели внутреннего сгорания из-за недостатка воздуха для создания рабочей смеси двигателя.
2.-
3.Q = Lm\\ L = Q/m = 12\cdot10^3/(30\cdot10^{-3}) = 4\cdot10^5
4.Дано: m = 2 кг H2O
ΔQ = 504 кДж
Δt = ?
с = 4.2 кДж/(кг*град) - удельная теплоемкость воды
Q = c*m* Δt, откуда Δt = Q/(c*m) = 504/(4.2*2) = 60 град
ответ 400 кДж/кг
4 вариант
1.При неполном сгорании топлива КПД двигателя меньше, поскольку выделяется меньше энергии при горении, а также приводит к засорению окружающей среды.
2.Решение Q=q*m Q=0.5кг * 27000000Дж/кг=13500000дж, =13,5Мдж (т к в одном Мдж 1 000 000 Дж, то делим на миллион) ответ:13,5 Мдж.
3.20*355*0,02=142КДж =142000 Дж
4.-
Объяснение:
I = 2,98 A
t = 9 ч = 32400 секунд
A = 1507,1 * 10^3 Дж
U = ?
A = UIt; U = A/It = 1507100 / 2,98*32400 = 15,61 В
ответ: 15,61 В