Zestaw 5 - prąd elektryczny, obwody elektryczne, prawa Kirchhoffa 1

Zestaw 5 - prąd elektryczny, obwody elektryczne, prawa Kirchhoffa
1. Cząstki α (qα=+2e, mα=6,64 10-27kg) poruszają się w stacjonarnej wiązce ze
stałą energią kinetyczną 20 keV przenosząc prąd o natężeniu 0,25 μA.
a) Jeżeli wiązka jest prostopadła do płaskiej powierzchni, to ile cząstek α uderza
w powierzchnię w ciągu 3 sekund? b) Ile cząstek α znajduje się w wiązce o
długości 20 cm w dowolnej chwili?
2. Przez przewodnik miedziany o średnicy d=1,78 mm płynie prąd o natężeniu
I=1,5 A. Przyjmując, że każdy atom miedzi dostarcza jednego elektronu
przewodnictwa, a gęstość prądu jest stała na całym przekroju przewodu,
obliczyć prędkość dryfu elektronów. Gęstość miedzi ρ=8,96 g/cm3, masa
jednego mola miedzi μ=63,54 g.
3. Gęstość prądu wzdłuż walcowego przewodnika o promieniu R zmienia się
zgodnie ze wzorem: J=Jo(1-r/R), gdzie r jest odległością od osi walca. Gęstość
prądu osiąga maksymalną wartość Jo na tej osi i maleje liniowo do zera na
powierzchni. Obliczyć natężenie prądu wyrażając je przez Jo i przekrój
przewodnika S=πR2.
4. Obwód elektryczny składa się z baterii i opornicy o regulowanym oporze. Siła
elektromotoryczna baterii wynosi ε= 14 V, a jej opór wewnętrzny r=2 Ω. Przy
jakiej wartości oporu opornicy będzie się wydzielać na niej największa moc?
5. Dwa oporniki o oporach wynoszących R1=R2=100  połączono równolegle i
dołączono do nich szeregowo trzeci opór R3= 100 . Układ ten dołączono
pojedynczymi przewodami do źródła siły elektromotorycznej równej ε=24 V,
którego opór wewnętrzny wynosił r=2 .
a) Proszę narysować schemat obwodu.
b) Ile wynosi natężenie prądu płynącego przez każdy z oporników ?
c) Obliczyć moc wydzielaną na każdym z oporników.
6. Dwa akumulatory o siłach elektromotorycznych ε1= 4 V, ε2 = 2 V
i jednakowych oporach wewnętrznych r = 2 Ω połączono równolegle. Do tak
utworzonej baterii dołączono opór R = 4 Ω. a) Obliczyć natężenia prądów I1
oraz I2 płynących przez każdy z akumulatorów. b) Obliczyć napięcie U między
biegunami akumulatorów.