Ток в различных средах.
1) В электролитической ванне через раствор прошел заряд Q=193 кКл. При этом на катоде выделился металл количеством вещества n=1 моль. Определить валентность Z металла. 2) Сколько атомов двухвалентного металла выделится на 1 см2 поверхности электрода за время t=5 мин при плотности тока j=10 А/м2? 3) Сила тока, проходящего через электролитическую ванну с раствором медного купороса, равномерно возрастает в течение времени Dt= 20 с от I0=0 до I=2 А. Найти массу m меди, выделившейся за это время на катоде ванны. 4) Азот ионизируется рентгеновским излучением. Определить проводимость G азота, если в каждом кубическом сантиметре газа находится в условиях равновесия no=107 пар ионов. Подвижность положительных ионов b+=1,27 см2/(В´с) и отрицательных b-=1,81 см2/(В´с). 5) Объем V газа, заключенного между электродами ионизационной камеры, равен 0,5 л. Газ ионизируется рентгеновским излучением. Сила тока насыщения Iнас=4 нА. Сколько пар ионов образуется в 1 с в 1 см3 газа? Заряд каждого иона равен элементарному заряду. 6) В ионизационной камере, расстояние d между плоскими электродами которой равно 5 см, проходит ток насыщения плотностью j=16 мкА/м2. Определить число пар ионов, образующихся в каждом кубическом сантиметре пространства камеры в 1 с. 7) Определить количество вещества n и число атомов N двухвалентного металла, отложившегося на катоде электролитической ванны, если через раствор в течение времени t=5 мин шел ток силой I=2 А. 8) Посередине между электродами ионизационной камеры пролетела a-частица, двигаясь параллельно электродам, и образовала на своем пути цепочку ионов. Спустя какое время после пролета a-частицы ионы дойдут до электродов, если расстояние d между электродами равно 4 см, разность потенциалов U=5 кВ и подвижность ионов обоих знаков в среднем b=2 см2/(В´с)? 9) Определить толщину слоя h меди, выделившейся за время t=5 ч при электролизе медного купороса, если плотность тока j=80 А/м2. 10) Воздух между плоскими электродами ионизационной камеры ионизируется рентгеновским излучением. Сила тока I, текущего через камеру, равна 1,2 мкА. Площадь S каждого электрода равна 300 см2, расстояние между ними d=2 см, разность потенциалов U=100 В. Найти концентрацию n пар ионов между пластинами если ток далек от насыщения. Подвижность положительных ионов b+=1,4 см2/(В´с) и отрицательных b-=1,9 см2/(В´с). Заряд каждого иона равен элементарному заряду. 11) Электролитическая ванна с раствором медного купороса присоединена к батарее аккумуляторов с ЭДС Е=4 В и внутренним сопротивлением r=0,1 Ом. Определить массу m меди, выделившейся при электролизе за время t=10 мин, если ЭДС поляризации Еп=1,5 В и сопротивление R раствора равно 0,5 Ом. Медь двухвалентна. 12) Энергия ионизации атома водорода Еi=2,18´10-18 Дж. Определить потенциал ионизации Ui водорода. 13) При силе тока I=5 А за время t=10 мин в электролитической ванне выделилось m=1,02 г двухвалентного металла. Определить его относительную массу Ar. 14) Объем газа, заключенного между электродами ионизационной камеры, V=0,8 л. Газ ионизируется рентгеновским излучением. Сила тока насыщения Iнас=6 нА. Сколько пар ионов образуется за время t=1 с в объеме V1=1 cм3 газа? Заряд каждого иона равен элементарному заряду. 15) Две электролитические ванны соединены последовательно. В первой ванне выделилось m1=3,9 г цинка, во второй за то же время m2=2,24 г железа. Цинк двухвалентен. Определить валентность железа. 16) Какой наименьшей скоростью vmin должен обладать электрон, чтобы ионизировать атом азота, если потенциал ионизации Ui азота равен 14,5 В? 17) Какова должна быть температура T атомарного водорода, чтобы средняя кинетическая энергия поступательного движения атомов была достаточна для ионизации путем соударений? Потенциал ионизации Ui атомарного водорода равен 13,6 В. 18) На расстоянии d=1 см одна от другой расположены две пластины площадью S=400 см2 каждая. Водород между пластинами ионизируют рентгеновским излучением. При напряжении U=100 В между пластинами идет далекий от насыщения ток силой I=2 мкА. Определить концентрацию ионов n одного знака между пластинами. Заряд каждого иона считать равным элементарному заряду. 19) Посередине между электродами ионизационной камеры пролетела a-частица, двигаясь параллельно электродам, и образовала на своем пути цепочку ионов. Спустя какое время t после пролета a-частицы ионы дойдут до электродов, если расстояние между электродами d=2 см, разность потенциалов U=6 кВ и подвижность b ионов обоих знаков в среднем равна 1,5 см2/(В´с)? 20) Найти сопротивление трубки длинной l=0,5 м и площадью поперечного сечения S=5 мм2, если она наполнена азотом, ионизированным так, что в объеме V=1 см3 его находится при равновесии n=107 пар ионов. Ионы одновалентны. 21) К электродам разрядной трубки, содержащей водород, приложена разность потенциалов U=10 В. Расстояние d между электродами равно 25 см. Ионизатор создает в объеме V= 1 см3 водорода n=107 пар ионов в секунду. Найти плотность тока j в трубке. Определить также, какая часть силы тока создается движением положительных ионов. 22) Воздух ионизируется рентгеновскими излучениями. Определить удельную проводимость g воздуха, если в объеме V=1 см3 газа находится в условиях равновесия n=108 пар ионов. 23) Азот между плоскими электродами ионизационной камеры ионизируется рентгеновским излучением. Сила тока, текущего через камеру, I=1,5 мкА. Площадь каждого электрода S=200 см2, расстояние между ними d=1,5 см, разность потенциалов U=150 В. Определить концентрацию n ионов между пластинками, если ток далек от насыщения. Заряд каждого иона равен элементарному заряду. 24) Газ, заключенный в ионизационной камере между плоскими пластинами, облучается рентгеновским излучением. Определить плотность тока насыщения jнас, если ионизатор образует в объеме V=1 см3 газа n=5´106 пар ионов в секунду. Принять, что каждый ион несет на себе элементарный заряд. Расстояние между пластинами камеры d=2 см. 25) Никелирование металлического изделия с поверхностью 120 см2 продолжалось 5 ч током 0,3 А. Валентность никеля равна 2. Определить толщину слоя никеля. 26) Какое количество воды разложится при электролизе раствора серной кислоты в течение t=10 мин, если ток равен I=0,8 А? ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
Основные формулы Связь магнитной индукции B с напряженностью H магнитного поля: , где m - магнитная проницаемость изотропной среды; m0 - магнитная постоянная. В вакууме m=1, и тогда магнитная индукция в вакууме Закон Био-Савара-Лапласа: или , где dB-магнитная индукция поля, создаваемого элементом проводника длиной dl с током I; r -радиус-вектор, направленный от элемента проводника к точке, в которой определяется магнитная индукция; a - угол между радиус-вектором и направлением тока в элементе проводника. Магнитная индукция в центре кругового тока: , где R - радиус кругового витка. Магнитная индукция на оси кругового тока: , где h - расстояние от центра витка до точки, в которой определяется магнитная индукция. Магнитная индукция поля прямого тока: , где r0 - расстояние от оси проводника до точки, в которой определяется магнитная индукция. Магнитная индукция поля, создаваемого отрезком провода с током ( см.рис.) Обозначения ясны из рисунка. Направление вектора магнитной индукции Bобозначено точкой - это значит, чтоBнаправлен перпендикулярно плоскости чертежа к нам. При симметричном расположении концов провода относительно точки, в которой определяется магнитная индукция -cosa2=cosa1, тогда
Магнитная индукция поля соленоида: , где n - отношение числа витков соленоида к его длине. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле (закон Ампера) или , где l - длина проводника; a - угол между направлением тока в проводнике и вектором магнитной индукции B. Это выражение справедливо для однородного магнитного поля и прямого отрезка проводника. Если поле неоднородно и проводник не является прямым, то закон Ампера можно применять к каждому элементу проводника в отдельности: . Сила взаимодействия параллельных проводов с током: , где d - расстояние между проводами Магнитный момент плоского контура с током: , гдеn -единичный вектор нормали к плоскости контура; I - сила тока, протекающего по контуру; S - площадь контура. Механический (вращательный) момент, действующий на контур с током, помещенный в однородное магнитное поле: или , где a - угол между векторами pm и B Отношение магнитного момента pm к механическому L (моменту импульса) заряженной частицы, движущейся по круговой орбите: , где Q - заряд частицы; m- масса частицы. Сила Лоренца или , гдеv - скорость заряженность частицы; a - угол между векторамиv и B. Магнитный поток: а) в случае однородного магнитного поля и плоской поверхности: или , где S - площадь контура; a - угол между нормалью к плоскости контура и вектором магнитной индукции. б) в случае неоднородного поля и произвольной поверхности: (интегрирование по всей поверхности) Потокосцепление (полный поток) Эта формула верна для соленоида и тороида с равномерной намоткой плотно прилегающих друг к другу N витков. Работа по перемещению замкнутого контура в магнитном поле: ЭДС индукции: . Разность потенциалов на концах проводника, движущегося со скоростью v в магнитном поле: , где l-длина проводника; a - угол между векторамиv и B Заряд, протекающий по замкнутому контуру при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур: или , где R - сопротивление контура. Индуктивность контура: . ЭДС самоиндукции: . Индуктивность соленоида: , где n - отношение числа витков соленоида к его длине; V - объем соленоида. Мгновенное значение силы тока в цепи, обладающей сопротивлением R и индуктивностью L: а) (при замыкании цепи) где e - эдс источника тока; t- время, прошедшее после замыкания цепи; б) (при размыкании цепи), где I0- сила тока в цепи при t=0; t- время, прошедшее с момента замыкания цепи. Энергия магнитного поля:
Объемная плотность энергии магнитного поля (отношение энергии магнитного поля соленоида к его объему): или , где B - магнитная индукция; H- напряженность магнитного поля.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|