题目:
一个电源(电动势为E,内阻为r)和一个灯泡串联,灯泡正常发光。如果灯泡的电阻为R,电源的输出功率为P。求电源的效率。
例题:
题目:一个电源(电动势为E,内阻为r)和一个电动机串联,电动机正常工作。已知电动机的电阻为R,电源的输出功率为P。求电源的效率。
解题过程:
首先,我们需要知道电源的效率定义为电源输出的有用功率与总功率的比值。在串联电路中,电源输出的功率等于电路中所有用电器的功率之和。
根据题意,电源的输出功率为P,电源的内阻为r,灯泡的电阻为R。根据欧姆定律,灯泡正常发光时的电流为:
I = (E - Ir) / (R + r)
其中,I是电流,E是电源电动势,Ir是内阻上的电压降。
接下来,我们需要求出灯泡和电动机的总功率。灯泡正常发光时的功率为:
P_lamp = I^2R = (E - Ir)^2R / (R + r)^2
电动机的功率为:
P_motor = I^2R_motor = (E - Ir)^2R_motor / (R + r)^2
其中,R_motor是电动机的电阻。
最后,电源的总功率为:
P_total = P + P_motor = (E - Ir)^2(R + R_motor) / (R + r)^2
电源的有效功率为:
P_useful = P_total - P_motor = (E - Ir)^2(R + r) / (R + r)^2 - (E - Ir)^2R_motor / (R + r)^2 = E^2R / (R + r)^2
所以,电源的效率为:
η = P_useful / P = E^2R / (P(R + r)) = E^2 / (PR + Er)
答案:电源的效率为(E^2 / (PR + Er)) × 100%。
题目:关于电动力学的物理问题
问题:两个带电小球在电场中运动,其中一个受到向另一小球的力,这个力是什么力?为什么会产生这个力?
相关例题:
【例题】两个带同种电荷的小球A和B,相距较远,A球在库仑力作用下开始运动,此时B球也在做加速运动。请分析A球受到的电动力可能是什么方向?
答案:根据库仑定律和牛顿第三定律,A球受到的电动力与库仑力大小相等、方向相反。因此,如果B球加速运动,则A球受到的电动力也应该是相同的方向。
解释:电动力是由电场对带电体的作用力产生的,它与带电体的形状、大小、电荷分布以及运动状态等因素有关。在上述例题中,由于A球受到的库仑力与B球相同,因此A球受到的电动力也应该是相同的方向。需要注意的是,电动力不同于重力,它并不受重力的影响。
初中物理电动力学常见问题包括:
1. 电流的形成是由于电荷的定向移动对不对?那么,在干电池供电的电路中,是自由电子从电源负极流出,通过用电器流回正极形成电流,还是正电荷从正极流出,通过用电器流入负极形成电流?
2. 摩擦起电的本质是什么?电荷总量是增加还是守恒的吗?
3. 什么是电荷?电荷有正负之分吗?
4. 点电荷是什么,它是一个实际存在的点吗?
5. 电场强度E的定义式是什么?如何理解E与F、q的关系?
6. 电场线是如何描述电场强度的?电场线密集的地方场强大还是稀疏的地方场强大?
7. 静电感应现象的规律是什么?被置于静电场中的物体其电荷分布有什么变化?
8. 什么是电容器的电容?如何根据电源和所求电容器的电压值求出电容?
9. 什么是直流电源的电动势和内阻?它们与外电路断开时,电源为什么还能工作?
以下是一个关于电动力学的例题:
例题:一个半径为R的导体球,其电荷分布在其表面上。试求导体球的电势以及其内部的电场强度。假设电荷分布是随机的,但是均匀的。
解答:
1. 电势:导体球的电势可由高斯定理求得,其中Q为球体所带总电荷。
2. 电场强度:由于导体球是一个等位体,因此内部的电场强度为零。这意味着内部的电荷被外部的电场排斥到了外部。
希望以上信息对您有所帮助。