Дано:
Uз = 3,2 В
Io = 80 мкА = 8*10^-5 А
____________________
Pmax - ?
Решение:
По закону Ома для полной цепи I = E / (R+r), отсюда E = IR + Ir = U + Ir
Возьмем две точки на графике 1) U1 = Uз = 3,2; I1 = 0
2) U2 = 0; I2 = Io = 8*10^-5
Получим систему:
E = U1 = 3.2 В
E = 8*10^-5 * r, r = 3.2 / 8*10^-5 = 4*10^4 Ом
Максимальная мощность выделится при условии, что R = r.
Pmax = I^2 * R = (E/(R+r))^2 * R = E^2 / 4r
Pmax = 3.2^2 / (4*4*10^4) = 6.4*10^-5 (Вт) = 64 мкВт
Ответ: 64 мкВт
1) во-первых, нужно понимать, какие силы действуют на шарик с зарядом q (пренебрегаем силой натяжения нити).
1. сила тяжести
2. Кулоновская сила, направленная по нити к шарику с зарядом q0 (т.к. заряды на них разноименные)
3. равнодействующая сила, направленная к центру окружности, лежащей в горизонтальной плоскости (шарик движется с центростремительным ускорением)
направляем ось OX в сторону ускорения, получаем (2 закон Ньютона):
OX: Fsinα = ma.
следовательно, a = Fsinα / m
при этом Кулоновская сила равна: F = k |q| |q0| / l^2
тогда a = k |q| |q0| sinα / m l^2.
2) так-с, нашли ускорение, теперь нужно связать с ним частоту. проведем следующий мысленный, рандомный вывод формул:
V = l / t = 2πR / T, где V - линейная скорость
заметим, что величина 1/T - это и есть частота обращения v. Тогда:
V = 2πR v.
теперь эту же самую скорость выведем другим способом:
a = V^2 / R => V = sqrt(2aR).
следовательно (приравниваем выражения):
sqrt(2aR) = <span>2πR v,
</span>
v = sqrt(2aR) / <span>2πR.
нам неизвестен только радиус. рассмотрим sin</span>α:
sinα = R / l => R = sinα l.
подставляем формулу ускорения и формулу радиуса:
v = sqrt(<span>k |q| |q0| sinα / m l^2) / 2</span>π l sinα,
v ≈ 1,4 Гц
A = (v - v₀)/t
так как v₀ = 0 и v = 36 км/ч = 10 м/с
t = v/a = 10/0,2 = 50 (c)
Ответ: за 50 секунд
Расстояние, пройденное телом , можно определить по формуле:
h=h0 + Vo·t - gtt/2.
ho-высота, с которой тело было отпущено, Vo- начальная скорость (=0 из условия), t-время движения, g-ускорение свободного падения (примем 10 м/с^2).
Скорость тела v=vo-gt=0-gt.
t=-v/g. Подставим в выражение для h:
h=ho+vot-g(-v/g)^2/2=ho-v^2/(2g)=20-100/20=20-5=15 м.