Тест по физике 11 класс: переменный электрический ток

Что нужно знать

Переменный электрический ток — это электрический ток, сила и направление которого периодически изменяются со временем. В школьном курсе рассматривается гармонический переменный ток, который изменяется по закону I = Iₘ cos(ωt), где Iₘ — амплитуда силы тока (А), ω — циклическая частота (рад/с), t — время (с). Основными характеристиками переменного тока являются период T (с), частота ν (Гц) и амплитуда. Период и частота связаны соотношением T = 1 / ν, а циклическая частота определяется формулой ω = 2πν. Напряжение в цепи также периодически изменяется: U = Uₘ cos(ωt), где Uₘ — амплитуда напряжения (В). Для переменного синусоидального тока действующая сила тока определяется формулой I = Iₘ / √2, а действующее напряжение — U = Uₘ / √2; эти значения показывают, какой постоянный ток или напряжение выделяли бы такую же мощность на резисторе. В бытовых электрических сетях используется переменный ток с частотой 50 Гц, поэтому его направление меняется 100 раз в секунду. Например, переменный ток используется для питания бытовых приборов: ламп, телевизоров и холодильников. Типичная ошибка учеников — путать амплитудное и действующее значения силы тока и напряжения: например, напряжение 220 В в бытовой сети является действующим, а не амплитудным значением.

Тест: 12 вопросов

Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.

  1. 1. Что называют переменным электрическим током?

    • Электрический ток, сила которого постоянна, а направление периодически изменяется
    • Электрический ток, сила и направление которого периодически изменяются со временем
    • Электрический ток, направление которого всегда совпадает с направлением движения электронов
    • Электрический ток, который возникает только при замкнутой цепи с постоянным напряжением
    Переменный ток периодически изменяется по величине и направлению. В отличие от постоянного тока, он не сохраняет неизменное направление.
  2. 2. В каких единицах измеряется частота переменного электрического тока?

    • В амперах (А)
    • В секундах (с)
    • В герцах (Гц)
    • В вольтах (В)
    Частота показывает количество полных колебаний за одну секунду. Единица частоты в СИ — герц (Гц).
  3. 3. Что показывает действующее значение силы переменного тока?

    • Максимальную силу тока за один период
    • Среднее арифметическое мгновенных значений силы тока за один период
    • Количество изменений направления тока за одну секунду
    • Силу постоянного тока, выделяющего на резисторе такую же мощность, как данный переменный ток
    Действующее значение характеризует тепловое действие переменного тока и соответствует силе постоянного тока, создающего такую же мощность на том же сопротивлении.
  4. 4. Как изменяется направление синусоидального переменного тока в течение одного периода?

    • Изменяется два раза
    • Изменяется один раз
    • Не изменяется
    • Изменяется четыре раза
    За один полный период синусоидальный ток проходит через два нулевых значения, меняя направление при каждом переходе через ноль.
  5. 5. Какой период имеет переменный ток с частотой 50 Гц?

    • 0,05 с
    • 0,02 с
    • 0,2 с
    • 2 с
    Используем формулу T = 1 / ν. T = 1 / 50 = 0,02 с.
  6. 6. Амплитуда силы переменного тока равна 10 А. Чему равно её действующее значение?

    • 14,14 А
    • 10 А
    • 7,07 А
    • 5 А
    Для синусоидального тока I = Iₘ / √2. I = 10 / 1,414 ≈ 7,07 А.
  7. 7. Какова амплитуда синусоидального напряжения, если его действующее значение равно 220 В?

    • 440 В
    • 220 В
    • 110 В
    • 311 В
    Используем формулу Uₘ = U√2. Uₘ = 220 · 1,414 ≈ 311 В.
  8. 8. Какова циклическая частота переменного тока, если его частота равна 50 Гц? Принять π = 3,14.

    • 314 рад/с
    • 628 рад/с
    • 50 рад/с
    • 157 рад/с
    Циклическая частота определяется формулой ω = 2πν. ω = 2 · 3,14 · 50 = 314 рад/с.
  9. 9. Какое значение силы тока показывает амперметр переменного тока, если амплитуда синусоидального тока равна 14,14 А?

    • 14,14 А
    • 10 А
    • 28,28 А
    • 7,07 А
    Амперметр переменного тока показывает действующее значение. I = Iₘ / √2 = 14,14 / 1,414 = 10 А.
  10. 10. Почему в бытовой электрической сети используют переменный ток?

    • Потому что его направление никогда не меняется
    • Потому что он не нагревает проводники
    • Потому что переменный ток можно эффективно передавать на большие расстояния с помощью трансформаторов
    • Потому что он всегда имеет большую силу, чем постоянный ток
    Переменное напряжение можно повышать и понижать с помощью трансформаторов. Это позволяет уменьшать потери энергии при передаче электричества.
  11. 11. Какой ток используется для питания обычных бытовых электроприборов от электрической сети в России?

    • Переменный ток с постоянным направлением движения зарядов
    • Постоянный ток частотой 50 Гц
    • Постоянный ток с напряжением 12 В
    • Переменный синусоидальный ток частотой 50 Гц
    В бытовой электрической сети России используется переменный ток стандартной частоты 50 Гц. Его направление и величина периодически изменяются.
  12. 12. Переменный ток изменяется по закону I = 4 cos(100πt). Чему равна амплитуда силы тока?

    • 4 А
    • 200π А
    • 2 А
    • 100π А
    Сравниваем уравнение I = 4 cos(100πt) с общей формулой I = Iₘ cos(ωt). Коэффициент перед косинусом является амплитудой, поэтому Iₘ = 4 А.