9. Prąd elektryczny

Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki www.fizyka.mnet.pl
1
Pełne rozwiązania wszystkich zadań znajdują się w książce:
„Jak rozwiązywać zadania z fizyki”. Informacje o książce
możesz uzyskać przysyłając e-mail na adres:
[email protected]
9. Prąd elektryczny
9.1. Natężenie prądu, opór, napięcie 9
01. Oblicz opory zastępcze połączeń oporów przedstawionych za pomocą schematów:
I)
II)
R
R
R
R
R
R
R
0.2T Oblicz opory zastępcze połączeń oporów przedstawionych za pomocą schematów:
IIII
)
A
IV)
II
R1
R2
B
C
A
R3
R1
R2
B
D
03.T Oblicz opór zastępczy układu oporów
przedstawionych na schemacie. Opory R są jednakowe
i wynoszą 2Ω, opór R 0 =7Ω.
C
R3
R4
D
R
R
R0
R
R
04.TT Oblicz opór przewodnika utworzonego przez krawędzie sześcianu, z których każda ma
opór R.
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki www.fizyka.mnet.pl
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki www.fizyka.mnet.pl
2
05. Opór żarówki w temperaturze 20ºC wynosi 2Ω, po rozżarzeniu zaś 20,35Ω. Jaka jest
temperatura włókna żarówki jeżeli współczynnik temperaturowy oporu właściwego materiału
włókna wynosi 0,004
1
?
C
0
06. Oblicz opór przewodnika, w którym po przyłożeniu napięcia 12V, w czasie 2s przez
poprzeczny przekrój przepływa ładunek 4C.
07. Ile elektronów przepływa w ciągu 1s przez poprzeczny przekrój przewodnika, w którym
płynie prąd o natężeniu 1A? Ładunek elementarny wynosi: e= 1,6·10-19 C
08. Dwa przewody o jednakowych masach wykonane są z tego samego materiału. Pierwszy z
nich ma średnicę dwa razy mniejszą od drugiego. Ile razy opór pierwszego przewodu jest
większy od oporu drugiego ?
09. Przewodnik o oporze 27Ω przecięto na trzy równe części i połączono je równolegle.
Oblicz opór otrzymanego układu.
9.2. Prawo Ohma, prawa Kirchhoffa 8
01.TT Oblicz opór zastępczy układu oraz natężenie prądu płynącego przez każdy opornik
gdy SEM źródła wynosi ε a opór każdego opornika R.
R
R
I
+
R
I2
I4
I1
ε
I3
R
R
I
R
R
I2
R
02.T W obwodzie przedstawionym na schemacie natężenie prądu
I1
wynosi I=6A a opory są odpowiednio równe R 1 =3Ω i R 2 =5Ω.
Oblicz natężenia prądów płynących w poszczególnych gałęziach A
I2
i napięcia na opornikach. Ile wynosi siła elektromotoryczna
I
źródła?
R
R1
B
R2
ε
03.T Dwa różne ogniwa o siłach elektromotorycznych ε 1 = 1,5V i ε 2 = 1,2V oraz o oporach
wewnętrznych r1 = 0,5Ω i r2 = 1,0Ω połączono ze sobą równolegle i do takiej baterii dołączono
odbiornik o oporze R = 1,6Ω . Oblicz natężenie prądów płynących przez każde z ogniw oraz
przez odbiornik.
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki www.fizyka.mnet.pl
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki www.fizyka.mnet.pl
3
04.TT Oblicz natężenie prądów w poszczególnych odbiornikach oraz opór zastępczy układu,
jeśli do sieci włączamy wszystkie możliwe kombinacje par zacisków ABCD, a natężenie prądu
dopływającego do układu wynosi I.
r
2r
I1
C
I3
I5
I
A
r
I2
r
B
r
I
I4
D
05.T Oblicz napięcie wskazywane przez woltomierz jeżeli napięcie między punktami A i B
wynosi 160 V.
R1=3Ω
R2=7Ω
V
A
B
R3=20Ω
06. W obwodzie przedstawionym na schemacie napięcie zasilające obwód wynosi 60V a
opory są odpowiednio równe R 1 =30Ω , R 2 =20Ω i R 3 =10Ω. Oblicz napięcie na drugim
oporniku.
07.T Jakie są wskazania mierników w obwodzie przedstawionym na rysunku? Jaki ładunek
zgromadził się na kondensatorze?
ε = 6V
Rw = 1Ω
C = 2 µF
R1 = 1Ω
A2
V
R2 = 3Ω
A1
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki www.fizyka.mnet.pl
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki www.fizyka.mnet.pl
4
08.T Oblicz natężenie prądu płynącego przez amperomierz w obwodzie przedstawionym na
schemacie.
9.3. Praca i moc prądu 12
01.T Elektrowóz ciągnie po poziomym torze pociąg o łącznym ciężarze Q = 6 ⋅ 106 N z
prędkością V = 60km / h . Oblicz natężenie prądu zasilającego ten elektrowóz, jeżeli pracuje on
pod napięciem U = 3000V , a współczynnik oporu ruchu wynosi f = 0,05 . Sprawność
elektrowozu wynosi 80%.
02. Oblicz ilość ciepła, jaka wydzieli się w ciągu 1s wokół przewodnika miedzianego o
długości 100m i średnicy 4mm, przez który płynie prąd o natężeniu 10A. Opór właściwy
miedzi wynosi 1,72⋅10-8Ω⋅m.
R1=3Ω
03.T Oblicz, jaki ładunek przepłynie przez poprzeczny
przekrój przewodnika w punkcie A w ciągu 1 godziny.
Jaką pracę wykona prąd w tym czasie?
R2=5Ω
R3=7Ω
R4=6Ω
R4=4Ω
U=12V
A
04.T W obwodzie przedstawionym na rysunku amperomierz wskazuje I = 2 A . Oblicz moc
ε=120V
wydzieloną na oporze R 1.
–
+
I1
R1
A
R3 =30Ω
I2
R2 =60Ω
I
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki www.fizyka.mnet.pl
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki www.fizyka.mnet.pl
5
B
05.TT Połączono odbiorniki o oporach R 1 =3Ω, R 2 =1Ω, R 3
=5Ω, R 4 =4Ω,tak, jak pokazuje rysunek. Oblicz opór zastępczy
pomiędzy punktami: a) A i B, b) B i C, c) A i C. Oblicz natężenie
prądu w każdym odbiorniku i napięcie na każdym z nich w
przypadku a), jeśli do zacisków A i B doprowadzone jest napięcie
3,6V. Jaka będzie wówczas moc wydzielona w każdym
odbiorniku ?
R2
R1
C
D
R3
R4
A
06.T Cztery żarówki przystosowane do napięcia U 1 =100V każda zostały włączone do źródła
prądu o napięciu U 2 =220V, jak wskazuje rysunek. Jaka jest moc pobieranego prądu przez
żarówki oraz jakie istnieje napięcie między punktami A
P1=40
A P2=60
i B w obwodzie? Moce żarówek przedstawione na
rysunku są znamionowe a opory żarówek stałe.
I
1
I
C
I2
P2=60
B
P1=40
07.T Kuchenka elektryczna ze spiralką pracuje pod napięciem U 1 = 220V z mocą P=150W.
Jak zmienić długość spirali, aby kuchenka pracowała nadal z tą samą mocą, lecz pod napięciem
U 2 =110V? Jak długo po przerobieniu kuchenki trwałoby zagotowanie 1litra wody licząc od
t 1 =25ºC ?
08.T Pokój jest oświetlony żarówką o mocy P. Do sieci włączono piecyk o mocy P 1 . Oblicz,
o ile zmieni się napięcie na żarówce, jeżeli napięcie sieci wynosi U, a opór elektryczny
przewodów doprowadzających do pokoju wynosi R.
09. Oblicz, jaka moc wydziela się na trzecim
oporniku w obwodzie przedstawionym na schemacie,
gdy napięcie zasilające obwód wynosi 60V a opory są
odpowiednio równe R 1 =30Ω, R 2 =20Ω i R 3 =10Ω.
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki www.fizyka.mnet.pl
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki www.fizyka.mnet.pl
6
10.T Do żarówki o mocy 10W podłączono napięcie 24V. Oblicz:
a) natężenie prądu płynącego przez żarówkę,
b) opór żarówki,
c) jak zmieni się moc wydzielona na tej żarówce, gdy podłączymy ją do napięcia 12V
zakładając, że jej opór jest stały.
11. Grzejnik elektryczny o oporze 20Ω zużywa kilowatogodzinę energii elektrycznej w ciągu
30 minut. Oblicz:
a) moc grzejnika,
b) natężenie prądu, który przez niego płynie.
12.T Mamy dwie identyczne grzałki. Za pomocą jednej grzałki doprowadzamy do wrzenia
pewną ilość wody w czasie t 1 = 5min . Ile czasu potrzeba, aby ( zaniedbując straty) doprowadzić
do wrzenia tę samą ilość wody za pomocą dwóch grzałek połączonych:
a) szeregowo;
b) równolegle.
Pełne rozwiązania wszystkich zadań znajdują się w książce:
„Jak rozwiązywać zadania z fizyki”. Informacje o książce
możesz uzyskać przysyłając e-mail na adres:
[email protected]
Grzegorz Kornaś – Zadania z fizyki www.fizyka.mnet.pl