prad elektryczny-zadania-odpowiedzi.doc

(121 KB) Pobierz
II

II.PRĄD ELEKTRYCZNY

1. Przez przewodnik płynie prąd o natężeniu 2A.Jaki ładunek przepływa przez poprzeczny przekrój tego przewodnika w ciągu 1min.?

 

I=2A
t=1min=60s
q=?
q=I*t=2A*60s=120As=120C

 

 

2. Akumulator samochodowy ma pojemność 45 Ah. Jaki ładunek wyrażony w kulombach jest zgromadzony w akumulatorze?

 

1 Ah = 3600 C
45 Ah = 45 razy 3600 = 162000C

3. Podczas uderzenia pioruna natężenie prądu może wynosić ok.10 000A, a czas wyładowania ok. 0,01s. Oblicz jaki ładunek przepłynie w tym czasie między chmurą i Ziemią.

 

I=10000A
t=0,01s
q=?
q=I*t=10000A*0,01s=100As=100 C

4. W piorunie przepłynął ładunek 60 C w czasie 10-2 s. Oblicz natężenie prądu, jaki przepłynął w czasie tego wyładowania? Jaka wówczas wydzieliła się energia jeżeli napięcie między chmurą a Ziemią wynosiło 106 V? 

 

I = Q/t

I = 6000A

E=U*I*t = 6000A*106V*10^-2s = 6360 J



5. Przez spiralę grzejną podłączoną do napięcia 230V przepłynął ładunek 40C w czasie 10s.
a) jakie było natężenie prądu w spirali?
b) ile wydzieliło się ciepła w spirali?
c) jaka była moc prądu płynącego w spirali? 

 

a) I = q/t = 40C / 10s = 4A
b) W = U*I*t = 230 * 4 * 10 = 9200J
c) P = U*I = 230 *4 = 920W

6. Jakie jest natężenie prądu płynące przez żarówkę o mocy 100W, włączonej do sieci o napięciu 230V?

 

I = ?
P = 100 W
U = 230 V

P = U*I
I = P/U
I = 100 W/230V
I = około 0,4 A

Odp: Natężenie prądu wynosi około 0,4 A.

7. Domowy licznik energii elektrycznej wykazał po upływie jednej doby wzrost wskazań o 1,2 kWh. Ile wynosiła średnia moc prądu w ciągu tej doby?

 

P- średnia moc prądu
W - energia pobrana = 1,2 kWh
t - czas poboru energii = 24 h
P = W/t = 1,2 / 24 = 0,05 kW = 50 W

 

 


8. Żarówka w ciągu 2 godzin pobrała 200 kWh energii elektrycznej. Jaka była moc żarówki?

 

t=2h
W=200kWh
P=W/t
P=200kWh/2h
P=100kW


9. Jaka może być maksymalna moc urządzeń elektrycznych włączonych do instalacji domowej o napięciu 230V, jeżeli automatyczny bezpiecznik wyłącza dopływ prądu przy wartości natężenia 16A?

 

U = 230 V

I = 16 A

P = ?

 

P = U * I 

P = 230 V * 16 A = 3680 W = 3,68 kW



10. Oblicz ile energii ( w kWh i J) zużyje żarówka o mocy 100W, pozostawiona przez 14 dni niepotrzebnego świecenia. Ile to będzie kosztować? Cenę 1 kWh odczytaj z rachunku za energię elektryczną

 

Dane:
P = 100W = 0,1 kW
t = 14 × 24 h = 336 h
koszt 1 kWh wynosi 52 gr wg. informacji które podaje placówka energetyczna)
Rozw.:
E = W = P × t = 0,1 kW × 336 h = 33,6 kWh
33,6 kWh × 52gr/kWh = 1747,2 gr = 17,472 zł

.11. Oblicz napięcie zasilające silnik poruszający windę o łącznym ciężarze wraz z pasażerami 6000 N, która pokonuje 1 piętro (3m) w czasie 3s. Natężenie pobieranego prądu wynosi 15A. Zakładamy 100% sprawność silnika, oraz że winda porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.

 

F=6000N

s=3m

t=3s

I=15A

 

W=F·s

W=6000N·3m=18000J

 

W=U·I·t

U=W/I·t

U=18000J/15A·3s=400V

 

Odp.: Napięcie to 400V.

 



12. Podczas uderzenia pioruna U pomiędzy Ziemią i chmurą może dochodzić do 106V. Przepływający ładunek może mieć wartość do 100C. Oblicz ile wody o temperaturze 200C można zagotować, wykorzystując tę energię. (cwody=4200 J/(kgK))

13. Jakie jest natężenie prądu płynącego przez uzwojenie silnika tramwajowego dającego siłę ciągu F=1200N, jeżeli napięcie sieci U=600V, a tramwaj porusza się ze stałą prędkością v=36km/h? Straty energii wynoszą 20%.

14. Oblicz opór elektryczny grzałki, jeżeli przez tę grzałkę włączoną do napięcia 230V płynie prąd o natężeniu 5A? Oblicz moc wydzielaną na grzałce.

15. Która z dwóch żarówek o mocy 100W czy 40W, dostosowanych do napięcia 230V, ma mniejszy opór elektryczny?

 

P1=100W
P2=40W
U=230V
R1=?
R2=?
--------------------------------------------------------------------
P=U*I ale I=U/R stąd P=U²/R
R=U²/P
R1=U²/P1=230²/100=529Ω
R2=U²/P2=230²/40=1322,5Ω
żarówka 100W ma mniejszy opór elektryczny

16. Kuchenka elektryczna przy napięciu 220V ma moc 1000W. Jaka będzie jej moc, gdy podłączymy ją do źródła napięcia 110V? Zakładamy, że opór kuchenki jest stały.

17. Jak zmieni się moc wydzielana na odbiorniku energii elektrycznej jeżeli początkowe napięcie zasilające zmniejszymy dwukrotnie?

18. Oświetleniowy zestaw choinkowy liczy 50 jednakowych żarówek. Jakie jest napięcie na każdej żarówce?

19. Ile razy wzrośnie ogólny opór układu dwóch jednakowych oporników, jeżeli ich połączenie równoległe zastąpić szeregowym?

 

połączenie równoległe
1/Rz=1/R+1/R=2/R
1/Rz=2/R opór zastęczy Rz=0,5R R-opór jednego opornika
Przy szeregowym Rz=2R
n=2R:0,5R=4 wzrośnie 4 razy



20. Opór dwóch równolegle połączonych oporników wynosi 4W. Jeżeli opór jednego z nich wynosi 12W to jaki opór będą miały te opory połączone szeregowo?

 




21. Jak połączyć cztery jednakowe opory, o oporze elektrycznym 3W każdy, aby otrzymać opór zastępczy układu

równy 5W. Narysuj schemat układu.

22. Przez dwa oporniki o oporach 3W i 6W, połączone równolegle, przepływa prąd o natężeniu 1A.
a) na którym oporniku wydziela się większa moc?
b) do jakiego napięcia są podłączone te oporniki?

23. Jaki będzie opór zastępczy 5 oporników, o oporze 10kW każdy, połączonych:
a)szeregowo
b)równolegle.

...............................................................................................................................................................................................

odpowiedzi

1. Przez przewodnik płynie prąd o natężeniu 2A.Jaki ładunek przepływa przez poprzeczny przekrój tego przewodnika w ciągu 1min.?
Korzystamy z wzoru na natęzenie prądu
I=Q/t
gdzie 
I - natęzenie prądu
Q - ładunek elektryczny
t - czas przepływu
Dane:
I=2A
t=1min=60s
Obliczyć 
Q=?
Rozwiązanie
I=Q/t
Q=I*t
Q=2A*60s
Q=120 C /kulombów/

3. Podczas uderzenia pioruna natężenie prądu może wynosić ok.10 000A, a czas wyładowania ok. 0,01s. Oblicz jaki ładunek przepłynie w tym czasie między chmurą i Ziemią.
Rozwiązujemy bardzo podobnie jak poprzednie zadanie
Dane:
I=10000A
t=0,01s
Obliczyć
Q
Rozwiązanie 
Q=I*t
Q=10000A*0,01s
Q=100 C

20. Opór dwóch równolegle połączonych oporników wynosi 4W. Jeżeli opór jednego z nich wynosi 12W to jaki opór będą miały te opory połączone szeregowo?
obliczamy wartość R2 w połączeniu równoległym ze wzoru
1/Rc=1/R1 + 1/R2
Rc=4Ω
R1=12Ω

1/R2=1/Rc - 1/R1
1/R2=1/4 - 1/12
1/R2=3/12 - 1/12
1/R2=2/12=1/6

R2=6Ω

Obliczamy opór całkowity w połączeniu szeregowym
Rc=R1 + R2
Rc= 12Ω + 6Ω
Rc=18Ω

23. Jaki będzie opór zastępczy 5 oporników, o oporze 10kW każdy, połączonych:
a)szeregowo
b)równolegle.

a) R1=R2=R3=R4=R5=R= 10kΩ
Rc w połączeniu szeregowym
Rc=R1+R2+R3+R4+R5
Rc=5*R
Rc=5*R
Rc=50kΩ

b)
1/Rc =1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4 + 1/R5
1/RC = 5/R
1/Rc = 5/10
Rc=10/5
Rc= 2 kΩ 

Odpowiedź
opór zastępczy w połączeniu
szeregowym wynosi 50kΩ
równoległym wynosi 2 kΩ

 

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

Zad1
Główne wyładowania pioruna trwa ok.0,001s.Jaki ładunek przenosi wyładowanie główne,jeżeli przyjmiemy, że średnie nateżenie prądu było równe 20kA?

Zad2
Akumulatory uzywane jako rezerwowe źródło zasilania w małych systemach alarmowych chroniących np.sklepy mają zwykle pojemnośc 7,2Ah.Po jakim czasie wyczerpie się akumulator po odcięciu od sieci energetycznej, jeżeli system pobiera w stanie czuwania prąd o natężeniu 50mA.

zad3
Akumulator samochodowy został naładowany prądem o średnim natężeniu 3A w czasie 20 godziny.JAk sdługon mozna czerpać z niego prąd o natężeniu 0,5A

Zad4
Przez grzałke w ciągu 5 minut przepłynął ładunek 150 C.
Oblicz:
a-wartość natężenia prądu elektrycznego płynącego przez grzejnik,
b-wartość wydzielonej w niej energii, jeżeli do jej końców przyłożone było napięcie 220V.

Zad5
Przez grzałkę dostosowaną do napięcia 220V przepłynął ładunek elektryczny 40C.Przez inna grzałke dostosowana do tego samego napięcia przepływa prąd o natężeniu 2A przez 10s.Która z grzałek dostarczyła wodzie(przez cieplny przepływ energii) więcej energii i ile razy.

................................................................................................................................................................................................

odpowiedzi

 

1)
t=0,001s
I=20kA=20000A
Q-?
Q=I*t=20000*0,001=20As=20C
2)
Q=7,2Ah
I=50mA=0,05A
t=?
Q=I*t
t=Q/I=7,2/0,05=144h
3)
I=3A
t=20h
I1=0,5A
t1=?
Q=I*t=3*20=60Ah
t1=Q/I1=60/0,5=120h
4)
t=5min=300s
Q=150C
U=220V
I=?
W=?
Q=I*t
I=Q/t=150/300=0,5A
W=U*I*t=220*0,5*300=33000J=33kJ
5)
U=220V
Q=40C
I=2A
t=10s
W1=U*Q=220*40=8800J
W2=U*I*t=220*2*10=4400J
Pierwsza grzałka dwukrotnie więcej

 

 

 

 

 

 

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

 

2 . Dany jest schemat.

a)      

 

R1

b)       Jakie to jest połączenie odbiorników?

c)      

 

A1

d)       Jakie jest wskazanie woltomierza  V?

e)       Oblicz wskazania amperomierzy  A1 oraz A2 , czyli natężenia prądów I1 oraz  I2

f)       

 

R2

g)      

 

A2

h)       Jakie jest natężenie prądu w części głównej  I ?

i)        Oblicz opór zastępczy

 

Opory odbiorników wynoszą  R1= 100Ω  oraz  R2 = 200Ω

napięcie  źródła U= 400 V

 

 

U

 

 

 

3.  Dany jest schemat.

a)       Jakie to jest połączenie odbiorników?

b)       Oblicz opór  zastępczy

c)      

 

R1

d)      

 

R2

e)       Oblicz wskazanie amperomierza

f)        Jakie jest wskazanie woltomierza ?

g)       Oblicz napięcie między zaciskami odbiornika o oporze R2 ...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin