Zestaw zadań: prąd elektryczny stały dla IFT
1. Rozwiąż zadania
1.1 Omówić podstawowe prawa rządzące przepływem prądu stałego a) prawo Ohma;
b) prawa Kirchhoffa.
1.2 Wyprowadzić wzór na opór elektryczny:
a) oporników połączonych szeregowo;
b) oporników połączonych równolegle.
1.3 Dwie żarówki o mocach P1 i P2 na napięcie U połączono szeregowo. Obliczyć opór zastępczy tego układu.
1.4 Jednakowe oporniki o oporze R każdy połączono jak na rysunku poniżej. Obliczyć opór zastępczy układu pomiędzy punktami AB oraz BC.
1.5 Obliczyć opór zastępczy układu oporników (o jednakowej wartości oporu R) połączonych jak na poniższych rysunkach:
a)
b)
1.6 Dwie grzałki o mocach P1 i P2 (P2> P1) na napięcie U połączono szeregowo. Jaki opornik R należy dołączyć szeregowo do grzałek, by można je było bezpiecznie włączyć do sieci o napięciu 2U?
1.7 Żarówka na napięcie U jest zasilana z sieci o napięciu U1 = 2U za pomocą opornika o oporze R, włączonego potencjometrycznie. Gdzie należy ustawić suwak, aby żarówka pobierała nominalną moc P? Obliczyć stosunek a/l, gdzie l jest długością opornika zaś a jest odległością suwaka od brzegu
opornika.
1.8 Do mikroamperomierza o oporze wewnętrznym r dołączono równolegle opór R i włączono do obwodu.
Jakie było natężenie prądu I w obwodzie, jeżeli wskazanie mikroamperomierza wynosiło Ia?
1.9 Jaką średnicę powinien mieć przewodnik miedziany o długości l1, aby miał taki sam opór jak przewodnik miedziany o długości l2 oraz o średnicy d2?
A
B C
1.10 Znaleźć takie dwa opory x i y, aby połączone szeregowo dawały wypadkowy opór R, połączone zaś równolegle dawały opór wypadkowy r. Podać warunek rozwiązalności zadania.
1.11 Jaką SEM ma bateria o wewnętrznym oporze R, jeżeli daje prąd o natężeniu I przy napięciu na zaciskach U?
1.12 Wyprowadzić wzór na natężenie płynącego przez opór zewnętrzny prądu, jeżeli opór ten spina baterię n ogniw, każde o sile elektromotorycznej E i oporze wewnętrznym R w następujących przypadkach:
a) gdy ogniwa są połączone szeregowo, b) gdy ogniwa są połączone równolegle.
1.13 Wyznaczyć zależność mocy wydzielanej na oporze zewnętrznym Rz zamykającym obwód, w którym znajduje się źródło o SEM E i oporze wewnętrznym Rw, od wartości oporu zewnętrznego. Wyznaczyć wartość oporu zewnętrznego, dla którego moc osiąga maksimum. Obliczyć wartość mocy maksymalnej (problem dopasowania).
1.14 Ile (co najmniej) ogniw, każde o SEM E i oporze wewnętrznym R, należy połączyć szeregowo, aby w przewodniku o oporze Rz, który spina tę baterię ogniw, można było otrzymać prąd o natężeniu I.
Jakie natężenie prądu można w tych warunkach otrzymać?
1.15 Kiedy należy połączyć n ogniw, każde o SEM E i oporze wewnętrznym R, szeregowo, a kiedy równolegle, jeżeli bateria ogniw spięta zewnętrznym oporem Rz ma dawać największe natężenie prądu?
1.16 Mamy n ogniw, każde o SEM E i oporze wewnętrznym R. Jakie połączenie tych ogniw jest najbardziej odpowiednie, aby po spięciu uzyskanej w ten sposób baterii oporem zewnętrznym Rz
popłynął przez ten opór możliwie największy prąd? Ile wynosi wtedy opór wewnętrzny baterii?
