Obvod jednosmerného elektrického prúdu

ČO SPÔSOBUJÚ VOĽNÉ ELEKTRÓNY V LÁTKE?
V kovových vodičoch sú voľné pohyblivé častice s elektrickým nábojom vodivostné elektróny. . .
• Nakreslite schematicky kovový vodič s elektrickým prúdom, vykreslite v ňom niekoľko voľných elektrónov. Vyznačte v obrázku ľubovoľne smer elektrického prúdu vo vodiči a smer pohybu voľných elektrónov. •Vyjadrite vzťah medzi celkovým nábojom, ktorý prejde prierezom vodiča za určitý čas, týmto časom a elektrickým nábojom jedného elektrónu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vyjadrite vzťah medzi elektrickým prúdom vo vodiči, celkovým nábojom, ktorý prejde prierezom vodiča za určitý čas a týmto časom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vyjadrite vzťah medzi elektrickým napätím medzi koncami vodiča a elektrickým prúdom prechádzajúcim vodičom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vypočítajte, koľko elektrónov prešlo prierezom vodiča, ak ním prešiel náboj 30 C za 2 minúty?
• Vypočítajte veľkosť elektrického prúdu, ktorý prechádza za týchto podmienok vodičom. •Aké veľké napätie je na koncoch vodiča, ak jeho elektrický odpor je 15 ?

PREČO JE "ELEKTRICKÝ ODPOR" ODPOR?
Elektrický odpor je fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje vlastnosti látky z hľadiska jej schopnosti viesť elektrický prúd. . . •Nakreslite schematicky kovový vodič, vykreslite v ňom niekoľko zvyškov atómov v kryštálovej mriežke a voľných elektrónov. Vysvetlite podstatu elektrického odporu vodiča. •Ako závisí elektrický odpor vodiča od jeho parametrov? Vyjadrite tento vzťah veličinovou rovnicou, popíšte a vysvetlite ju. •Ako závisí elektrický odpor vodiča od jeho teploty? Svoje tvrdenie zdôvodnite. Vyjadrite vzťah medzi elektrickým odporom vodiča a zmenou jeho teploty veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vypočítajte, aký prierez má mať medený drôt potrebný na zhotovenie elektrického vedenia s dvoma vodičmi s dĺžkou 5 km, ak odpor vedenia nemá prekročiť hodnotu 5. Merný elektrický odpor medi je 1,8.10-8 .m. •Vyjadrite vzťah medzi hmotnosťou telesa, jeho objemom a hustotou látky, z ktorej je teleso, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Určite hmotnosť medi potrebnej na zhotovenie tohto vedenia, ak hustota medi je 8,9.103 kg.m-3. KEDY SA ŽIAROVKA OBYČAJNE VYPÁLI?
Volfrámové vlákno žiarovky je pri svietení zohriaté na pomerne veľkú teplotu, ktorá dosahuje hodnoty niekoľko tisíc stupňov Celzia. .
• Porovnajte pohyby atómov v kryštálovej mriežke kovu pri nižších a vysokých teplotách. •Ktorá elektrická fyzikálna veličina, charakterizujúca vlastnosti látky z elektrického hľadiska, mení svoju veľkosť so zmenou teploty? Vyjadrite vzťah medzi týmito veličinami veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. • Vyjadrite vzťah medzi elektrickým napätím na koncoch vodiča a elektrickým prúdom, ktorý vodičom prechádza, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. • Vláknom volfrámovej žiarovky s teplotou 2500 oC prechádza pri napätí 220 V elektrický prúd 0,5 A. Vypočítajte elektrický odpor vlákna v tomto stave, keď je žiarovka zapálená. • Pri zapnutí má volfrámové vlákno v žiarovke izbovú teplotu 20 oC. Vypočítajte elektrický odpor vlákna žiarovky pri tejto teplote. Teplotný súčiniteľ odporu volfrámu je 4,88.10-3K-1. • Vypočítajte veľkosť prúdu prechádzajúceho vláknom žiarovky pri jej zapnutí, ak napätie na nej je 220 V. •Vlákno žiarovky sa zvykne prepáliť buď v okamihu jej zapnutia, alebo vypnutia. Vysvetlite prečo.

PREČO CEZ SPÚŠŤAČ AUTOMOBILU PRETEKÁ VEĽKÝ PRÚD?
Pri zapnutí štartéra automobilu ním musí prechádzať pomerne veľký elektrický prúd, aby pretočil motorom automobilu. . .
• Čo je zdrojom elektrického prúdu pri štartovaní automobilu?
• Z akých častí sa skladá uzavretý elektrický obvod? Nakreslite jednoduchý elektrický obvod, kde štartér automobilu bude predstavovať spotrebič s elektrickým odporom.
• Z akých častí sa skladá výsledný odpor uzavretého elektrického obvodu?
• Vyjadrite vzťah medzi elektromotorickým napätím zdroja a elektrickým prúdom v uzavretom obvode veličinovou rovnicou. Ako sa táto závislosť nazýva? Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vypočítajte elektrický odpor štartéra automobilu, ak po zapnutí obvodu ním prechádza prúd 120 A. Elektrický zdroj má elektromotorické napätie 10 V a vnútorný odpor 0,06. •Vysvetlite situáciu, keď v elektrickom obvode nastane skrat. Aký veľký elektrický prúd by vtedy prechádzal obvodom, kde je elektrický zdroj z daného automobilu. MÔŽEME POUŽIŤ ZDROJ S VYŠŠÍM ELEKTROMOTORICKÝM NAPÄTÍM?
Na batérii vreckovej baterky je uvedené elektromotorické napätie 4,5 V a na žiarovke 3,5 V. . .
• Nakreslite jednoduchý elektrický obvod s baterkou, žiarovkou, vypínačom a spojovacími vodičmi. •Aké napätie ukáže voltmeter pripojený na nezaťažený elektrický zdro ?
• Aké napätie ukáže voltmeter pripojený na zaťažený elektrický zdroj? Ako sa nazýva rozdiel týchto napätí? Zapíšte tento rozdiel veličinovou rovnicou.
• Ktoré fyzikálne veličiny charakterizujú vonkajšiu a vnútornú časť elektrického obvodu? Vyjadrite vzťah medzi týmito veličinami veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vypočítajte svorkové napätie zdroja s elektromotorickým napätím 4,5 V, ak v obvode so žiarovkou s odporom 4 dáva elektrický prúd 0,8 A ? Výsledok výpočtu vysvetlite. •Porovnajte svietivosť tejto žiarovky so svietivosťou dvoch takých istých, zaradených sériovo k tomuto zdroju. Svoje tvrdenie zdôvodnite. •Porovnajte svietivosť tejto žiarovky so svietivosťou dvoch takých istých, zaradených paralelne k tomuto zdroju. Svoje tvrdenie zdôvodnite. V

ELEKTRICKEJ SIETI JE TO ZLOŽITEJŠIE
Sieť je zložitý elektrický obvod, pozostáva z viacerých jednoduchých uzavretých obvodov. . .
• Aké zákony platia v zloženom elektrickom obvode? Sformulujte ich znenie a zapíšte ich všeobecne veličinovou rovnicou. •Vyznačte v uvedenej sieti prúdy v jednotlivých vetvách siete. •Napíšte zákon platiaci pre jeden z uzlov siete. •Vyznačte smery napätí na elektrických zdrojoch v sieti. •Vyznačte v sieti smery spočítavania v dvoch ľubovoľných jednoduchých obvodoch siete. •Napíšte zákony platiace pre dva jednoduché obvody siete. •Vypočítajte veľkosti elektrických prúdov v jednotlivých vetvách siete pre parametre
Ue1 = Ue2 = 10 V
R1 = R2 = 20. Vnútorné odpory zdrojov zanedbajte. •Ako je potrebné opraviť smery elektrických prúdov, ak výsledná hodnota elektrického prúdu je záporná?
•Prečo nemá zmysel písať zákony pre obidva uzly v sieti? Vysvetlite. AKO SA PRISPÔSOBUJE ROZSAH VOLTMETRA MERANÉMU NAPÄTIU?
Pri meraní elektrického napätia niekedy potrebujeme odmerať väčšie napätie ako umožňuje rozsah voltmetra. . . •Nakreslite jednoduchý elektrický obvod so zdrojom napätia, žiarovkou, vypínačom a spojovacími vodičmi. •Ako zaraďujeme do obvodu voltmeter? Nakreslite do obvodu voltmeter, ktorý odmeria elektrické napätie na žiarovke. •Ako sa zmení elektrický prúd prechádzajúci žiarovkou po pripojení voltmetra do elektrického obvodu? Svoje tvrdenie zdôvodnite. •Ak chceme zmeniť rozsah voltmetra zaraďujeme do obvodu predradný rezistor. Nakreslite predradný rezistor do obvodu, vysvetlite jeho funkciu. •Vyjadrite vzťah medzi hodnotou elektrického odporu predradného rezistora, vnútorným odporom voltmetra a násobkom zmeny rozsahu voltmetra veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vypočítajte hodnotu predradného rezistora, ak chceme zväčšiť rozsah voltmetra s vnútorným odporom 1k z 3V na 60V.

AKO SA PRISPÔSOBUJE ROZSAH AMPÉRMETRA MERANÉMU PRÚDU?
Pri meraní elektrického prúdu niekedy potrebujeme odmerať väčšiu hodnotu prúdu, ako umožňuje rozsah ampérmetra. . . •Nakreslite jednoduchý elektrický obvod so zdrojom napätia, spotrebičom, vypínačom a spojovacími vodičmi. •Ako zaraďujeme do obvodu ampérmeter? Nakreslite do obvodu ampérmeter, ktorý odmeria elektrický prúd prechádzajúci žiarovkou. •Ako sa zmení elektrický prúd prechádzajúci žiarovkou po pripojení ampérmetra do elektrického obvodu? Svoje tvrdenie zdôvodnite. •Ak chceme zmeniť rozsah ampérmetra, zaraďujeme do obvodu bočník. Nakreslite bočník do obvodu, vysvetlite jeho funkciu. •Vyjadrite vzťah medzi hodnotou elektrického odporu bočníka, vnútorným odporom ampérmetra a násobkom zmeny rozsahu ampérmetra veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vypočítajte hodnotu odporu bočníka, ak chceme zväčšiť rozsah ampérmetra s vnútorným odporom 0,2 z 50mA na 1A.
AKÁ JE ÚČINNOSŤ ELEKTRICKÉHO VARIČA?
Ak zohrievame vodu elektrickým varičom, vo variči nastáva premena energie a medzi varičom a vodou výmena energie. . .
• Vyjadrite vzťah medzi teplom prijatým vodou pri jej zohrievaní, hmotnosťou tejto vody a zmenou jej teploty veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. • Vyjadrite vzťah medzi hustotou látky, z ktorej je teleso, hmotnosťou telesa a jeho objemom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. • Vypočítajte teplo, ktoré musí prijať voda s objemom 4 l, ak sa má zohriať z 20 oC na 100 oC. Merná tepelná kapacita vody je 4180 J.kg-1.K-1. • Vyjadrite vzťah medzi výkonom variča, odovzdanou energiou varičom a časom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. • Aký je výkon elektrického variča, ak sa zohriatie vody za uvedených podmienok uskutoční za 30 minút?
• Vyjadrite vzťah medzi účinnosťou premeny energie, príkonom variča a jeho výkonom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. • Vypočítajte účinnosť variča pri tomto zohrievaní, ak jeho príkon je 800 W. • Vysvetlite, kde sa spotrebuje ostatná energia, ktorá chýba do 100% účinnosti variča.

AK ZABUDNEME VYPNÚŤ ŽIAROVKU, NIEČO NÁS TO STOJÍ.
Občas sa stane, že pri odchode z domu zabudneme vypnúť žiarovku. . . •Na žiarovke je údaj 100 W. Vysvetlite, čo tento údaj znamená. •Vyjadrite vzťah medzi príkonom žiarovky, celkovou spotrebovanou energiou a časom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vypočítajte hodnotu spotrebovanej elektrickej energie 100 W žiarovkou, ak zbytočne svietila 24 h. •Spotreba elektrickej energie sa udáva v jednotkách 1 kWh.
Uveďte prevodný vzťah medzi jednotkami energie Joule a kWh. •Koľko zaplatíte za zbytočné svietenie, ak 1 kWh elektrickej energie stojí 0,87 Sk?
• Vyjadrite vzťah medzi potenciálnou energiou telesa, jeho hmotnosťou a výškou nad povrchom Zeme veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. • Vypočítajte hmotnosť vody, ktorá by sa s využitím tejto energie dala vyčerpať čerpadlom do výšky 10 m, ak predpokladáme jeho 100% účinnosť. •