Obvod jednosmerného elektrického prúdu

Obvod jednosmerného elektrického prúdu

CO SPÔSOBUJÚ VOLNÉ ELEKTRÓNY V LÁTKE?

V kovových vodicoch sú volné pohyblivé castice s elektrickým nábojom vodivostné elektróny...

• Nakreslite schematicky kovový vodic s elektrickým prúdom, vykreslite v nom niekolko volných elektrónov. Vyznacte v obrázku lubovolne smer elektrického prúdu vo vodici a smer pohybu volných elektrónov.
• Vyjadrite vztah medzi celkovým nábojom, ktorý prejde prierezom vodica za urcitý cas, týmto casom a elektrickým nábojom jedného elektrónu velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vztah medzi elektrickým prúdom vo vodici, celkovým nábojom, ktorý prejde prierezom vodica za urcitý cas a týmto casom velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vztah medzi elektrickým napätím medzi koncami vodica a elektrickým prúdom prechádzajúcim vodicom velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypocítajte, kolko elektrónov prešlo prierezom vodica, ak ním prešiel náboj 30°C za 2 minúty?
• Vypocítajte velkost elektrického prúdu, ktorý prechádza za týchto podmienok vodicom.
• Aké velké napätie je na koncoch vodica, ak jeho elektrický odpor je 15?

PRECO JE "ELEKTRICKÝ ODPOR" ODPOR?

Elektrický odpor je fyzikálna velicina, ktorá charakterizuje vlastnosti látky z hladiska jej schopnosti viest elektrický prúd...

• Nakreslite schematicky kovový vodic, vykreslite v nom niekolko zvyškov atómov v kryštálovej mriežke a volných elektrónov. Vysvetlite podstatu elektrického odporu vodica.
• Ako závisí elektrický odpor vodica od jeho parametrov? Vyjadrite tento vztah velicinovou rovnicou, popíšte a vysvetlite ju.
• Ako závisí elektrický odpor vodica od jeho teploty? Svoje tvrdenie zdôvodnite. Vyjadrite vztah medzi elektrickým odporom vodica a zmenou jeho teploty velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypocítajte, aký prierez má mat medený drôt potrebný na zhotovenie elektrického vedenia s dvoma vodicmi s dlžkou 5 km, ak odpor vedenia nemá prekrocit hodnotu 5. Merný elektrický odpor medi je 1,8.10-8 .m.
• Vyjadrite vztah medzi hmotnostou telesa, jeho objemom a hustotou látky, z ktorej je teleso, velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Urcite hmotnost medi potrebnej na zhotovenie tohto vedenia, ak hustota medi je 8,9.103 kg.m-3.

KEDY SA ŽIAROVKA OBYCAJNE VYPÁLI?

Volfrámové vlákno žiarovky je pri svietení zohriaté na pomerne velkú teplotu, ktorá dosahuje hodnoty niekolko tisíc stupnov Celzia...

• Porovnajte pohyby atómov v kryštálovej mriežke kovu pri nižších a vysokých teplotách.
• Ktorá elektrická fyzikálna velicina, charakterizujúca vlastnosti látky z elektrického hladiska, mení svoju velkost so zmenou teploty? Vyjadrite vztah medzi týmito velicinami velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vztah medzi elektrickým napätím na koncoch vodica a elektrickým prúdom, ktorý vodicom prechádza, velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vláknom volfrámovej žiarovky s teplotou 2500 oC prechádza pri napätí 220 V elektrický prúd 0,5 A. Vypocítajte elektrický odpor vlákna v tomto stave, ked je žiarovka zapálená.
• Pri zapnutí má volfrámové vlákno v žiarovke izbovú teplotu 20 oC. Vypocítajte elektrický odpor vlákna žiarovky pri tejto teplote. Teplotný súcinitel odporu volfrámu je 4,88.10-3K-1.
• Vypocítajte velkost prúdu prechádzajúceho vláknom žiarovky pri jej zapnutí, ak napätie na nej je 220 V.
• Vlákno žiarovky sa zvykne prepálit bud v okamihu jej zapnutia, alebo vypnutia. Vysvetlite preco.

PRECO CEZ SPÚŠTAC AUTOMOBILU PRETEKÁ VELKÝ PRÚD?

Pri zapnutí štartéra automobilu ním musí prechádzat pomerne velký elektrický prúd, aby pretocil motorom automobilu

• Co je zdrojom elektrického prúdu pri štartovaní automobilu? 
• Z akých castí sa skladá uzavretý elektrický obvod? Nakreslite jednoduchý elektrický obvod, kde štartér automobilu bude predstavovat spotrebic s elektrickým odporom.
• Z akých castí sa skladá výsledný odpor uzavretého elektrického obvodu? 
• Vyjadrite vztah medzi elektromotorickým napätím zdroja a elektrickým prúdom v uzavretom obvode velicinovou rovnicou. Ako sa táto závislost nazýva? Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypocítajte 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, ked v elektrickom obvode nastane skrat. Aký velký elektrický prúd by vtedy prechádzal obvodom, kde je elektrický zdroj z daného automobilu.

MÔŽEME POUŽIT 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, vypínacom a spojovacími vodicmi.
• Aké napätie ukáže voltmeter pripojený na nezatažený elektrický zdroj?
• Aké napätie ukáže voltmeter pripojený na zatažený elektrický zdroj? Ako sa nazýva rozdiel týchto napätí? Zapíšte tento rozdiel velicinovou rovnicou. 
• Ktoré fyzikálne veliciny charakterizujú vonkajšiu a vnútornú cast elektrického obvodu? Vyjadrite vztah medzi týmito velicinami velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypocítajte svorkové napätie zdroja s elektromotorickým napätím 4,5 V, ak v obvode so žiarovkou s odporom 4 dáva elektrický prúd 0,8 A? Výsledok výpoctu vysvetlite.
• Porovnajte svietivost tejto žiarovky so svietivostou dvoch takých istých, zaradených sériovo k tomuto zdroju. Svoje tvrdenie zdôvodnite.
• Porovnajte svietivost tejto žiarovky so svietivostou dvoch takých istých, zaradených paralelne k tomuto zdroju. Svoje tvrdenie zdôvodnite.

V ELEKTRICKEJ SIETI JE TO ZLOŽITEJŠIE

Siet je zložitý elektrický obvod, pozostáva z viacerých jednoduchých uzavretých obvodov...

• Aké zákony platia v zloženom elektrickom obvode? Sformulujte ich znenie a zapíšte ich všeobecne velicinovou rovnicou.
• Vyznacte v uvedenej sieti prúdy v jednotlivých vetvách siete.
• Napíšte zákon platiaci pre jeden z uzlov siete.
• Vyznacte smery napätí na elektrických zdrojoch v sieti.
• Vyznacte v sieti smery spocítavania v dvoch lubovolných jednoduchých obvodoch siete.
• Napíšte zákony platiace pre dva jednoduché obvody siete.
• Vypocítajte velkosti elektrických prúdov v jednotlivých vetvách siete pre parametre Ue1 = Ue2 = 10 V
  R1 = R2 = 20. Vnútorné odpory zdrojov zanedbajte.
• Ako je potrebné opravit smery elektrických prúdov, ak výsledná hodnota elektrického prúdu je záporná?
• Preco nemá zmysel písat zákony pre obidva uzly v sieti? Vysvetlite.

AKO SA PRISPÔSOBUJE ROZSAH VOLTMETRA MERANÉMU NAPÄTIU?

Pri meraní elektrického napätia niekedy potrebujeme odmerat väcšie napätie ako umožnuje rozsah voltmetra...

• Nakreslite jednoduchý elektrický obvod so zdrojom napätia, žiarovkou, vypínacom a spojovacími vodicmi.
• Ako zaradujeme 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 zmenit rozsah voltmetra zaradujeme do obvodu predradný rezistor. Nakreslite predradný rezistor do obvodu, vysvetlite jeho funkciu.
• Vyjadrite vztah medzi hodnotou elektrického odporu predradného rezistora, vnútorným odporom voltmetra a násobkom zmeny rozsahu voltmetra velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypocítajte hodnotu predradného rezistora, ak chceme zväcšit rozsah voltmetra s vnútorným odporom 1k z 3V na 60V.

AKO SA PRISPÔSOBUJE ROZSAH AMPÉRMETRA MERANÉMU PRÚDU?

Pri meraní elektrického prúdu niekedy potrebujeme odmerat väcšiu hodnotu prúdu, ako umožnuje rozsah ampérmetra...

• Nakreslite jednoduchý elektrický obvod so zdrojom napätia, spotrebicom, vypínacom a spojovacími vodicmi.
• Ako zaradujeme 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 zmenit rozsah ampérmetra, zaradujeme do obvodu bocník. Nakreslite bocník do obvodu, vysvetlite jeho funkciu.
• Vyjadrite vztah medzi hodnotou elektrického odporu bocníka, vnútorným odporom ampérmetra a násobkom zmeny rozsahu ampérmetra velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypocítajte hodnotu
  odporu bocníka, ak chceme zväcšit rozsah ampérmetra s vnútorným odporom 0,2 z 50mA na 1A.

AKÁ JE ÚCINNOST ELEKTRICKÉHO VARICA?

Ak zohrievame vodu elektrickým varicom, vo varici nastáva premena energie a medzi varicom a vodou výmena energie...

• Vyjadrite vztah medzi teplom prijatým vodou pri jej zohrievaní, hmotnostou tejto vody a zmenou jej teploty velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vztah medzi hustotou látky, z ktorej je teleso, hmotnostou telesa a jeho objemom velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypocítajte teplo, ktoré musí prijat voda s objemom 4 l, ak sa má zohriat z 20 oC na 100 oC. Merná tepelná kapacita vody je 4180 J.kg-1.K-1.
• Vyjadrite vztah medzi výkonom varica, odovzdanou energiou varicom a casom velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Aký je výkon elektrického varica, ak sa zohriatie vody za uvedených podmienok uskutocní za 30 minút?
• Vyjadrite vztah medzi úcinnostou premeny energie, príkonom varica a jeho výkonom velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypocítajte úcinnost varica pri tomto zohrievaní, ak jeho príkon je 800 W.
• Vysvetlite, kde sa spotrebuje ostatná energia, ktorá chýba do 100% úcinnosti varica.

AK ZABUDNEME VYPNÚT ŽIAROVKU, NIECO NÁS TO STOJÍ.

Obcas sa stane, že pri odchode z domu zabudneme vypnút žiarovku...

• Na žiarovke je údaj 100 W. Vysvetlite, co tento údaj znamená.
• Vyjadrite vztah medzi príkonom žiarovky, celkovou spotrebovanou energiou a casom velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypocítajte hodnotu spotrebovanej elektrickej energie 100 W žiarovkou, ak zbytocne svietila 24 h.
• Spotreba elektrickej energie sa udáva v jednotkách 1 kWh. Uvedte prevodný vztah medzi jednotkami energie Joule a kWh.
• Kolko zaplatíte za zbytocné svietenie, ak 1 kWh elektrickej energie stojí 0,87 Sk?
• Vyjadrite vztah medzi potenciálnou energiou telesa, jeho hmotnostou a výškou nad povrchom Zeme velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypocítajte hmotnost vody, ktorá by sa s využitím tejto energie dala vycerpat cerpadlom do výšky 10 m, ak predpokladáme jeho 100% úcinnost.