Τράπεζα θεμάτων φυσική Γενικής Β λυκείου θέμα Δ 15317

green energy 1

Η φωτογραφία συμβολίζει την πράσινη (οικολογική) ενέργεια .

Σας παρουσιάζουμε μια άσκηση από το ηλεκτρικό ρεύμα .

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα Δ γενικής φυσικής.

ΘΕΜΑ Δ

Συνδέουμε παράλληλα τρεις αντιστάτες με ηλεκτρικές αντιστάσεις R1 = 2 Ω, R2 = 4 Ω, R3 = 3 Ω αντίστοιχα. Στα άκρα της συνδεσμολογίας συνδέουμε ηλεκτρική πηγή με μηδενική εσωτερική αντίσταση και με ηλεκτρεγερτική δύναμη  Ε = 30 V.

Δ1. Να σχεδιάσετε το κύκλωμα και να υπολογίσετε την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει τον κάθε αντιστάτη.

Δ2. Να υπολογίσετε τη συνολική θερμότητα που θα παραχθεί από αυτούς τους τρεις αντιστάτες σε χρονικό διάστημα 100 s.

Αντικαθιστούμε τον αντιστάτη R2 με ένα άλλο αντιστάτη αντίστασης R4 = 2 Ω έτσι ώστε οι αντιστάτες να παραμείνουν συνδεδεμένοι παράλληλα μεταξύ τους.

Δ3. Η συνολική θερμότητα που θα παραχθεί από το κύκλωμα σε χρονικό διάστημα 100 s, θα αυξηθεί ή θα μειωθεί σε σχέση με πριν; Δικαιολογήστε την απάντηση σας.

Δ4. Να σχεδιάσετε σε διάγραμμα V -Ι με βαθμολογημένους άξονες, τη χαρακτηριστική καμπύλη της προαναφερόμενης ηλεκτρικής πηγής.

Λύση

Δ1.

15317 b gen_1

Οι αντιστάτες βρίσκονται παράλληλα συνδεδεμένοι :

1 / Rολ = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3) ⇒ 1 / Rολ = (1 / 2) + (1 / 4) + (1 / 3) ⇒ 1 / Rολ = 13 / 12 ⇒ Rολ = 12 / 13 Ω .

Ο νόμος του Ohm σε κλειστό κύκλωμα :

Ι = Ε / Rολ ⇒ Ι = 30 / (12 / 13) ⇒ Ι = 32,5 Α .

Ο νόμος του Ohm στον αντιστάτη R1 :

Ι1 = Ε / R1 ⇒ Ι1 = 30 / 2 ⇒ Ι1 = 15 Α .

Ο νόμος του Ohm στον αντιστάτη R2 :

Ι2 = Ε / R2 ⇒ Ι2 = 30 / 4 ⇒ Ι2 = 7,5 Α .

1ος kirchhoff σε κάθε κόμβο :

Ι = Ι1 + Ι2 + Ι3 ⇒ Ι3 = Ι – Ι1 – Ι2 ⇒ Ι3 = 32,5 – 15 – 7,5 ⇒ Ι3 = 10 Α .

(ή με τον νόμο του Ohm στον αντιστάτη R3 :

Ι3 = Ε / R3 ⇒ Ι3 = 30 / 3 ⇒ Ι3 = 10 Α .)

Δ2.

Η συνολική θερμότητα που θα παραχθεί από τους τρεις αντιστάτες με την συνδεσμολογία πριν την αλλαγή, θα είναι :

Q = I²·Rολ·t ⇒ Q = 32,5²·(12 / 13)·100 ⇒ Q = 97.500 joule .

Δ3.

Η αντίσταση R2 αλλάζει και γίνεται R4 , η νέα ολική αντίσταση Rολ΄ :

1 / Rολ΄ = (1 / R1) + (1 / R4) + (1 / R3) ⇒ 1 / Rολ΄ = (1 / 2) + (1 / 2) + (1 / 3) ⇒ 1 / Rολ΄ = 8 / 6 ⇒ Rολ΄ = 3 / 4 Ω .

Ο νόμος του Ohm σε κλειστό κύκλωμα :

Ι΄ = Ε / Rολ΄ ⇒ Ι΄ = 30 / (3 / 4) ⇒ Ι΄ = 40 Α .

Η συνολική θερμότητα που θα παραχθεί από τους τρεις αντιστάτες με την συνδεσμολογία μετά την αλλαγή, θα είναι :

Q΄ = I΄ ²·Rολ΄·t ⇒ Q = 40²·(3 / 4)·100 ⇒ Q = 120.000 joule .

Παρατηρούμε ότι η θερμότητα Q΄ > Q , η θερμότητα αυξήθηκε , ένα λογικό αποτέλεσμα δεδομένου ότι Q = (E² / Rολ΄)·t ενώ η συνολική αντίσταση Rολ΄ μειώθηκε .

Δ4.

Vπ = Ε – Ι·r ⇒

(η εσωτερική αντίσταση της πηγής είναι r = 0)

Vπ = Ε

H χαρακτηριστική καμπύλη της πηγής είναι :

15317 b gen_1

Προτείνουμε η άσκηση να δοθεί στους μαθητές σαν εργασία για το σπίτι .

Επιστρέψτε στη σελίδα που φιλοξενεί όλα τα θέματα Δ γενικής φυσικής.

Advertisements

3 thoughts on “Τράπεζα θεμάτων φυσική Γενικής Β λυκείου θέμα Δ 15317

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s