Τράπεζα θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Β΄ θέμα 15221

Flower Electric Potentials and Fields

Βλέπουμε μια σχηματική απεικόνιση της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου και του δυναμικού σε ένα άνθος λουλουδιού. Η φυσική υπάρχει παντού γύρω μας (και μέσα μας) .

Σας παρουσιάζουμε μία ερώτηση από το πεδίο Coulomb και μία ερώτηση από τις συνδεσμολογίες αντιστατών.

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

ΘΕΜΑ Β

Β1. Το δυναμικό σε κάποιο σημείο ηλεκτρικού πεδίου, που παράγεται από ακίνητο σημειακό ηλεκτρικό φορτίο, είναι 40 V. Το σημείο αυτό απέχει απόσταση 10 cm από την πηγή του πεδίου.

Α. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.

Το μέτρο της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου στο σημείο αυτό είναι:

α. Ε = 4 Ν / C ,                       β. Ε = 40 Ν / C ,                            γ. Ε = 400 Ν / C .

Β. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.

Β2. Συνδέουμε παράλληλα δύο λαμπτήρες, τους 1 και 2, και σε σειρά με το σύστημα αυτών συνδέουμε το λαμπτήρα 3. Το σύστημα των τριών λαμπτήρων πυρακτώσεως συνδέεται με πηγή ηλεκτρικού ρεύματος. (Θεωρούμε ότι το νήμα πυρακτώσεως σε όλους τους λαμπτήρες συμπεριφέρεται σαν ωμικός αντιστάτης με αντίσταση ίδιας τιμής και ότι η φωτοβολία κάθε λαμπτήρα είναι ανάλογη της ισχύος του).

Α. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.

Κάποια στιγμή ο λαμπτήρας 1 καταστρέφεται. Τότε:

α. Ο λαμπτήρας 3 παύει να φωτοβολεί,

β. Ο λαμπτήρας 3 φωτοβολεί όπως και πριν,

γ. Ο λαμπτήρας 3 φωτοβολεί, αλλά λιγότερο από πριν .

Β. Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.

Λύση

Β1.

Α.

Σωστή επιλογή είναι η γ .

Β.

To δυναμικό ενός πεδίου Coulomb σε ένα του σημείο δίνεται :

V = kc·Q / r ⇒ kc·Q = V·r ⇒ kc·Q = 40·10·10-2 ⇒ kc·Q = 4 N·m² / C .

H ένταση του ηλεκτρικού πεδίου σε ένα του σημείο δίνεται :

Ε =  kc·│Q│ / r² ⇒ Ε = 4 / (10·10-2)² ⇒ Ε = 400 Ν / C .

Προτείνουμε η ερώτηση να διδαχτεί στη τάξη από τον καθηγητή.

Β2.

15221 b thema gen_1

Α.

Σωστή επιλογή είναι η γ .

Β.

Μας δίνονται τρεις λαμπτήρες με την συνδεσμολογία του σχήματος , RΛ , 1 = RΛ , 2 = RΛ , 3 = R .

Αρχικά διαρρέονται όλοι οι αντιστάτες από τις εντάσεις των ρευμάτων που βλέπετε στο σχήμα.

Οι αντιστάτες RΛ , 1 και RΛ , 2 είναι συνδεδεμένοι παράλληλα :

1 / RΛ ,12 = 1 / RΛ , 1 + 1 / RΛ , 2 ⇒ 1 / RΛ ,12 = 1 / R + 1 / R ⇒ 1 / RΛ ,12 = 2 / R ⇒ RΛ ,12 = R / 2 .

Οι αντιστάτες RΛ ,12 και RΛ , 3 βρίσκονται σε σειρά. Η ισοδύναμη αντίσταση της συνδεσμολογίας είναι :

Rολ = RΛ , 12 + RΛ , 3 ⇒ Rολ = R / 2 + R ⇒ Rολ = 3·R / 2  .

V είναι η τάση της πηγής, ενώ τo ρεύμα που διαρρέει το κύκλωμα από τον νόμο του Οhm, είναι :

I = V / Rολ ⇒ I = V / (3·R / 2) ⇒ I = 2·V / (3·R) .

15221 b thema gen_2

Ο λαμπτήρας 1 καταστρέφεται άρα διακόπτεται το τμήμα του κυκλώματος που τον περιέχει (σαν να υπήρχε ένας διακόπτης που άνοιξε) .

Η ισοδύναμη αντίσταση του κυκλώματος αλλάζει καθώς και η συνδεσμολογία των αντιστατών.

Ο αντιστάτης RΛ , 1 δεν ανήκει στο κύκλωμα άρα οι αντιστάτες RΛ , 2 και RΛ , 3 είναι συνδεδεμένοι σε σειρά .

Η ισοδύναμη αντίσταση της συνδεσμολογίας είναι :

Rολ΄ = RΛ , 2 + RΛ , 3 ⇒ Rολ΄ = R + R ⇒ Rολ΄ = 2·R .

H ένταση του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα από τον νόμο του Οhm, είναι :

I΄ = V / Rολ΄ ⇒ I΄ = V / (2·R) ⇒ I΄ = V / (2·R) .

Συγκρίνουμε τις δύο τιμές της έντασης του ρεύματος :

Ι΄ / Ι = (V / (2·R)) / (2·V / (3·R)) ⇒ Ι΄ / Ι = 3 / 4 ⇒ Ι΄ = 3·Ι / 4 .

Η ηλεκτρική ισχύ δίνεται από την σχέση Ρ = Ι²·R . H φωτοβολία του λαμπτήρα αυξάνει όταν η ένταση του ρεύματος αυξάνει ή η φωτοβολία του λαμπτήρα μειώνεται όταν η ένταση του ρεύματος μειώνεται .

Άρα η ένταση του ρεύματος στο κύκλωμα μετά την καταστροφή του λαμπτήρα 1 μειώνεται (λογικό αποτέλεσμα, αφού η ολική αντίσταση του κυκλώματος αυξάνει)  και η φωτοβολία του λαμπτήρα μειώνεται.

Προτείνουμε η ερώτηση να απαντηθεί – αναλυθεί στη τάξη από τον καθηγητή.

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

Advertisements

One thought on “Τράπεζα θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Β΄ θέμα 15221

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