Λύσεις τράπεζας θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Δ θέμα 15375

electric circuit in school

Σας παρουσιάζουμε μια άσκηση από την συνδεσμολογία των αντιστατών .

Προτείνουμε να διαβάσετε την νέα μελέτη.

Δείτε και αυτό είναι η νέα μας προσπάθεια (με ανανεωμένο εβδομαδιαίο πρόγραμμα)

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

ΘΕΜΑ Δ

Στο διπλανό κύκλωμα οι αντιστάσεις των αντιστατών είναι: R1 = 10 Ω , R2 = 8 Ω , R3 = 6 Ω , R4 = 3 Ω και η πηγή είναι ιδανική με ηλεκτρεγερτική δύναμη Ε = 12 V. Οι αγωγοί σύνδεσης έχουν αμελητέα αντίσταση.

15375 d thema gen

Να υπολογίσετε:

Δ1. Τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος.

Δ2. Τις εντάσεις των ηλεκτρικών ρευμάτων που διαρρέουν κάθε αντιστάτη, με το διακόπτη ανοιχτό.

Δ3. Τις εντάσεις των ρευμάτων που διαρρέουν κάθε αντιστάτη, αν κλείσουμε το διακόπτη δ.

Δ4. Το ποσοστό της ενέργειας της πηγής που ελευθερώνεται ως θερμότητα στον αντιστάτη R3 μετά το κλείσιμο του διακόπτη δ.

Λύση

Δ1.

Οι αντιστάτες R3 και R4 συνδέονται παράλληλα :

1 / R3,4 = (1 / R3) + (1 / R4) ⇒ 1 / R3,4 = (1 / 6) + (1 / 3) ⇒ 1 / R3,4 = 3 / 6 ⇒ R3,4 = 6 / 3 ⇒ R3,4 = 2 Ω .

Οι αντιστάτες R2 και R3,4 είναι συνδεδεμένοι σε σειρά :

R2,3,4 = R2 + R3,4 ⇒ R2,3,4 = 8 + 2 ⇒ R2,3,4 = 10 Ω .

Οι αντιστάτες R1 και R2,3,4 είναι συνδεδεμένοι σε σειρά :

Rολ = R1 + R2,3,4 ⇒ Rολ = 10 + 10 ⇒ Rολ = 20 Ω .

Δ2.

15375 d thema gen 1_1

Η πηγή είναι ιδανική άρα r = 0 Ω .

Η πολική τάση της πηγής είναι ίση με την ΗΕΔ , γιατί :

Vπ = Ε – Ι·r ⇒ Vπ = Ε – I·0 ⇒ Vπ = Ε .

O νόμος του Ohm στα άκρα της πηγής :

Ι = Vπ / Rολ ⇒ Ι = E / Rολ ⇒ Ι = 12 / 20 ⇒ Ι = 0,6 A .

O νόμος του Ohm στα άκρα του R1,2 αντιστάτη :

Ι = V1,2 / R1,2 ⇒ V1,2 = Ι·R1,2 ⇒ V1,2 = Ι·(R1 + R2) ⇒ V1,2 = 0,6·(10 + 8) ⇒ V1,2 = 10,8 V .

ισχύει (λόγω της αρχής διατήρησης της ενέργειας) :

Vπ = V1,2 + V3 ⇒ V3 = Vπ – V1,2 ⇒ V3 = 12 – 10,8 ⇒ V3 = 1,2 V .

Νόμος του Ohm στον R3 αντιστάτη :

Ι3 = V3 / R3 ⇒ Ι3 = 1,2 / 6 ⇒ Ι3 = 0,2 Α

1ος kirchhoff :

Ι = Ι3 + Ι4 ⇒ Ι4 = Ι – Ι3 ⇒ Ι4 = 0,6 – 0,2 ⇒ Ι4 = 0,4 Α .

Δ3.

Κλείνουμε τον διακόπτη δ , άρα η R1 αντίσταση δεν διαρρέεται από ρεύμα , είναι ουσιαστικά εκτός κυκλώματος .

15375 d thema gen 2_1

Η συνδεσμολογία άλλαξε , άρα και η ισοδύναμη αντίσταση άλλαξε :

Rολ΄ = R2 + R3,4 ⇒ Rολ΄ = 8 + 2 ⇒ Rολ΄ = 10 Ω .

O νόμος του Ohm στα άκρα της πηγής :

Ι΄ = Vπ / Rολ΄ ⇒ Ι΄ = E / Rολ΄ ⇒ Ι΄ = 12 / 10 ⇒ Ι΄ = 1,2 A .

O νόμος του Ohm στα άκρα του R2 αντιστάτη :

Ι΄ = V2 / R2 ⇒ V2 = Ι΄·R2 ⇒ V2 = Ι΄·R2 ⇒ V2 = 1,2·8 ⇒ V2 = 9,6 V .

ισχύει (λόγω της αρχής διατήρησης της ενέργειας) :

Vπ = V2 + V3΄⇒ V3΄ = Vπ – V2 ⇒ V3΄ = 12 – 9,6 ⇒ V3΄ = 2,4 V .

Νόμος του Ohm στον R3 αντιστάτη :

Ι3΄ = V3΄ / R3 ⇒ Ι3΄ = 2,4 / 6 ⇒ Ι3΄ = 0,4 Α

1ος kirchhoff :

Ι΄ = Ι3΄ + Ι4΄⇒ Ι4΄ = Ι΄ – Ι3΄⇒ Ι4΄ = 1,2 – 0,4 ⇒ Ι4΄ = 0,8 Α .

Δ4.

Η ενέργεια που δίνει η πηγή στο κύκλωμα μετά το κλείσιμο του διακόπτη είναι :

W ΄ = E·Ι΄·t ,

H ενέργεια που γίνεται θερμότητα στον αντιστάτη είναι :

Q3΄ = (I3΄)²·R3·t .

Το ποσοστό της ενέργειας της πηγής που ελευθερώνεται ως θερμότητα στον αντιστάτη R3 μετά το κλείσιμο του διακόπτη δ :

Q3΄ / W ΄ % = [(I3΄)²·R3·t / (E·Ι΄·t)]·100 % ⇒ Q3΄ / W ΄ % = [(0,4²·6) / (12·1,2)]·100 % ⇒ Q3΄ / W ΄ % = 6,7 % .

Προτείνουμε η άσκηση να διδαχτεί στην τάξη από τον καθηγητή .

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

Advertisements

6 thoughts on “Λύσεις τράπεζας θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Δ θέμα 15375

  1. Εγώ νόμιζα ότι η Λίνα έκανε χιούμορ .
    Ορέστη και Λίνα , όταν ο διακόπτης είναι ανοικτός η αντίσταση φυσικά διαρρέεται από ρεύμα .
    Όταν ο διακόπτης κλείνει , τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν στο τμήμα του κυκλώματος που είναι ο διακόπτης , δεδομένου ότι εκεί δεν υπάρχει αντίσταση , θα προτιμήσουν αυτή την διαδρομή .
    Ουσιαστικά η αντίσταση βγαίνει εκτός κυκλώματος .

    Μου αρέσει!

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