Λύσεις τράπεζας θεμάτων φυσική γενικής Β΄ λυκείου Δ θέμα 15509

O τεχνικός ελέγχει την τάση τμημάτων του υπολογιστή με την βοήθεια ενός πολύμετρου .

Σας παρουσιάζουμε μια άσκηση από τα ηλεκτρικά κυκλώματα .

Ένα θέμα – πρόταση για την Γ λυκείου

Δείτε και αυτό

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

Όταν μια ηλεκτρική πηγή τροφοδοτεί αντιστάτη με αντίσταση R₁ = 3,5 Ω, αυτή διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα έντασης I₁ = 1,2 Α. Όταν όμως η ίδια ηλεκτρική πηγή τροφοδοτεί αντιστάτη με αντίσταση R₂ = 8,5 Ω, τότε διαρρέεται από ρεύμα έντασης Ι₂ = 0,6 Α. Δίνεται ότι η ηλεκτρική πηγή έχει ηλεκτρεγερτική δύναμη Ε και εσωτερική αντίσταση r.

Δ₁. Να σχεδιάσετε το ένα από τα δυο προαναφερόμενα κυκλώματα και τη φορά του ηλεκτρικού ρεύματος σ’ αυτό.

Δ₂. Να υπολογίσετε την εσωτερική αντίσταση και την ηλεκτρεγερτική δύναμη της ηλεκτρικής πηγής.

Δ₃. Να υπολογίσετε την ισχύ που παρέχει η ηλεκτρική πηγή στο εξωτερικό κύκλωμα, όταν τροφοδοτεί μόνο έναν αντιστάτη με αντίσταση R₃ = 1,5 Ω.

Δ₄. Να σχεδιάσετε σε βαθμονομημένους (με μονάδες μέτρησης στο σύστημα S.I.) άξονες V – I τη χαρακτηριστική καμπύλη της ηλεκτρικής πηγής.

Λύση

Δ₁.

Ας σχεδιάσουμε και τα δύο κυκλώματα .

Δ₂.

Νόμος του Ohm σε κλειστό κύκλωμα :

I₁ = Ε / (R₁ + r) ⇒ E = I₁·(R₁ + r) .

Νόμος του Ohm σε κλειστό κύκλωμα :

I₂ = Ε / (R₂ + r) ⇒ E = I₂·(R₂ + r) .

συνδυάζουμε τις παραπάνω σχέσεις :

I₁·(R₁ + r) = I₂·(R₂ + r) ⇒ I₁·R₁ + I₁·r = I₂·R₂ + I₂·r ⇒ I₁·r – I₂·r = I₂·R₂ – I₁·R₁ ⇒

(I₁ – I₂)·r = I₂·R₂ – I₁·R₁ ⇒ r = (I₂·R₂ – I₁·R₁) / (I₁ – I₂) ⇒ r = (0,6·8,5 – 1,2·3,5) / (1,2 – 0,6) ⇒

r = (5,1 – 4,2) / 0,6 ⇒ r = 0,9 / 0,6 ⇒ r = 1,5 Ω , η εσωτερική αντίσταση της πηγής .

Η ηλεκτρεγερτική δύναμη Ε , είναι :

E = I₁·(R₁ + r) ⇒ E = 1,2·(3,5 + 1,5) ⇒ E = 1,2·5 ⇒ E = 6 V .

Δ₃.

Νόμος του Ohm σε κλειστό κύκλωμα :

Ι₃ = Ε / (R₃ + r) ⇒ Ι₃ = 6 / (1,5 + 1,5) ⇒ Ι₃ = 2 Α .

Η πολική ισχύς :

V_π = Ε – Ι₃·r ⇒ V_π = 6 – 2·1,5 ⇒ V_π = 3 Volt .

H ισχύς που παρέχει η πηγή στο εξωτερικό κύκλωμα :

P_εξ = V_π·Ι₃ ⇒ P_εξ = 3·2 ⇒ P_εξ = 6 Watt .

Δ₄.

H χαρακτηριστική καμπύλη της πηγής είναι το διάγραμμα V_π – Ι :

V_π = Ε – Ι·r ⇒ V_π = 6 – 1,5·I .

Για V_π = 0 ⇒ 6 – 1,5·I_βρ = 0 ⇒ I_βρ = 6 / 1,5 ⇒ I_βρ = 4 Α .

Για Ι = 0 ⇒ V_π = Ε ⇒ V_π = 6 Volt .

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

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