Voorbeeld van 'n gelykstroom-elektriese stroombaan

9 Voorbeelde van gelykstroom elektriese stroombaanvrae

1. Kyk na die resistorrangskikkingsprentjie hieronder! Die grootte van die stroom deur R1 _is …

A. 2,0 Ampère
B. 2,5 Ampère
C. 4,0 Ampère
D. 4,5 Ampère
E. 5,0 Ampère

Bespreking
Is bekend :
Weerstand 1 (R₁) = 4 Ω
Weerstand 2 (R₂) = 4 Ω
Weerstand 3 (R₃) = 8 Ω
Elektriese spanning (V) = 40 Volt
Gevra Stroom deur R₁
Jawab :

Elektriese stroom vloei van hoë potensiaal na lae potensiaal. Die rigting van die elektriese stroom in die stroombaan hierbo is dieselfde as die rigting van die horlosie se wysers.

Die stroom wat uit die battery vloei
Bereken eers die vervangingsweerstand (R). Bereken daarna die stroom met behulp van die formule. Ohm se wet :
V = IR of I = V / R
Formulebeskrywing: V = spanning, I = stroom, R = vervangingsweerstand
Vervangingsweerstand:
Hitung weerstand vervanging vir die bogenoemde stroombaan.
Weerstand R₁ en weerstand R₂ parallel gerangskik. Die vervangende weerstand is:
1 / R₁₂ = 1/R₁ +1/R₂ = 1/4 + 1/4 = 2/4
R₁₂ = 4/2 = 2 Ω
Weerstand R₁₂ en weerstand R₃ in serie gerangskik. Die vervangingsweerstand is:
R= R₁₂ + R₃ = 2 + 8 = 10 Ω
Die stroom wat uit die battery vloei :
I = V / R = 40 / 10 = 4 Ampère
Die stroom wat uit die battery vloei, is 4 Ampère.

Elektriese spanning V_ab en V_bc
Kirchhoff se Eerste Wet stel dat die hoeveelheid elektriese stroom wat 'n tak binnedring dieselfde is as die hoeveelheid elektriese stroom wat daardie tak verlaat. Gebaseer op Kirchhoff se eerste wet, word die gevolgtrekking gemaak dat as die elektriese stroom wat uit die battery kom 4 Ampère is, dan is die elektriese stroom wat deur ab vloei dieselfde as 4 Ampère, en net so is die elektriese stroom wat deur bc vloei 4 Ampère.
Elektriese spanning V_ab :
V_ab = Ek_ab R_ab = (4)(2) = 8 Volt
Elektriese spanning V_bc :
V_bc = Ek_bc R_bc = (4)(8) = 32 Volt
Die stroombaan hierbo is in serie gerangskik sodat die totale elektriese spanning V = V is_ab +V_bc = 8 Volt + 32 Volt = 40 Volt.
Die elektriese stroom wat deur R vloei₁ = 4 Ω
I₁ =V_ab /R₁ = 8 Volt / 4 Ohm = 2 Ampère
I₂ =V_ab /R₂ = 8 Volt / 4 Ohm = 2 Ampère
Die elektriese stroom wat uit die battery vloei, is 4 Ampère. Wanneer dit punt a bereik, verdeel die elektriese stroom in twee, met 2 Ampère wat deur weerstand R vloei.₁ en 'n elektriese stroom van 2 Ampère vloei deur die weerstand R₂. 2 Ampère + 2 Ampère = 4 Ampère. Dit is in ooreenstemming met Kirchhoff se eerste wet.
Die korrekte antwoord is A.

2. Beskou die volgende elektriese stroombaan. Die grootte van die stroom wat deur die 4 Ω weerstand vloei, is…
A. 1,0 A
B. 1,2 A
C. 1,6 A
D. 2,4 A
E. 3,2 A
Bespreking
Is bekend :
Weerstand 1 (R₁) = 6 Ω
Weerstand 2 (R₂) = 4 Ω
Weerstand 3 (R₃) = 1,6 Ω
Elektriese spanning (V) = 16 Volt
Gevra Die stroom wat deur 'n 4 Ω weerstand vloei
Jawab :
Elektriese stroom vloei van hoë potensiaal na lae potensiaal. Die rigting van die elektriese stroom in die stroombaan hierbo is dieselfde as die rigting van die horlosie se wysers.
Die stroom wat uit die battery vloei
Vervangingsweerstand:
Weerstand R₁ en weerstand R₂ parallel gerangskik. Die vervangende weerstand is:
1 / R₁₂ = 1/R₁ +1/R₂ = 1/6 + 1/4 = 2/12 + 3/12 = 5/12
R₁₂ = 12/5 = 2,4 Ω
Weerstand R₁₂ en weerstand R₃ in serie gerangskik. Die vervangingsweerstand is:
R= R₁₂ + R₃ = 2,4 + 1,6 = 4 Ω
Die stroom wat uit die battery vloei :
I = V / R = 16 / 4 = 4 Ampère
Die stroom wat uit die battery vloei, is 4 Ampère.

Elektriese spanning V_ab en V_bc
Gebaseer op Kirchhoff se eerste wet, word die gevolgtrekking gemaak dat as die elektriese stroom wat uit die battery kom 4 Ampère is, dan is die elektriese stroom wat deur ab vloei dieselfde as 4 Ampère, en net so is die elektriese stroom wat deur bc vloei 4 Ampère.
Elektriese spanning V_ab :
V_ab = Ek_ab R_ab = (4)(2,4) = 9,6 Volt
Elektriese spanning V_bc :
V_bc = Ek_bc R_bc = (4)(1,6) = 6,4 Volt
Die stroombaan hierbo is in serie gerangskik sodat die totale elektriese spanning V = V is_ab +V_bc = 9,6 Volt + 6,4 Volt = 16 Volt.
Die elektriese stroom wat deur R vloei₂ = 4 Ω
I₁ =V_ab /R₁ = 9,6 Volt / 6 Ohm = 1,6 Ampère
I₂ =V_ab /R₂ = 9,6 Volt / 4 Ohm = 2,4 Ampère
Die elektriese stroom wat uit die battery vloei, is 4 Ampère. Wanneer dit punt a bereik, verdeel die elektriese stroom in twee, met 1,6 Ampère wat deur weerstand R vloei.₁ en 'n elektriese stroom van 2,4 Ampère vloei deur die weerstand R₂. 1,6 Ampère + 2,4 Ampère = 4 Ampère. Dit is in ooreenstemming met Kirchhoff se eerste wet.
Die korrekte antwoord is D.

3. Gee aandag aan die volgende elektriese stroombaan!

As die 5 Ohm-weerstand in die stroombaan met 'n 7 Ohm-weerstand vervang word, dan is die verhouding van die totale stroom wat in die stroombaan vloei voor en na die vervanging...

Bespreking

'n 6 Ohm-weerstand en 'n 6 Ohm-weerstand word parallel gekoppel. Die ekwivalente weerstande is:

1/R _AB = 1/6 + 1/6 = 2/6

R _AB = 6/2 = 3 Ohm

Pas Kirchhoff se tweede wet op die stroombaan toe, indien die weerstand = 5 Ohm:

Kies die huidige rigting kloksgewys.

12 – 5I – 4 – 3I = 0

12 – 4 – 5I – 3I = 0

8 – 8I = 0

8 = 8I

Ek = 8/8

I = 1 Ampère

I word as positief gemerk, wat beteken dat die rigting van die elektriese stroom volgens die keuse is, naamlik kloksgewys.

Pas Kirchhoff se tweede wet op die stroombaan toe, indien die weerstand = 7 Ohm:

Kies die huidige rigting kloksgewys.

12 – 7I – 4 – 3I = 0

12 – 4 – 7I – 3I = 0

8 – 10I = 0

8 = 10I

Ek = 8/10

I = 0,8 Ampère

I word as positief gemerk, wat beteken dat die rigting van die elektriese stroom volgens die keuse is, naamlik kloksgewys.

Vergelyking van elektriese stroom voor en na:

1: 0,8

10: 8

5: 4

4. Gee aandag aan die volgende elektriese stroombaan!

Die grootte van die drywing op 'n 6 Ω weerstand is…

A. 1,5 Watt

B. 3,0 Watt

C. 6,0 Watt

D. 9,0 Watt

E. 18,0 Watt

Bespreking

Elektriese kragformule:

P = ^I²R

Voordat jy die elektriese drywing bereken, bereken eers die elektriese stroom wat deur 'n 6 Ω-weerstand vloei met behulp van Kirchhoff se wet.

Die huidige rigting word gekies soos in die beeld aan die kant getoon.

Pas Kirchhoff se eerste wet toe:

I1 ₊ I2 = I3 _……… . _Vergelyking 1

Pas Kirchhoff se II-wet toe op _I² :

6 – 12 I ₁ – 6 I ₃ = 0

-12 _I1 = 6 _I3 – 6

I1 = (6 _{I3 –} 6) / -12 ………. Vergelyking 2

Pas Kirchhoff se II-wet toe op _I² :

6 – 12 I ₂ – 6 I ₃ = 0

– 12 _I2 = 6 I3 _– 6

I2 ₌ (6 I3 _– 6) / – 12 ………. Vergelyking 3

Vervang vergelyking 2 en vergelyking 3 in vergelyking 1 :

I3 het 'n positiewe teken, wat beteken dat die rigting van I3 _in ooreenstemming is met die gekose rigting, soos in die prentjie hierbo_.

Gebruik vergelyking 2 _{om I1} te bereken :

Ek ₁ = (6 Ek ₃ – 6) / -12

Ek1 = (6.0,5 _– 6) / -12

Ek1 = (3 _– 6) / -12

Ek1 = -3 / _-12

I² = 1/4 _A

I1 het 'n positiewe teken, wat beteken dat die rigting van I1 _in ooreenstemming is met die gekose rigting, soos in die prentjie hierbo_.

Gebruik vergelyking 3 _{om I2} te bereken :

Ek ₂ = (6 Ek ₃ – 6) / – 12

Ek2 = (6.0,5 _– 6) / -12

Ek2 = (3 _– 6) / -12

Ek2 = -3 / _-12

I² = 1/4 _A

I2 het 'n positiewe teken, wat beteken dat die rigting van I1 _in ooreenstemming is met die gekose rigting, soos in die prentjie hierbo_.

Pas Kirchhoff se eerste wet toe om die korrektheid van die verkrygde resultate te bewys:

Ek1 + _Ek2 = _Ek3​

1/4 + 1/4 = 1/2

Die elektriese stroom wat deur 'n weerstand van 6 Ω vloei, is I³ ₌ 1/2 Ampère.

Die elektriese krag teen 'n weerstand van 6 Ω is P = I² ^R = (1/2) ^² (6) = 1/4 (6) = 1,5 Watt

Die korrekte antwoord is A.

5. In die elektriese stroombaandiagram aan die kant is die grootte van die elektriese potensiaalverskil oor weerstand _R3 …

A. 0,5 V

B. 0,6 V

C. 0,9 V

D. 1,0 V

E. 1,3 V

Bespreking

Dit is bekend dat:

Weerstand 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Weerstand 2 (R2 ₎ = 4 Ω

Weerstand 3 (R3 ₎ = 3 Ω

Bron emf² (E² ₎ = 6 Volt

Bron emf² (E² ₎ = 9 Volt

Vraag: Die elektriese potensiaalverskil oor die weerstand _R3

Antwoord:

Bereken die elektriese stroom (I) wat deur die weerstand R3 vloei_.

Bereken eers die elektriese stroom wat in die stroombaan vloei:

Om hierdie probleem op te los, word die rigting van die stroom kloksgewys gekies.

E ₁ – IR ₁ – E ₂ – IR ₂ – IR ₃ = 0

6 – 2I – 9 – 4I – 3I = 0

6 – 9 – 2I – 4I – 3I = 0

-3 – 9I = 0

-3 = 9I

Ek = -3/9

Ek = -1/3

Die elektriese stroom wat in die stroombaan vloei, is 1/3 Ampère. 'n Negatiewe elektriese stroom dui aan dat die rigting van die elektriese stroom nie soos verwag is nie, maar antikloksgewys.

Die stroombaan is in serie gerangskik sodat die elektriese stroom wat in die stroombaan vloei = die elektriese stroom wat in die weerstand R3 vloei ₌ 1/3 Ampère.

_{Bereken die} potensiaalverskil (V) oor weerstand R3

V = IR3 ₌ (1/3)(3) = 1 Volt

Die korrekte antwoord is D.

6. Kyk na die netwerkbeeld hieronder!

Sodat die elektriese potensiaal tussen punte C en D gelyk is aan 4 volt, is die waarde van R...

A. 1 Ohm

B. 2 Ohm

C. 4 Ohm

D. 8 Ohm

E. 10 Ohm

Bespreking

Dit is bekend dat:

Weerstand 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Weerstand 2 (R2 ₎ = 2 Ω

Weerstand 3 (R3 ₎ = R

Bron emf² (E² ₎ = 8 Volt

Bron emf² (E² ₎ = 4 Volt

Die elektriese potensiaalverskil tussen punte C en D (V _CD ) = 4 Volt

Vraag: Die waarde van weerstand R

Antwoord:

Bereken die weerstandswaarde R

V _CD = IR

4 = IR

R = 4 / I

Vervolg…..

Bereken die elektriese stroom (I) wat deur die weerstand R vloei

Om hierdie probleem op te los, word die rigting van die stroom kloksgewys gekies.

– E ₁ – 2I + E ₂ – 2I – IR = 0

– 8 – 2I + 4 – 2I – I (4/I) = 0

– 8 – 2I + 4 – 2I – 4 = 0

– 8 + 4 – 4 – 2I – 2I = 0

– 8 – 4I = 0

– 8 = 4I

Ek = -8 / 4

I = -2 Ampère

Die elektriese stroom wat in die stroombaan vloei, is 2 Ampère. 'n Negatiewe stroom dui aan dat die rigting van die elektriese stroom antikloksgewys is, nie soos verwag nie.

Die stroombaan is in serie gerangskik sodat die elektriese stroom wat in die stroombaan vloei = die elektriese stroom wat in die weerstand R vloei = 2 Ampère.

Weerstandswaarde R

Gaan voort…..

R = 4 / I = 4 / 2 = 2 Ohm

Die korrekte antwoord is B.

7. Kyk na die volgende elektriese stroombaandiagram! Die grootte van die klemspanning op weerstand R is…

A. 20 Volt

B. 8 Volt

C. 5 Volt

D. 4 Volt

E. 2 Volt

Bespreking

EMK (E) = potensiaalverskil van die elektriese spanningsbron voordat die elektriese stroom vloei

Klemspanning (V) = potensiaalverskil van die elektriese spanningsbron nadat die elektriese stroom vloei

Dit is bekend dat:

Weerstand 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Weerstand 2 (R2 ₎ = 4 Ω

Weerstand 3 (R3 ₎ = 4 Ω

Bron emf² (E² ₎ = 20 Volt

Bron emf² (E² ₎ = 15 Volt

Vraag: Die grootte van die klemspanning op die weerstand R (V)

Antwoord:

Bereken die elektriese stroom wat in die stroombaan vloei (I)

Hierdie probleem hou verband met Kirchhooff se wet. Stappe en hoe om hierdie probleem op te los:

Kies eers jou voorkeurstroomrigting. Jy kan antikloksgewys of kloksgewys kies.

Tweedens , wanneer die stroom deur die weerstand (R) gaan, is daar 'n afname in potensiaal sodat V = IR negatief is.

Derdens , as die stroom van lae na hoë potensiaal (- na +) beweeg, dan word die emk-bron (E) as positief gemerk omdat daar 'n energie-opvulling in die emk-bron is. As die stroom van hoë na lae potensiaal (+ na -) beweeg, dan word die emk-bron (E) as negatief gemerk omdat daar 'n energie-ontlading in die emk-bron is.

Om hierdie probleem op te los, word die rigting van die stroom kloksgewys gekies.

E ₁ – IR ₁ – IR ₂ – IR ₃ – E ₂ = 0

20 – I(2) – I(4) – I(4) – 15 = 0

20 – 15 – Ek (2) – Ek (4) – Ek (4) = 0

5 – 10 Ek = 0

5 = 10 I

Ek = 5/10

I = 0,5 Ampère

Die elektriese stroom wat in die stroombaan vloei, is 0,5 Ampère. 'n Positiewe stroom dui aan dat die rigting van die stroom soos verwag is, kloksgewys.

Bereken die ekwivalente weerstand (R)

Weerstand 1 ( R1 ₎ , weerstand 2 ( _R2 ) en weerstand 3 (R3 ₎ is in serie gekoppel. Vervangingsweerstande:

R = R ₁ + R ₂ + R ₃ = 2 Ω + 4 Ω + 4 Ω = 10 Ω

Klemspanning op weerstand R (V)

V = IR = (0,5)(10) = 5 Volt

Die vinnige manier:

Die klemspanning kan direk op die volgende manier bepaal word:

V = E ₁ – E ₂ = 20 – 15 = 5 Volt

Die korrekte antwoord is C.

8. Kyk na die volgende elektriese stroombaandiagram! Die kragverlies by 'n 3Ω-weerstand is…

A. 4 Watt

B. 8 Watt

C. 12 Watt

D. 16 Watt

E. 20 Watt

Bespreking

Dissipasiekrag = krag verbruik

Dit is bekend dat:

Weerstand 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Weerstand 2 (R2 ₎ = 3 Ω

Weerstand 3 (R3 ₎ = 4 Ω

Bron emf² (E² ₎ = 8 Volt

Bron emf² (E² ₎ = 10 Volt

Vraag: Kragverspreiding op 'n 3Ω weerstand

Antwoord:

Verdrywingskrag

Dissipasievermoë word bereken met behulp van die formule:

P = VI

Beskrywing: P = drywing, V = potensiaalverskil aan beide kante van die 3 Ω -weerstand , I = elektriese stroom wat deur die 3 Ω -weerstand vloei.

Bereken die elektriese stroom (I) wat deur 'n 3 Ω weerstand vloei.

Bereken eers die elektriese stroom wat in die stroombaan vloei:

Om hierdie probleem op te los, word die rigting van die stroom kloksgewys gekies.

E ₁ – IR ₁ – IR ₂ – IR ₃ + E ₂ = 0

8 – I(2) – I(3) – I(4) + 10 = 0

18 – 9 Ek = 0

18 = 9 I

I = 18 / 9

I = 2 Ampère

Die elektriese stroom wat in die stroombaan vloei, is 2 Ampère. 'n Positiewe stroom dui aan dat die rigting van die stroom soos verwag is, kloksgewys.

Die stroombaan is in serie gerangskik sodat die elektriese stroom wat in die stroombaan vloei = die elektriese stroom wat in die 3 Ω weerstand vloei = 2 Ampère.

Bereken die potensiaalverskil (V) oor die 3 Ω-weerstand.

V = IR ₂ = (2 A)(3 Ω) = 6 Volt

Bereken die kragverlies op 'n 3Ω weerstand

P = VI = (6 Volt)(2 Ampère) = 12 Volt Ampère = 12 Watt

Die korrekte antwoord is C.

9. Kyk na die volgende elektriese stroombaandiagram! Die potensiaalverskil tussen punte A en B is…

A. 1,5 volt

B. 1 100 volt

C. 2 200 volt

D. 22 000 volt

E. 9,0 volt

Bespreking

Dit is bekend dat:

Weerstand 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Weerstand 2 (R2 ₎ = 3 Ω

Weerstand 3 (R3 ₎ = 4 Ω

Bron emf² (E² ₎ = 8 Volt

Bron emf² (E² ₎ = 10 Volt

Vraag: Potensiaalverskil (V) tussen punte A en B

Antwoord:

Bereken die elektriese stroom (I) wat deur 'n 3 Ω weerstand vloei.

Bereken eers die elektriese stroom wat in die stroombaan vloei:

Om hierdie probleem op te los, word die rigting van die stroom kloksgewys gekies.

– E ₁ – IR ₁ – IR ₂ – E ₂ – IR ₃ = 0

– 8 – Ek (2) – Ek (3) – 10 – Ek (4) = 0

– 18 – 9 Ek = 0

– 18 = 9 I

Ek = -18 / 9

I = – 2 Ampère

Die elektriese stroom wat in die stroombaan vloei, is 2 Ampère. 'n Negatiewe stroom dui aan dat die rigting van die elektriese stroom antikloksgewys is, nie soos verwag nie.

Die stroombaan is in serie gerangskik sodat die elektriese stroom wat in die stroombaan vloei = die elektriese stroom wat in die 3 Ω weerstand vloei = 2 Ampère.

Bereken die potensiaalverskil (V) oor die 3 Ω-weerstand.

V = IR ₂ = (2 A)(3 Ω) = 6 Volt

Die korrekte antwoord is C.

Vraagbron:

Nasionale Eksamen Fisika Vrae vir Senior Hoërskool/Beroeps Hoërskool