25 የኤሌክትሪክ ኃይል - ችግሮች እና መፍትሄዎች
1. 220 V – 5 የኤሌክትሪክ መብራት ለ30 ደቂቃዎች ያገለግላል። ምን ያህል ኃይል ይፈልጋል?
መፍትሔው
ቮልቴጅ (V) = 220 ቮልት
የኤሌክትሪክ ጅረት (I) = 5 አምፔር
ጊዜ (t) = 30 ደቂቃዎች = 30 x 60 ሰከንዶች = 1800 ሰከንዶች
የኤሌክትሪክ ኃይል (ፒ):
P = VI = (220 Volt) (5 Ampere) = 1100 Volt Ampere = 1100 Watt = 1100 Joule/second
የኤሌክትሪክ ኃይል = የኤሌክትሪክ ኃይል x ጊዜ = (1100 ጁል/ሰከንድ)(1800 ሰከንድ)
የኤሌክትሪክ ኃይል = 1,980,000 ጁልስ = 1,980 ኪ.ጁልስ
2. 220 ቮ – 60 ዋት የሆነ የብየዳ ብረት ለ4 ደቂቃዎች ጥቅም ላይ ይውላል። ምን ያህል ኃይል ያስፈልገዋል።
የሚታወቅ፦
ኃይል (ፒ) = 60 ዋት = 60 ጁል/ሰከንድ
ቮልቴጅ (V) = 220 ቮልት
ጊዜ (t) = 4 ደቂቃዎች = 4 x 60 ሰከንዶች = 240 ሰከንዶች
ተፈላጊ ፡ የኤሌክትሪክ ኃይል
መፍትሔው
220 ቮልት - 60 ዋት ማለት የኤሌክትሪክ ማደያ (solder) እምቅ ልዩነቱ ወይም ቮልቴጅ 220 ቮልት ከሆነ እና 60 ዋት = 60 ጁልስ/ሰከንድ ኃይል ካለው በደንብ ይሰራል ማለት ነው፣ ይህ ማለት የኤሌክትሪክ ማደያ (solder) በሰከንድ 60 ጁልስ (joules) ኃይል ይጠቀማል ማለት ነው።
የኤሌክትሪክ ኃይል = የኤሌክትሪክ ኃይል x የጊዜ ክፍተት = (60 ጁልስ/ሰከንድ)(240 ሰከንዶች) = 14,400 ጁልስ።
3. ብረቱ ለ1 ደቂቃ የሚጠቀምበት ኃይል 33 ኪ.ጁ ሲሆን በ220 ቮልት ቮልቴጅ ነው። በብረቱ ውስጥ ያለው የኤሌክትሪክ ፍሰት ምን ያህል ትልቅ ነው።
የሚታወቅ፦
የጊዜ ክፍተት (t) = 1 ደቂቃ = 60 ሰከንዶች
ኢነርጂ (ደብሊው) = 33 ኪሎጁልስ = 33,000 ጁልስ
ቮልቴጅ (V) = 220 ቮልት
የሚፈለግ ፡ የኤሌክትሪክ ጅረት (I)
መፍትሔው
የኤሌክትሪክ ኃይል በተወሰነ የጊዜ ክፍተት ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውል የኤሌክትሪክ ኃይል ነው።
ፒ = ወ / t = 33,000 ጁሎች / 60 ሰከንዶች
ፒ = 550 ዋት
የኤሌክትሪክ ፍሰት፡
እኔ = P / V = 550 / 220 = 2.5 አምፔሮች
4. አንድ ሰው በቀን በአማካይ ለ6 ሰዓታት ቴሌቪዥን ይመለከታል። ቴሌቪዥኑ ከ220 ቮልት ቮልቴጅ ጋር የተገናኘ በመሆኑ የኤሌክትሪክ ጅረት በቴሌቪዥኑ ውስጥ እንዲፈስ 0.5 አምፔር ነው። የኤሌክትሪክ ኩባንያው በአንድ ኪ.ወ.ሰ $0.092 የሚያስከፍል ከሆነ፣ ለቴሌቪዥን የኤሌክትሪክ ኃይል ለ1 ወር (30 ቀናት) የመጠቀም ወጪ…
የሚታወቅ፦
የጊዜ ክፍተት = 6 ሰዓት x 30 = 180 ሰዓት
ቮልቴጅ (V) = 220 ቮልት
የኤሌክትሪክ ጅረት (I) = 0.5 አምፔር
የሚፈለግ፦ በወር የሚከፈል ወጪ
መፍትሔው
የቴሌቪዥን ኃይል፡
P = VI = (220 ቮልት) (0.5 አምፔር) = 110 ቮልት አምፔር = 110 ዋት
የኤሌክትሪክ ኃይል = የኤሌክትሪክ ኃይል x የጊዜ ክፍተት
የቲቪ የኤሌክትሪክ ኃይል = 110 ዋት x 180 ሰዓታት = 19800 ዋት ሰዓታት = 19.8 ኪሎ ዋት ሰዓታት = 19.8 ኪሎ ዋት ሰዓታት = 19.8 ኪሎ ዋት ሰዓታት = 19.8 ኪ.ወ
ለቴሌቪዥን የኤሌክትሪክ ኃይል አጠቃቀም ለአንድ ወር የሚፈጀው ወጪ፡
19.8 ኪ.ወ x $ 0.092 / kWh = $ 1.8216
5. በአንድ ቤት ውስጥ 4 መብራቶች 20 ዋት፣ 2 መብራቶች 10 ዋት፣ 3 መብራቶች 40 ዋት፣ በየቀኑ ለ5 ሰዓታት ያገለግላሉ። የኤሌክትሪክ ኩባንያው ክፍያ በአንድ kWh 0.092 ከሆነ፣ ለ1 ወር (30 ቀናት) የኤሌክትሪክ ኃይል የመጠቀም ወጪ…
የሚታወቅ፦
4 መብራቶች 20 ዋት = 4 x 20 ዋት = 80 ዋት
2 መብራቶች 10 ዋት = 2 x 10 ዋት = 20 ዋት
3 መብራቶች 40 ዋት = 3 x 40 ዋት = 120 ዋት
ጠቅላላ ኃይል (W) = 80 ዋት + 20 ዋት + 120 ዋት = 220 ዋት
የጊዜ ክፍተት (t) = 5 ሰዓታት x 30 = 150 ሰዓታት
ተፈላጊ፡- ለ1 ወር የኤሌክትሪክ ኃይል የመጠቀም ወጪ (30 ቀናት)
መፍትሔው
የኤሌክትሪክ ኃይል = የኤሌክትሪክ ኃይል x የጊዜ ክፍተት = 220 ዋት x 150 ሰዓታት = 33,000 ዋት ሰዓት = 33 ኪሎ ዋት ሰዓት = 33 ኪሎ ዋት ሰዓት = 33 ኪሎ ዋት ሰዓት
የኤሌክትሪክ ኃይል አጠቃቀም ዋጋ ለ1 ወር (30 ቀናት)
(33 ኪ.ወ.ሰ)(0.092/ኪ.ወ.ሰ) = $3.036
6. አንድ ዑደት የ \(5\Omega\) ተቃውሞ እና የ \(2A\) ጅረት አለው። የኤሌክትሪክ ኃይልን ያግኙ።
መፍትሄ፡ \( P = IV = 2A \times 5\Omega = 10W \)
7. የ \(10V\) ባትሪ ከ \(2\Omega\) ተቃዋሚ ጋር ተገናኝቷል። የአሁኑን ኃይል አስላ።
መፍትሄ፡ \( I = \frac{V}{R} = \frac{10V}{2\Omega} = 5A \)
8. በ\(60W\) ደረጃ የተሰጠው አምፖል በ\(120V\) አቅርቦት ላይ ይሰራል። ተቃውሞውን ያግኙ።
መፍትሄ፡ \( R = \frac{V^2}{P} = \frac{120^2}{60} = 240\Omega \)
9. በ2 ሰዓታት ውስጥ በ100 ዋት አምፖል የሚወጣውን ኃይል አስሉ።
መፍትሄ፡ \( E = Pt = 100W \times 2h = 200Wh = 0.2kWh \)
10. አንድ \(20\mu F\) መያዣ በ \(50V\) ይሞላል። የተከማቸውን ኃይል ያግኙ።
መፍትሄ፡ \( E = \frac{1}{2} CV^2 = \frac{1}{2} \times 20 \times 10^{-6}F \times 50^2 = 25mJ \)
11. የአሁኑ የለውጥ መጠን \(5A/s\) ሲሆን በ \(10mH\) ኢንዳክተር ውስጥ ያለውን ጅረት ይወስኑ።
መፍትሄ፡ \(V = L\frac{di}{dt} = 10 \times 10^{-3}H \times 5A/s = 50mV \)
12. የ \(8\Omega\) ተቃውሞ እና የ \(3A\) ጅረት ባለው የማስተላለፊያ መስመር ውስጥ የኃይል ብክነትን ያግኙ።
መፍትሄ፡ \( P = I^2R = 3^2 \times 8\Omega = 72W \)
13. አንድ ትራንስፎርመር የ\(120V\) ዋና ቮልቴጅ እና የ\(240V\) ሁለተኛ ቮልቴጅ አለው። ዋናው ፍሰት \(2A\) ከሆነ፣ ሁለተኛውን ጅረት ያግኙ።
መፍትሄ፡ ሁለተኛ ደረጃ ጅረት = \( \frac{{\text{{{ዋና ቮልቴጅ}}}}{{\text{{ሁለተኛ ደረጃ ቮልቴጅ}}}} \times \text{{ዋና ወቅታዊ}} = \frac{{120V}}{{240V}} \times 2A = 1A \)
14. የአንድ „50Hz\”፣ „(0.2H\) ኢንዳክተር ሬአክታንስ አስሉ።
መፍትሄ፡ \(
15. በተከታታይ የተገናኙ የሶስት \(10\mu F\) ካፓሲተሮችን አጠቃላይ አቅም ያግኙ።
መፍትሄ፡ \( \frac{1}{{C_{\text{{total}}}} = \frac{1}{{C_1}} + \frac{1}{{C_2}} + \frac{1}{{C_3}} = \frac{1}{10} + \frac{1}{10} + \frac{1}{10} = \frac{3}{10}, C_{\text{{total}}} = \frac{10}{3} \mu F \approx 3.33\mu F \)
16. አንድ \(0.1F\) ሱፐርካፓሲተር ወደ \(5V\) ይሞላል። የተከማቸውን ኃይል ያግኙ።
መፍትሄ፡ \( E = \frac{1}{2} CV^2 = \frac{1}{2} \times 0.1 \times 5^2 = 1.25J \)
17. የአንድ ዑደት የኃይል ፋክተርን በ\(60W\) እውነተኛ ኃይል እና በ\(75VA\) ግልጽ ኃይል ያሰሉ።
መፍትሄ፡ የኃይል ፋክተር = \( \frac{{\text{{እውነተኛ ኃይል}}}}{{\text{{ግልጽ ኃይል}}}} = \frac{{60W}}{{75VA}} \approx 0.8 \)
18. በትይዩ ውስጥ የሁለት \(4\Omega\) ተቃዋሚዎች ተመጣጣኝ ተቃውሞ ያግኙ።
መፍትሄ፡ \( \frac{1}{{R_{\text{{eq}}}}} = \frac{1}{{R_1}} + \frac{1}{{R_2}} = \frac{1}{4} + \frac{1}{4} = \frac{1}{2}, R_{\text{{eq}}} = 2\Omega \)
19. የ \(5\Omega\) ተቃውሞ እና የ \(12\Omega\) ሬአክታንስ ያለው የወረዳ ኢምፔዳንስ ይወስኑ።
መፍትሄ፡ \( Z = \sqrt{R^2 + X^2} = \sqrt{5^2 + 12^2} \approx 13.34\Omega \)
15. የሳይኑሶይድ ቮልቴጅ የ RMS እሴትን በ \(120V\) ከፍተኛ እሴት ያሰሉ።
መፍትሄ፡ \( V_{\text{{RMS}}} = \frac{{V_{\text{{peak}}}}}{\sqrt{2}} \approx 84.85V \)
16. በ \(5\Omega\) ተቃዋሚ ውስጥ የጠፋውን ኃይል በ \(4A\) ጅረት ያግኙ።
መፍትሄ፡ \( P = I^2R = 4^2 \times 5\Omega = 80W \)
17. የ \(25mH\) ኢንዳክተር ድግግሞሽን በ \(50\Omega\) ሬአክታንስ አስሉ።
መፍትሄ፡ \( f = \frac{{X_L}}{{2\pi L}} = \frac{50}{{2\pi \times 25 \times 10^{-3}}} \approx 31.83Hz \)
18. በ \(20\Omega\) ተቃዋሚ ውስጥ ያለውን ጅረት በ \(100V\) አቅርቦት ይወስኑ።
መፍትሄ፡ \( I = \frac{V}{R} = \frac{100V}{20\Omega} = 5A \)
19. በትይዩ የተገናኙ የሁለት \(10mH\) ኢንዳክተሮች አጠቃላይ ኢንዳክታንስ ያግኙ።
መፍትሄ፡ \( \frac{1}{{L_{\text{{total}}}}} = \frac{1}{{L_1}} + \frac{1}{{L_2}} = \frac{1}{10} + \frac{1}{10} = \frac{1}{5}, L_{\text{{total}}} = 5mH \)
20. ለ0.5 ሰዓታት ጥቅም ላይ የዋለው የ1500 ዋት ብረት የሚፈጀውን ኃይል አስሉ።
መፍትሄ፡ \( E = Pt = 1500W \times 0.5h = 750Wh = 0.75kWh \)
