ለኤሌክትሪክ ኃይል እና ኃይል ምሳሌዎች ጥያቄዎች እና ቀመሮች
ኃይል እና የኤሌክትሪክ ኃይል
1. የኤሌክትሪክ ፍጥነቱ በኪውዋህ 400 ሩብ ነው። በአንድ ቤት ውስጥ፣ 100 ዋት ቴሌቪዥን በቀን በአማካይ ለ4 ሰዓታት ይሰራል፣ እና እያንዳንዳቸው 20 ዋት የሆኑ ሁለት መብራቶች በቀን ለ10 ሰዓታት ያገለግላሉ። የኤሌክትሪክ ፍጆታ በወር (30 ቀናት)…
ኤ. አርፒ. 4.800፣-
ቢ. አርፒ. 9.600,-
ሲ. አር.ፒ. 19.200,-
ዲ. አርፕ. 21.120,-
ውይይት
እንደሚታወቀው፡-
የኤሌክትሪክ ታሪፍ 400/kWh ነው
የቴሌቪዥን ኃይል = 1 x 100 ዋት = 100 ዋት እና የቴሌቪዥን አጠቃቀም ጊዜ = 4 ሰዓት x 30 = 120 ሰዓታት
የመብራት ኃይል = 2 x 20 ዋት = 40 ዋት እና የመብራት አጠቃቀም ጊዜ = 10 ሰዓት x 30 = 300 ሰዓታት
የተጠየቀው፦ የኤሌክትሪክ ፍጆታ በወር
መልስ፡
የኤሌክትሪክ ኃይል = የኤሌክትሪክ ኃይል x የአጠቃቀም ጊዜ
የቴሌቪዥን የኤሌክትሪክ ኃይል = 100 ዋት x 120 ሰዓታት = 12.000 ዋት ሰዓታት
የመብራት ኃይል = 40 ዋት x 300 ሰዓታት = 12.000 ዋት ሰዓታት
ጠቅላላ ኃይል = 12.000 ዋት ሰዓቶች + 12.000 ዋት ሰዓቶች = 24.000 ዋት ሰዓቶች = 24 ኪሎ ዋት ሰዓቶች = 24 ኪሎ ዋት ሰዓቶች = 24 ኪሎ ዋት ሰዓቶች
በወር የኤሌክትሪክ ፍጆታ ዋጋ = (24 kWh)(Rp. 400/kWh) = (24)(Rp. 400) = Rp. 9.600,-
ትክክለኛው መልስ ለ ነው።
2. እያንዳንዳቸው 24 ዋት / 12 ቮልት የሚል ስያሜ የተሰጣቸው ሁለት መብራቶች በትይዩ ተገናኝተው ከዚያም በተከታታይ በ2 ኦህም ሬዚስተር ተገናኝተዋል። ይህ ዑደት ከዚያም ሁለቱም መብራቶች ከከፍተኛው ብሩህነት 25% ብቻ እንዲያበሩ ከቮልቴጅ ምንጭ ጋር ይገናኛል። አንድ መብራት በድንገት ቢበላሽ ሌላኛው መብራት በኃይል ይበራል…
ሀ. 12 ዋት
ቢ. 7,5 ዋት
ሲ. 6 ዋት
ዲ. 3 ዋት
ውይይት
የኃይል ቀመር፡
ፒ = VI
እኔ = ፒቪ
ወይም
P = VI —–> I = V / R
P = V (V / R)
ፒ = ቪ2 / አር
አር = ቪ2 / ፒ
ወይም
P = VI —–> V = IR
P = (IR) I
ፒ = እኔ2 R
I2 = ፒ / አር
መግለጫ፡ P = የኤሌክትሪክ ኃይል፣ V = የኤሌክትሪክ ቮልቴጅ፣ I = የኤሌክትሪክ ፍሰት፣ R = የመብራት መቋቋም
የወረዳውን የመቋቋም አቅም አስላ፦
ሁለት መብራቶች እያንዳንዳቸው 24 ዋት / 12 ቮልት የሚል ምልክት አላቸው፣ ይህም ማለት እያንዳንዱ መብራት ከ12 ቮልት ቮልቴጅ ጋር ሲገናኝ በ24 ዋት ከፍተኛ ኃይል ያበራል።
የእያንዳንዱ መብራት የመቋቋም አቅም የሚሰላው የኃይል ቀመርን በመጠቀም ነው፡
አር = ቪ2 / P = 122 / 24 = 144 / 24 = 6 Ohms
ሁለቱ መብራቶች በትይዩ የተገናኙ ናቸው ስለዚህ ተመጣጣኝ ተቃውሞ የሚከተለው ነው፡
1 / አር12 = 1/አር1 + 1/R2 = 1/6 + 1/6 = 2/6
R12 = 6/2 = 3 ኦህም
ሁለቱ መብራቶች በተከታታይ ከ2 Ohm resistor ጋር የተገናኙ ናቸው ስለዚህ ተመጣጣኝ ተቃውሞው የሚከተለው ነው፡
R = 3 Ohm + 2 Ohm = 5 Ohm
ስለዚህ የወረዳ ተቃውሞ = R = 5 Ohm።
በወረዳው ውስጥ የሚፈሰውን የኤሌክትሪክ ፍሰት አስላ፡
ሁለቱም መብራቶች የብሩህነት ደረጃ 25% ከሆነ ሁለቱም መብራቶች በ25/100 x 24 ዋት = 1/4 x 24 = 24/4 = 6 ዋት ያበራሉ።
በመብራት ውስጥ የሚፈሰው የኤሌክትሪክ ጅረት የኃይል ቀመርን በመጠቀም ይሰላል-
I2 = P / R = 6 ዋት / 6 Ohms = 1 አምፔር
በእያንዳንዱ መብራት ውስጥ የሚፈሰው የኤሌክትሪክ ፍሰት 1 አምፔር ነው። ሁለቱ መብራቶች በትይዩ የተገናኙ ናቸው፣ ስለዚህ በኪርቾፍ የመጀመሪያ ህግ መሰረት፣ በሁለቱም መብራቶች ውስጥ የሚፈሰው አጠቃላይ የኤሌክትሪክ ፍሰት 2 አምፔር ነው። ሁለቱ መብራቶች በተከታታይ ከ2 ኦህም ሬዚስተር ጋር የተገናኙ ናቸው፣ ስለዚህ በ2 ኦህም ሬዚስተር ውስጥ የሚፈሰው የኤሌክትሪክ ፍሰት 2 አምፕሬም ነው።
ስለዚህ በወረዳው ውስጥ የሚፈሰው የኤሌክትሪክ ጅረት = I = 2 Amperes።
የ emf ምንጭ ቮልቴጅን አስላ:
የኤሌክትሪክ ቮልቴጅ፡-
V = IR = (2 Ampere)(5 Ohm) = 10 ቮልት
ይህ የ EMF ምንጭ ቮልቴጅ ሲሆን ዋጋው ከአንዱ መብራት ከመበላሸቱ በፊት ወይም አንዱ መብራት ከተሰበረ በኋላ የማይለወጥ ነው።
የመብራት አንዱ ከተሰበረ በኋላ የወረዳውን የመቋቋም አቅም አስላ፡
አንደኛው መብራት ከተሰበረ፣ አሁንም የሚበራው ሌላኛው ብርሃን በተከታታይ ከ2 Ohm resistor ጋር ይገናኛል። ስለዚህ፣ የወረዳው መቋቋም ወደሚከተለው ይቀየራል፡
R = 6 Ohm + 2 Ohm = 8 Ohm
አንዱ መብራት ከተሰበረ በኋላ በወረዳው ውስጥ የሚፈሰውን የኤሌክትሪክ ፍሰት አስላ፡
በወረዳው ውስጥ የሚፈሰው የኤሌክትሪክ ጅረት የሚከተለው ነው፡
እኔ = ቪ / አር = 10 ቮልት / 8 ኦም = 1,25 አምፕስ
መብራቱ እና ተቃዋሚው በተከታታይ የተገናኙ በመሆናቸው በወረዳው ውስጥ የሚፈሰው የኤሌክትሪክ ጅረት = በመብራቱ ውስጥ የሚፈሰው የኤሌክትሪክ ጅረት = በመልሶ ማጥመጃው ውስጥ የሚፈሰው የኤሌክትሪክ ጅረት።
የመብራት ኃይልን አስላ:
አንደኛው መብራት ከተሰበረ በኋላ፣ ሌሎቹ መብራቶች በሚከተለው ኃይል ያበራሉ፡
P = VI = (10 ቮልት) (1,25 Ampere) = 12,5 ዋት
የኤሌክትሮን እንቅስቃሴ
3. የኤሌክትሮን ክብደት 9,1 x 10 እንደሆነ ይታወቃል-31 ኪ.ግ እና የኤሌክትሮን ቻርጅ 1,6 x 10-19 ሐ. ኤሌክትሮንን ከ1 x 10 ፍጥነት ለማፋጠን የሚያስፈልገው እምቅ ልዩነት5 m/s 3 x 10 ይሆናል5 m/s ነው…
ሀ. 28,4375 mV
ቢ. 56,875 mV
ሲ. 113,75 mV
ዲ. 227,5 mV
ውይይት
እንደሚታወቀው፡-
የኤሌክትሮን ክብደት (ሜ) = 9,1 x 10-31 kg
የኤሌክትሮን ቻርጅ (q) = 1,6 x 10-19 C
የመጀመሪያ ፍጥነት (v)o) = 1 x 105 m/s —> vo2 = 1x1010 m2/s2
የመጨረሻ ፍጥነት (v)t) = 3 x 105 m/s —> vt2 = 9 x 1010 ሜትር2/s2
የተጠየቀው፦ ኤሌክትሮንን ለማፋጠን የሚያስፈልገው እምቅ ልዩነት (V)
መልስ፡
የኤሌክትሪክ እምቅ ኃይል ለውጥ = q V = (1,6 x 10-19 ሐ) ቪ
የኪነቲክ ኢነርጂ ለውጥ = EKt – ኢኬo = 1/2 ሜትር (vt2 - ቁo2) = 1/2 (9,1 x 10)-31 ኪ.ግ)(9 x 1010 m2/s2 - 1 x 1010 m2/s2) = (4,55 x 10-31 ኪ.ግ)(8 x 1010 m2/s2) = 36,4 x 10-21 ኪ.ግ. ሜ2/s2
ጉልበት ዘላለማዊ ስለሆነ የኤሌክትሪክ አቅም ኃይል ወደ ኪኔቲክ ኃይል ይቀየራል፡
EPL ተሸንፏል = EK ታይቷል
(1,6x10)-19) ቪ = 36,4 x 10-21
ቪ = 36,4 x 10-21 / 1,6 x 10-19
ቪ = 22,75 x 10-2 ቮልት
ቪ = 227,5 x 10-3 ቮልት
V = 227,5 ሚሊቮልት
ትክክለኛው መልስ ዲ ነው።
4. በሪጀንሲ/ሲቲ ደረጃ ቁጥር 56 ላይ ለጁኒየር ሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤቶች የ2011 ብሔራዊ የሳይንስ ኦሊምፒያ ጥያቄዎች
በላብራቶሪ ውስጥ የኤሌክትሮኖች ጨረር ወደ ሰሜን ይተኩሳል። ከላይ ጀምሮ ጨረሩ ወደ ግራ እንደሚታጠፍ ይታያል። ከዚያም የኤሌክትሮኖች ጨረር ወደ ደቡብ ይተኩሳል። ከላይ ጀምሮ ጨረሩ ወደ ግራ እንደሚታጠፍ ይታያል። ይህ ማለት…
ሀ. ወደ ምዕራብ የሚያመለክት የኤሌክትሪክ መስክ
ለ. ወደ ምሥራቅ የሚያመለክት የኤሌክትሪክ መስክ
ሐ. ወደ ላይ የሚመራ መግነጢሳዊ መስክ
መ. ወደ ታች የሚመራ መግነጢሳዊ መስክ
ውይይት
ኤሌክትሮኖች በኤሌክትሪክ የሚሞሉ ሲሆኑ በኤሌክትሪክ ወይም በመግነጢሳዊ መስክ ውስጥ ሲሆኑ በኤሌክትሪክ ወይም በመግነጢሳዊ ኃይሎች ሊንቀሳቀሱ ይችላሉ። ልዩነቱ የኤሌክትሪክ ኃይሎች ኤሌክትሮኖችን በእረፍት ጊዜም ሆነ በሚንቀሳቀሱበት ጊዜ ማንቀሳቀስ ይችላሉ፣ መግነጢሳዊ ኃይሎች ደግሞ ኤሌክትሮኖችን ማንቀሳቀስ የሚችሉት በሚንቀሳቀሱበት ጊዜ ብቻ ነው።
ሌላው ልዩነት የኤሌክትሪክ ኃይል ከኤሌክትሪክ መስክ ጋር በተመሳሳይ አቅጣጫ ሲሆን፣ መግነጢሳዊ ኃይሉ ደግሞ ከማግኔቲክ መስክ ጋር ቀጥ ያለ ነው። ስለዚህ፣ አንድ ኤሌክትሮን በኤሌክትሪክ ኃይል ከተንቀሳቀሰ፣ የእንቅስቃሴው አቅጣጫ ከኤሌክትሪክ መስክ አቅጣጫ ጋር ተመሳሳይ ነው። በተቃራኒው፣ አንድ ኤሌክትሮን በማግኔቲክ ኃይል ከተንቀሳቀሰ፣ የእንቅስቃሴው አቅጣጫ ከማግኔቲክ ኃይል አቅጣጫ ጋር ተመሳሳይ ነው። ይህም ከመግነጢሳዊ መስክ አቅጣጫ ጋር ቀጥ ያለ ነው።
ከላይ በተጠቀሰው ጥያቄ መሠረት፣ አንድ ኤሌክትሮን ወደ ሰሜን ሲተኮስ፣ ወደ ግራ (ወደ ምዕራብ) የሚገለበጥ ይመስላል፣ እና ወደ ደቡብ ሲተኮስ፣ ወደ ግራ (ወደ ምስራቅ) የሚገለበጥ ይመስላል። አንድ ኤሌክትሮን በኤሌክትሪክ ኃይል ከተገለበጠ፣ የኤሌክትሪክ ኃይል አቅጣጫው ከኤሌክትሪክ መስክ አቅጣጫ ጋር ተመሳሳይ ነው፣ ሁልጊዜም ይለወጣል። የኤሌክትሪክ መስክ አቅጣጫ ቋሚ መሆን አለበት። ስለዚህ፣ ኤሌክትሮኑ በኤሌክትሪክ ኃይል አይገለበጥም።
መግነጢሳዊ ኃይሉ ኤሌክትሮኖችን እንደሚያዞር መደምደም ይቻላል። የመግነጢሳዊ ኃይሉን አቅጣጫ (ኤሌክትሮኖቹ የሚዞሩበትን አቅጣጫ)፣ የመግነጢሳዊ ፊልዱን አቅጣጫ እና ኤሌክትሮኖቹ የሚተኮሱበትን አቅጣጫ ለማወቅ የቀኝ እጅ ደንብን ይጠቀሙ።
የቀኝ እጅን ደንብ ከዚህ በታች እንደተገለጸው ይተግብሩ። የቀኝ እጅዎን ዘርግተው፣ አውራ ጣትዎን ቀጥ አድርገው ሌሎቹን አራት ጣቶችዎን ይዝጉ። አውራ ጣትዎን ወደ ሰሜን (የኤሌክትሮን እንቅስቃሴ አቅጣጫ) እና አራት ጣቶችዎ ወደ ምዕራብ (የማግኔቲክ ኃይል አቅጣጫ = የኤሌክትሮን ማፈንገጫ አቅጣጫ) እንዲያመላክት ያድርጉት፣ ከዚያም የቀኝ እጅዎ ጀርባ ወደ ታች (የማግኔቲክ መስክ አቅጣጫ) እንዲያሳይ ያድርጉት። በተቃራኒው፣ አውራ ጣትዎን ወደ ደቡብ (የኤሌክትሮን እንቅስቃሴ አቅጣጫ) እና አራት ጣቶችዎ ወደ ምስራቅ (የማግኔቲክ ኃይል አቅጣጫ = የኤሌክትሮን ማፈንገጫ አቅጣጫ) እንዲያሳይ ያድርጉት፣ ከዚያም የቀኝ እጅዎ ጀርባ ወደ ታች (የማግኔቲክ መስክ አቅጣጫ) ያመልክቱ። ኤሌክትሮኑ ወደ ታች በሚመራ መግነጢሳዊ መስክ ውስጥ እንዳለ መደምደም ይቻላል።
ትክክለኛው መልስ ዲ ነው።
የጥያቄ ምንጭ፡
የጁኒየር ሁለተኛ ደረጃ ትምህርት ቤት የፊዚክስ ኦኤስኤን ጥያቄዎች
