Näide alalisvooluahelast

9 näidet alalisvooluahela küsimustest

1. Vaata allolevat takisti paigutuse pilti! Läbi R1 kulgeva _voolu suurus on…

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

Arutelu
On teada :
Takisti 1 (R₁) = 4 Ω
Takisti 2 (R₂) = 4 Ω
Takisti 3 (R₃) = 8 Ω
Elektriline pinge (V) = 40 volti
Küsis : Vool läbi R₁
Jawab :

Elektrivool liigub kõrge potentsiaaliga pingelt madala potentsiaaliga pingele. Elektrivoolu suund ülaltoodud vooluringis on sama mis kellaosutite suund.

Akust väljuv vool
Esmalt arvuta asendustakisti (R). Seejärel arvuta voolutugevus valemi abil Ohmi seadus :
V = IR või I = V / R
Valemi kirjeldus: V = pinge, I = vool, R = asendustakisti
Asendustakisti:
Hitung takisti ülaltoodud vooluringi asendaja.
Takisti R₁ ja takisti R₂ paralleelselt paigutatud. Asendustakisti on:
1 / R₁₂ = 1/R₁ +1/R₂ = 1/4 + 1/4 = 2/4
R₁₂ = 4/2 = 2 Ω
Takisti R₁₂ ja takisti R₃ järjestikku ühendatud. Asendustakisti on:
R= R₁₂ + R₃ = 2 + 8 = 10 Ω
Akust väljuv vool :
I = V / R = 40/10 = 4 amprit
Akust väljuv voolutugevus on 4 amprit.

Elektriline pinge V_ab ja V_bc
Kirchhoffi esimene seadus väidab, et oksa siseneva elektrivoolu hulk on sama suur kui oksast väljuva elektrivoolu hulk. Kirchhoffi esimese seaduse põhjal järeldub, et kui patareist väljuv elektrivool on 4 amprit, siis on läbi ab läbiva elektrivoolu tugevus 4 amprit ja samamoodi on läbi bc läbiva elektrivoolu tugevus 4 amprit.
Elektriline pinge V_ab :
V_ab = I_ab R_ab = (4)(2) = 8 volti
Elektriline pinge V_bc :
V_bc = I_bc R_bc = (4)(8) = 32 volti
Ülaltoodud vooluring on järjestikku ühendatud nii, et kogu elektriline pinge on V = V_ab + V_bc = 8 volti + 32 volti = 40 volti.
Läbi R voolav elektrivool₁ = 4 Ω
I₁ = V_ab / R₁ = 8 volti / 4 oomi = 2 amprit
I₂ = V_ab / R₂ = 8 volti / 4 oomi = 2 amprit
Akust väljuv elektrivool on 4 amprit. Punktis a jaguneb elektrivool kaheks, kusjuures läbi takisti R voolab 2 amprit.₁ ja läbi takisti R voolab 2 amprit suurune elektrivool₂2 amprit + 2 amprit = 4 amprit. See on kooskõlas Kirchhoffi esimese seadusega.
Õige vastus on A.

2. Vaatleme järgmist elektriahelat. Läbi 4 Ω takisti voolava voolu suurus on…
A. 1,0 A
B. 1,2 A
C. 1,6 A
D. 2,4 A
E. 3,2 A
Arutelu
On teada :
Takisti 1 (R₁) = 6 Ω
Takisti 2 (R₂) = 4 Ω
Takisti 3 (R₃) = 1,6 Ω
Elektriline pinge (V) = 16 volti
Küsis : 4 Ω takistist läbi voolav vool
Jawab :
Elektrivool liigub kõrge potentsiaaliga pingelt madala potentsiaaliga pingele. Elektrivoolu suund ülaltoodud vooluringis on sama mis kellaosutite suund.
Akust väljuv vool
Asendustakisti:
Takisti R₁ ja takisti R₂ paralleelselt paigutatud. Asendustakisti on:
1 / R₁₂ = 1/R₁ +1/R₂ = 1/6 + 1/4 = 2/12 + 3/12 = 5/12
R₁₂ = 12/5 = 2,4 Ω
Takisti R₁₂ ja takisti R₃ järjestikku ühendatud. Asendustakisti on:
R= R₁₂ + R₃ = 2,4 + 1,6 = 4 Ω
Akust väljuv vool :
I = V / R = 16/4 = 4 amprit
Akust väljuv voolutugevus on 4 amprit.

Elektriline pinge V_ab ja V_bc
Kirchhoffi esimese seaduse põhjal järeldub, et kui patareist väljuv elektrivool on 4 amprit, siis on läbi ab läbiva elektrivoolu tugevus 4 amprit ja samamoodi on läbi bc läbiva elektrivoolu tugevus 4 amprit.
Elektriline pinge V_ab :
V_ab = I_ab R_ab = (4)(2,4) = 9,6 volti
Elektriline pinge V_bc :
V_bc = I_bc R_bc = (4)(1,6) = 6,4 volti
Ülaltoodud vooluring on järjestikku ühendatud nii, et kogu elektriline pinge on V = V_ab + V_bc = 9,6 volti + 6,4 volti = 16 volti.
Läbi R voolav elektrivool₂ = 4 Ω
I₁ = V_ab / R₁ = 9,6 volti / 6 oomi = 1,6 amprit
I₂ = V_ab / R₂ = 9,6 volti / 4 oomi = 2,4 amprit
Akust väljuv elektrivool on 4 amprit. Punktis a jaguneb elektrivool kaheks, kusjuures läbi takisti R voolab 1,6 amprit.₁ ja läbi takisti R voolab 2,4 amprit suurune elektrivool₂1,6 amprit + 2,4 amprit = 4 amprit. See on kooskõlas Kirchhoffi esimese seadusega.
Õige vastus on D.

3. Pöörake tähelepanu järgmisele elektriskeemile!

Kui vooluringis olev 5-oomine takisti asendatakse 7-oomise takistiga, siis enne ja pärast asendamist vooluringis voolava koguvoolu suhe on...

Arutelu

6-oomine takisti ja 6-oomine takisti on ühendatud paralleelselt. Ekvivalenttakistid on:

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

R _AB = 6/2 = 3 oomi

Rakenda Kirchhoffi teist seadust vooluringile, kui takistus = 5 oomi:

Valige praegune suund päripäeva.

12 – 5I – 4 – 3I = 0

12 – 4 – 5I – 3I = 0

8 – 8I = 0

8 = 8I

Mina = 8/8

I = 1 amprit

I on märgitud positiivseks, mis tähendab, et elektrivoolu suund on vastavalt valikule, nimelt päripäeva.

Rakenda Kirchhoffi teist seadust vooluringile, kui takistus = 7 oomi:

Valige praegune suund päripäeva.

12 – 7I – 4 – 3I = 0

12 – 4 – 7I – 3I = 0

8 – 10I = 0

8 = 10I

Mina = 8/10

I = 0,8 amprit

I on märgitud positiivseks, mis tähendab, et elektrivoolu suund on vastavalt valikule, nimelt päripäeva.

Elektrivoolu võrdlus enne ja pärast:

1: 0,8

10: 8

5: 4

4. Pöörake tähelepanu järgmisele elektriskeemile!

6 Ω takisti võimsuse suurus on …

A. 1,5 vatti

B. 3,0 vatti

C. 6,0 vatti

D. 9,0 vatti

E. 18,0 vatti

Arutelu

Elektrienergia valem:

P = I ² R

Enne elektrienergia arvutamist arvuta esmalt Kirchhoffi seaduse abil 6 Ω takistit läbiv elektrivool.

Voolu suund valitakse nii, nagu on näidatud küljel oleval pildil.

Rakenda Kirchhoffi esimest seadust:

I1 + I2 ₌ I3 _{……… .} Võrrand 1

Rakenda Kirchhoffi II seadust I ₁ suhtes :

6 – 12 I1 _– 6 I3 ₌ 0

-12 I ₁ = 6 I ₃ – 6

I1 ₌ (6I3 _– 6) / -12 ………. Võrrand 2

Rakenda Kirchhoffi II seadust I _{2 suhtes} :

6 – 12 I2 _– 6 I3 ₌ 0

– 12 Mina ₂ = 6 Mina ₃ – 6

I2 ₌ (6 _I3 – 6) / –12 ………. Võrrand 3

Asendage võrrandid 2 ja 3 võrrandisse 1 :

I _{3 on positiivse märgiga, mis tähendab, et I 3} suund on kooskõlas valitud suunaga, nagu ülaltoodud pildil.

Kasutage _I1 arvutamiseks võrrandit 2 :

I1 = (6 _{I3 –} 6) / -12

I1 = (6.0,5 – ₆ ) / -12

I1 = (3 – ₆ ) / -12

I1 = -3 / _-12

I² = _1/4 A

I _{1 on positiivse märgiga, mis tähendab, et I 1} suund on kooskõlas valitud suunaga, nagu ülaltoodud pildil.

Kasutage _I2 arvutamiseks võrrandit 3 :

I2 = (6 _{I3 –} 6) / –12

I2 = (6.0,5 – ₆ ) / -12

I2 = (3 – ₆ ) / -12

I2 = -3 / _-12

I² = _1/4 A

I2 on positiivse märgiga, mis tähendab _{, et I1} suund on kooskõlas valitud suunaga, nagu ülaltoodud pildil.

Rakenda Kirchhoffi esimest seadust, et tõestada saadud tulemuste õigsust:

I1 + _I2 = _I3​

1/4 + 1/4 = 1/2

6 Ω takistust läbiv elektrivool on I ₃ = 1/2 amprit.

Elektriline võimsus takistuse 6 Ω korral on P = I ² R = (1/2) ² (6) = 1/4 (6) = 1,5 vatti

Õige vastus on A.

5. Küljel oleval elektriskeemil on takisti R _{3 elektrilise potentsiaali erinevuse suurus} …

A. 0,5 V

B. 0,6 V

C. 0,9 V

D. 1,0 V

E. 1,3 V

Arutelu

On teada, et:

Takistus 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Takistus 2 (R2 ₎ = 4 Ω

Takistus 3 (R3 ₎ = 3 Ω

Allika emj² (E² ₎ = 6 volti

Allika emj² (E² ₎ = 9 volti

Küsimus: Takisti R _{3 elektrilise potentsiaali erinevus}

Vastus:

_{Arvutage läbi takisti R 3} voolav elektrivool (I).

Esmalt arvutage vooluringis voolav elektrivool:

Selle probleemi lahendamisel valitakse voolu suund päripäeva.

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

Ma = -3/9

Ma = -1/3

Läbi vooluringi voolav vool on 1/3 amprit. Negatiivne voolutugevus näitab, et voolu suund on vastupäeva, mitte ootuspärane.

Ahel on järjestikku ühendatud nii, et vooluringis voolav elektrivool = takistuses R _{3 voolav elektrivool} = 1/3 amprit.

Arvutage takisti R ₃ potentsiaalide vahe (V)

V = IR3 ₌ (1/3)(3) = 1 volt

Õige vastus on D.

6. Vaata allolevat võrgupilti!

Seega, et punktide C ja D vaheline elektriline potentsiaal on võrdne 4 voldiga, on R väärtus ...

A. 1 oomi

B. 2 oomi

C. 4 oomi

D. 8 oomi

E. 10 oomi

Arutelu

On teada, et:

Takistus 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Takistus 2 (R2 ₎ = 2 Ω

Takistus 3 (R3 ₎ = R

Allika emj² (E² ₎ = 8 volti

Allika emj² (E² ₎ = 4 volti

Punktide C ja D vaheline elektriline potentsiaalide vahe (V _CD ) = 4 volti

Küsimus: Takistuse R väärtus

Vastus:

Arvutage takistuse väärtus R

V _CD = IR

4 = IR

R = 4 / I

Jätkub…

Arvutage läbi takisti R voolav elektrivool (I)

Selle probleemi lahendamisel valitakse voolu suund päripäeva.

– 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

Ma = -8 / 4

I = -2 amprit

Ahelas voolav elektrivool on 2 amprit. Negatiivne elektrivool näitab, et elektrivoolu suund ei ole ootuspärane, vaid vastupäeva.

Ahel on ühendatud järjestikku nii, et vooluringis voolav elektrivool = takistuses R voolav elektrivool = 2 amprit.

Takistuse väärtus R

Jätka…

R = 4 / I = 4 / 2 = 2 oomi

Õige vastus on B.

7. Vaadake järgmist elektriskeemi! Takisti R kinnituspinge suurus on…

A. 20 volti

B. 8 volti

C. 5 volti

D. 4 volti

E. 2 volti

Arutelu

EMF (E) = elektripingeallika potentsiaalide vahe enne elektrivoolu voolamist

Klemmpinge (V) = elektripingeallika potentsiaalide vahe pärast elektrivoolu voolamist

On teada, et:

Takistus 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Takistus 2 (R2 ₎ = 4 Ω

Takistus 3 (R3 ₎ = 4 Ω

Allika emj² (E² ₎ = 20 volti

Allika emj² (E² ₎ = 15 volti

Küsimus: Takisti R (V) kinnituspinge suurus

Vastus:

Arvutage vooluringis voolav elektrivool (I)

See ülesanne on seotud Kirchhooffi seadusega. Sammud ja kuidas seda ülesannet lahendada:

Esmalt vali eelistatud voolusuund. Saad valida vastupäeva või päripäeva.

Teiseks , kui vool läbib takistust või takistit (R), väheneb potentsiaal nii, et V = IR on negatiivne.

Kolmandaks , kui vool liigub madalalt potentsiaalilt kõrgele (- potentsiaalilt + poole), siis märgitakse EJ allikas (E) positiivseks, kuna EJ allikas on energiaga täidetud. Kui vool liigub kõrgelt potentsiaalilt madalale (+ potentsiaalilt - poole), siis märgitakse EJ allikas (E) negatiivseks, kuna EJ allikas toimub energia tühjenemine.

Selle probleemi lahendamisel valitakse voolu suund päripäeva.

E ₁ – IR ₁ – IR ₂ – IR ₃ – E ₂ = 0

20 – I(2) – I(4) – I(4) – 15 = 0

20 – 15 – I(2) – I(4) – I(4) = 0

5–10 Mina = 0

5 = 10 I

Mina = 5/10

I = 0,5 amprit

Ahelas voolav elektrivool on 0,5 amprit. Positiivne vool näitab, et voolu suund on ootuspärane ehk päripäeva.

Arvutage ekvivalentne takistus (R)

Takisti 1 ( R1 ₎ , takisti 2 ( R2 ₎ ja takisti 3 (R3 ₎ on ühendatud järjestikku. Asendustakistid:

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

Takisti R (V) klambripinge

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

Kiireim viis:

Kinnituspinget saab otseselt määrata järgmisel viisil:

V = E ₁ – E ₂ = 20 – 15 = 5 volti

Õige vastus on C.

8. Vaadake järgmist elektriskeemi! 3Ω takistis hajuva võimsuse hulk on…

A. 4 vatti

B. 8 vatti

C. 12 vatti

D. 16 vatti

E. 20 vatti

Arutelu

Hajutamisvõimsus = kasutatud võimsus

On teada, et:

Takistus 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Takistus 2 (R2 ₎ = 3 Ω

Takistus 3 (R3 ₎ = 4 Ω

Allika emj² (E² ₎ = 8 volti

Allika emj² (E² ₎ = 10 volti

Küsimus: Võimsuse hajumine 3Ω takistil

Vastus:

Hajutamisvõimsus

Hajumisvõimsus arvutatakse järgmise valemi abil:

P = VI

Kirjeldus: P = võimsus, V = potentsiaalide vahe 3 Ω takisti mõlemas otsas , I = läbi 3 Ω takisti voolav elektrivool.

Arvutage 3 Ω takistist läbi voolava elektrivoolu tugevus (I).

Esmalt arvutage vooluringis voolav elektrivool:

Selle probleemi lahendamisel valitakse voolu suund päripäeva.

E ₁ – IR ₁ – IR ₂ – IR ₃ + E ₂ = 0

8 – I(2) – I(3) – I(4) + 10 = 0

18–9 Mina = 0

18 = 9 I

Ma = 1 000 000 / 9

I = 2 amprit

Ahelas voolav elektrivool on 2 amprit. Positiivne vool näitab, et voolu suund on ootuspärane ehk päripäeva.

Ahel on ühendatud järjestikku nii, et vooluringis voolav elektrivool = 3 Ω takistuses voolav elektrivool = 2 amprit.

Arvutage 3 Ω takisti potentsiaalide vahe (V)

V = IR ₂ = (2 A) (3 Ω) = 6 volti

Arvutage 3Ω takisti võimsuse hajumine

P = VI = (6 volti) (2 amprit) = 12 volti Amper = 12 vatti

Õige vastus on C.

9. Vaata järgmist elektriskeemi! Punktide A ja B vaheline potentsiaalide vahe on…

A. 1,5 volti

B. 3,0 volti

C. 6,0 volti

D. 7,5 volti

E. 9,0 volti

Arutelu

On teada, et:

Takistus 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Takistus 2 (R2 ₎ = 3 Ω

Takistus 3 (R3 ₎ = 4 Ω

Allika emj² (E² ₎ = 8 volti

Allika emj² (E² ₎ = 10 volti

Küsimus: Potentsiaalide vahe (V) punktide A ja B vahel

Vastus:

Arvutage 3 Ω takistist läbi voolava elektrivoolu tugevus (I).

Esmalt arvutage vooluringis voolav elektrivool:

Selle probleemi lahendamisel valitakse voolu suund päripäeva.

– E ₁ – IR ₁ – IR ₂ – E ₂ – IR ₃ = 0

– 8 – I(2) – I(3) – 10 – I(4) = 0

– 18 – 9 Mina = 0

– 18 = 9 Mina

Ma = -18 / 9

I = – 2 amprit

Ahelas voolav elektrivool on 2 amprit. Negatiivne elektrivool näitab, et elektrivoolu suund ei ole ootuspärane, vaid vastupäeva.

Ahel on ühendatud järjestikku nii, et vooluringis voolav elektrivool = 3 Ω takistuses voolav elektrivool = 2 amprit.

Arvutage 3 Ω takisti potentsiaalide vahe (V)

V = IR ₂ = (2 A) (3 Ω) = 6 volti

Õige vastus on C.

Küsimuse allikas:

Füüsika riikliku eksami küsimused gümnaasiumile/kutsekoolile