Esimerkki tasavirtapiiristä

9 esimerkkiä tasavirtapiirin kysymyksistä

1. Katso alla olevaa kuvaa vastusjärjestelystä! R1 _:n läpi kulkevan virran suuruus on…

A. 2,0 ampeeria
B. 2,5 ampeeri
C. 4,0 ampeeria
D. 4,5 ampeeria
E. 5,0 ampeeria

Keskustelu
Se tiedetään :
Vastus 1 (R₁) = 4 Ω
Vastus 2 (R₂) = 4 Ω
Vastus 3 (R₃) = 8 Ω
Sähköjännite (V) = 40 volttia
Kysytty Virta R:n läpi₁
Jawab :

Sähkövirta kulkee korkeapotentiaalista matalapotentiaaliin. Yllä olevassa virtapiirissä sähkövirran suunta on sama kuin kellon viisarien suunta.

Akusta ulos virtaava virta
Laske ensin korvaava vastus (R). Laske sen jälkeen virta kaavalla Ohmin laki :
V = IR tai I = V / R
Kaavan kuvaus: V = jännite, I = virta, R = korvausvastus
Vaihtovastus:
Hitung vastus korvaaja yllä olevalle piirille.
Vastus R₁ ja vastus R₂ rinnan järjestettynä. Vaihtovastus on:
1 / R₁₂ = 1/R₁ +1/R₂ = 1/4 + 1/4 = 2/4
R₁₂ = 4/2 = 2 Ω
Vastus R₁₂ ja vastus R₃ sarjaan kytkettynä. Vaihtovastus on:
R= R₁₂ + R₃ = 2 + 8 = 10 Ω
Akusta ulos virtaava virta :
I = V / R = 40/10 = 4 ampeeria
Akusta ulos virtaava virta on 4 ampeeria.

Sähköjännite V_ab ja V_bc
Kirchhoffin ensimmäinen laki väittää, että haaraan tulevan sähkövirran määrä on sama kuin haarasta lähtevän sähkövirran määrä. Kirchhoffin ensimmäisen lain perusteella voidaan päätellä, että jos akusta tuleva sähkövirta on 4 ampeeria, niin ab:n läpi kulkevan sähkövirran voimakkuus on 4 ampeeria ja samoin bc:n läpi kulkevan sähkövirran voimakkuus on 4 ampeeria.
Sähköjännite V_ab :
V_ab I =_ab R_ab = (4)(2) = 8 volttia
Sähköjännite V_bc :
V_bc I =_bc R_bc = (4)(8) = 32 volttia
Yllä oleva piiri on kytketty sarjaan siten, että kokonaisjännite on V = V_ab + V_bc = 8 volttia + 32 volttia = 40 volttia.
R:n läpi kulkeva sähkövirta₁ = 4 Ω
I₁ = V_ab /R₁ = 8 volttia / 4 ohmia = 2 ampeeria
I₂ = V_ab /R₂ = 8 volttia / 4 ohmia = 2 ampeeria
Akusta virtaava sähkövirta on 4 ampeeria. Kun se saavuttaa pisteen a, sähkövirta jakautuu kahtia, ja vastuksen R läpi kulkee 2 ampeeria.₁ ja vastuksen R läpi kulkee 2 ampeerin sähkövirta₂2 ampeeria + 2 ampeeria = 4 ampeeria. Tämä on Kirchhoffin ensimmäisen lain mukaista.
Oikea vastaus on A.

2. Tarkastellaan seuraavaa sähköpiiriä. 4 Ω:n vastuksen läpi kulkevan virran suuruus on…
A. 1,0 A
B. 1,2 A
C. 1,6 A
D. 2,4 A
E. 3,2 A
Keskustelu
Se tiedetään :
Vastus 1 (R₁) = 6 Ω
Vastus 2 (R₂) = 4 Ω
Vastus 3 (R₃) = 1,6 Ω
Sähköjännite (V) = 16 volttia
Kysytty : 4 Ω:n vastuksen läpi kulkeva virta
Jawab :
Sähkövirta kulkee korkeapotentiaalista matalapotentiaaliin. Yllä olevassa virtapiirissä sähkövirran suunta on sama kuin kellon viisarien suunta.
Akusta ulos virtaava virta
Vaihtovastus:
Vastus R₁ ja vastus R₂ rinnan järjestettynä. Vaihtovastus on:
1 / R₁₂ = 1/R₁ +1/R₂ = 1/6 + 1/4 = 2/12 + 3/12 = 5/12
R₁₂ = 12/5 = 2,4 Ω
Vastus R₁₂ ja vastus R₃ sarjaan kytkettynä. Vaihtovastus on:
R= R₁₂ + R₃ = 2,4 + 1,6 = 4 Ω
Akusta ulos virtaava virta :
I = V / R = 16/4 = 4 ampeeria
Akusta ulos virtaava virta on 4 ampeeria.

Sähköjännite V_ab ja V_bc
Kirchhoffin ensimmäisen lain perusteella voidaan päätellä, että jos akusta tuleva sähkövirta on 4 ampeeria, niin ab:n läpi kulkevan sähkövirran voimakkuus on 4 ampeeria ja samoin bc:n läpi kulkevan sähkövirran voimakkuus on 4 ampeeria.
Sähköjännite V_ab :
V_ab I =_ab R_ab = (4)(2,4) = 9,6 volttia
Sähköjännite V_bc :
V_bc I =_bc R_bc = (4)(1,6) = 6,4 volttia
Yllä oleva piiri on kytketty sarjaan siten, että kokonaisjännite on V = V_ab + V_bc = 9,6 volttia + 6,4 volttia = 16 volttia.
R:n läpi kulkeva sähkövirta₂ = 4 Ω
I₁ = V_ab /R₁ = 9,6 volttia / 6 ohmia = 1,6 ampeeria
I₂ = V_ab /R₂ = 9,6 volttia / 4 ohmia = 2,4 ampeeria
Akusta virtaava sähkövirta on 4 ampeeria. Kun se saavuttaa pisteen a, sähkövirta jakautuu kahtia, ja vastuksen R läpi kulkee 1,6 ampeeria.₁ ja vastuksen R läpi kulkee 2,4 ampeerin sähkövirta₂1,6 ampeeria + 2,4 ampeeria = 4 ampeeria. Tämä on Kirchhoffin ensimmäisen lain mukaista.
Oikea vastaus on D.

3. Kiinnitä huomiota seuraavaan sähkökytkentään!

Jos piirin 5 ohmin vastus korvataan 7 ohmin vastuksella, niin piirissä kulkevan kokonaisvirran suhde ennen vaihtoa ja sen jälkeen on...

Keskustelu

6 ohmin vastus ja toinen 6 ohmin vastus on kytketty rinnan. Vastaavat vastukset ovat:

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

R _AB = 6/2 = 3 ohmia

Sovella Kirchhoffin toista lakia piiriin, jos resistanssi = 5 ohmia:

Valitse virtaussuunta myötäpäivään.

12 – 5I – 4 – 3I = 0

12 – 4 – 5I – 3I = 0

8 – 8I = 0

8 = 8I

Minä = 8/8

I = 1 ampeeria

I on merkitty positiivisella, mikä tarkoittaa, että sähkövirran suunta on valinnan mukainen eli myötäpäivään.

Sovella Kirchhoffin toista lakia piiriin, jos resistanssi = 7 ohmia:

Valitse virtaussuunta myötäpäivään.

12 – 7I – 4 – 3I = 0

12 – 4 – 7I – 3I = 0

8 – 10I = 0

8 = 10I

Minä = 8/10

I = 0,8 ampeeria

I on merkitty positiivisella, mikä tarkoittaa, että sähkövirran suunta on valinnan mukainen eli myötäpäivään.

Sähkövirran vertailu ennen ja jälkeen:

1: 0,8

10: 8

5: 4

4. Kiinnitä huomiota seuraavaan sähkökytkentään!

6 Ω: n vastuksen tehon suuruus on…

A. 1,5 wattia

B. 3,0 wattia

C. 6,0 wattia

D. 9,0 wattia

E. 18,0 wattia

Keskustelu

Sähkötehon kaava:

P = I ² R

Ennen sähkötehon laskemista laske ensin 6 Ω:n vastuksen läpi kulkeva sähkövirta Kirchhoffin lain avulla.

Virtaussuunta valitaan sivukuvassa esitetyllä tavalla.

Sovella Kirchhoffin ensimmäistä lakia:

I1 + I2 ₌ I3 _{……… .} Yhtälö 1

Sovella Kirchhoffin II lakia yhtälöön I ₁ :

6 – 12 I1 _– 6 I3 ₌ 0

-12 I ₁ = 6 I ₃ – 6

I1 ₌ (6 I3 _– 6) / -12 ………. Yhtälö 2

Sovella Kirchhoffin II lakia yhtälöön I ₂ :

6 – 12 I2 _– 6 I3 ₌ 0

– 12 _I2 = 6 I3 _– 6

I2 ₌ (6 I3 _– 6) / – 12 ………. Yhtälö 3

Sijoita yhtälö 2 ja yhtälö 3 yhtälöön 1 :

I3 _{:llä on positiivinen etumerkki, mikä tarkoittaa, että I3:} n suunta on valitun suunnan mukainen, kuten yllä olevassa kuvassa.

Laske I1 yhtälön 2 _avulla :

I1 = (6 _{I3 –} 6) / -12

I1 = (6.0,5 – ₆ ) / -12

I1 = (3 – ₆ ) / -12

Minä1 = -3 / _-12

I² = 1/4 _A

I1 _{:llä on positiivinen etumerkki, mikä tarkoittaa, että I1:} n suunta on valitun suunnan mukainen, kuten yllä olevassa kuvassa.

Laske I2 yhtälön 3 _avulla :

I2 = (6 I3 _{– 6} ) / –12

I2 = (6.0,5 – ₆ ) / -12

I2 = (3 – ₆ ) / -12

Minä2 = -3 / _-12

I² = 1/4 _A

I2 _{:lla on positiivinen etumerkki, mikä tarkoittaa, että I1:} n suunta on valitun suunnan mukainen, kuten yllä olevassa kuvassa.

Käytä Kirchhoffin ensimmäistä lakia todistaaksesi saatujen tulosten oikeellisuuden:

Minä1 + _Minä2 = _Minä3​

1/4 + 1/4 = 1/2

6 Ω: n vastuksen läpi kulkeva sähkövirta on I3 ₌ 1/2 ampeeria.

Sähköteho 6 Ω:n resistanssilla on P = I ² R = (1/2) ² (6) = 1/4 (6) = 1,5 wattia

Oikea vastaus on A.

5. Viereisessä sähkökytkentäkaaviossa vastuksen _R3 yli olevan sähköpotentiaalieron suuruus on…

A. 0,5 V

B. 0,6 V

C. 0,9 V

D. 1,0 V

E. 1,3 V

Keskustelu

Tiedetään, että:

Resistanssi 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Resistanssi 2 (R2 ₎ = 4 Ω

Resistanssi 3 (R3 ₎ = 3 Ω

Lähteen emf 1 (E ₁ ) = 6 volttia

Lähteen emf 2 (E ₂ ) = 9 volttia

Kysymys: _{Vastuksen R 3} yli oleva sähköpotentiaaliero

Vastaus:

_{Laske vastuksen R 3} läpi kulkeva sähkövirta (I)

Laske ensin piirissä kulkeva sähkövirta:

Tämän ongelman ratkaisemiseksi virran suunta valitaan myötäpäivään.

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

Minä = -3/9

Minä = -1/3

Piirissä kulkeva sähkövirta on 1/3 ampeeria. Negatiivinen sähkövirta osoittaa, että sähkövirran suunta ei ole odotettu, vaan vastapäivään.

Virtapiiri on kytketty sarjaan siten, että virtapiirissä kulkeva sähkövirta = vastuksessa R3 kulkeva sähkövirta ₌ 1/3 ampeeria.

Laske vastuksen R3 yli _oleva potentiaaliero (V)

V = IR3 ₌ (1/3)(3) = 1 voltti

Oikea vastaus on D.

6. Katso alla olevaa verkostokuvaa!

Joten pisteiden C ja D välinen sähköpotentiaali on 4 volttia, R:n arvo on...

A. 1 ohmi

B. 2 ohmia

C. 4 ohmia

D. 8 ohmia

E. 10 ohmia

Keskustelu

Tiedetään, että:

Resistanssi 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Resistanssi 2 (R2 ₎ = 2 Ω

Resistanssi 3 ( _R3 ) = R

Lähteen emf 1 (E ₁ ) = 8 volttia

Lähteen emf 2 (E ₂ ) = 4 volttia

Pisteiden C ja D välinen sähköpotentiaaliero (V _CD ) = 4 volttia

Kysymys: Resistanssin R arvo

Vastaus:

Laske vastusarvo R

V _CD = IR

4 = IR-arvo

R = 4 / I

Jatkuu…

Laske vastuksen R läpi kulkeva sähkövirta (I)

Tämän ongelman ratkaisemiseksi virran suunta valitaan myötäpäivään.

– 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

Minä = -8 / 4

I = -2 ampeeria

Virtapiirissä kulkeva sähkövirta on 2 ampeeria. Negatiivinen virta osoittaa, että sähkövirta kulkee vastapäivään, toisin kuin odotettiin.

Virtapiiri on kytketty sarjaan siten, että virtapiirissä kulkeva sähkövirta = vastuksessa R kulkeva sähkövirta = 2 ampeeria.

Resistanssin arvo R

Jatkaa…..

R = 4 / I = 4 / 2 = 2 ohmia

Oikea vastaus on B.

7. Katso seuraavaa sähkökytkentäkaaviota! Vastuksen R lukitusjännitteen suuruus on…

A. 20 volttia

B. 8 volttia

C. 5 volttia

D. 4 volttia

E. 2 volttia

Keskustelu

Sähkömagneettinen kenttä (E) = sähköjännitelähteen potentiaaliero ennen sähkövirran kulkua

Puristusjännite (V) = sähköjännitelähteen potentiaaliero sähkövirran kulkiessa

Tiedetään, että:

Resistanssi 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Resistanssi 2 (R2 ₎ = 4 Ω

Resistanssi 3 (R3 ₎ = 4 Ω

Lähteen emf 1 (E ₁ ) = 20 volttia

Lähteen emf 2 (E ₂ ) = 15 volttia

Kysymys: Vastuksen R (V) kiristysjännitteen suuruus

Vastaus:

Laske virtapiirissä kulkeva sähkövirta (I)

Tämä ongelma liittyy Kirchhooffin lakiin. Vaiheet ja ratkaisuohjeet:

Valitse ensin haluamasi virtaussuunta. Voit valita vastapäivään tai myötäpäivään.

Toiseksi , kun virta kulkee vastuksen tai resistorin (R) läpi, potentiaali laskee niin, että V = IR on negatiivinen.

Kolmanneksi , jos virta liikkuu matalasta korkeaan potentiaaliin (- -> +), EMF-lähde (E) merkitään positiiviseksi, koska EMF-lähteessä on energiatäyte. Jos virta liikkuu korkeasta matalaan potentiaaliin (+ -> -), EMF-lähde (E) merkitään negatiiviseksi, koska EMF-lähteessä tapahtuu energiapurkaus.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi virran suunta valitaan myötäpäivään.

E ₁ – IR ₁ – IR ₂ – IR ₃ – E ₂ = 0

20 – I(2) – I(4) – I(4) – 15 = 0

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

5–10 Minä = 0

5 = 10 Minä

Minä = 5/10

I = 0,5 ampeeria

Piirissä kulkeva sähkövirta on 0,5 ampeeria. Positiivinen virta osoittaa, että virran suunta on odotettu eli myötäpäivään.

Laske vastaava resistanssi (R)

Vastus 1 ( R1 ₎ , vastus 2 ( R2 ₎ ja vastus 3 (R3 ₎ on kytketty sarjaan. Vaihtovastukset:

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

Vastuksen R puristusjännite (V)

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

Nopea tapa:

Lukitusjännite voidaan määrittää suoraan seuraavalla tavalla:

V = E ₁ – E ₂ = 20 – 15 = 5 volttia

Oikea vastaus on C.

8. Katso seuraavaa sähkökytkentäkaaviota! Tehohäviö 3Ω:n vastuksella on…

A. 4 wattia

B. 8 wattia

C. 12 wattia

D. 16 wattia

E. 20 wattia

Keskustelu

Häviöteho = käytetty teho

Tiedetään, että:

Resistanssi 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Resistanssi 2 (R2 ₎ = 3 Ω

Resistanssi 3 (R3 ₎ = 4 Ω

Lähteen emf 1 (E ₁ ) = 8 volttia

Lähteen emf 2 (E ₂ ) = 10 volttia

Kysymys: Tehonkulutus 3Ω:n vastuksella

Vastaus:

Häviöteho

Häviöteho lasketaan kaavalla:

P = VI

Kuvaus: P = teho, V = potentiaaliero 3 Ω: n vastuksen molemmissa päissä, I = 3 Ω: n vastuksen läpi kulkeva sähkövirta.

Laske 3 Ω: n vastuksen läpi kulkeva sähkövirta (I)

Laske ensin piirissä kulkeva sähkövirta:

Tämän ongelman ratkaisemiseksi virran suunta valitaan myötäpäivään.

E ₁ – IR ₁ – IR ₂ – IR ₃ + E ₂ = 0

8 – I(2) – I(3) – I(4) + 10 = 0

18–9 Minä = 0

18 = 9 Minä

I = 18/9

I = 2 ampeeria

Piirissä kulkeva sähkövirta on 2 ampeeria. Positiivinen virta osoittaa, että virran suunta on odotettu eli myötäpäivään.

Virtapiiri on kytketty sarjaan siten, että virtapiirissä kulkeva sähkövirta = 3 Ω:n resistanssissa kulkeva sähkövirta = 2 ampeeria.

Laske potentiaaliero (V) 3 Ω:n vastuksen yli

V = IR ₂ = (2 A) (3 Ω) = 6 volttia

Laske 3Ω:n vastuksen tehohäviö

P = VI = (6 volttia) (2 ampeeria) = 12 volttia ampeeria = 12 wattia

Oikea vastaus on C.

9. Katso seuraavaa sähkökytkentäkaaviota! Pisteiden A ja B välinen potentiaaliero on…

A. 1,5 volttia

B. 3,0 volttia

C. 6,0 volttia

D. 7,5 volttia

E. 9,0 volttia

Keskustelu

Tiedetään, että:

Resistanssi 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Resistanssi 2 (R2 ₎ = 3 Ω

Resistanssi 3 (R3 ₎ = 4 Ω

Lähteen emf 1 (E ₁ ) = 8 volttia

Lähteen emf 2 (E ₂ ) = 10 volttia

Kysymys: Pisteiden A ja B välinen potentiaaliero (V)

Vastaus:

Laske 3 Ω: n vastuksen läpi kulkeva sähkövirta (I)

Laske ensin piirissä kulkeva sähkövirta:

Tämän ongelman ratkaisemiseksi virran suunta valitaan myötäpäivään.

– E ₁ – IR ₁ – IR ₂ – E ₂ – IR ₃ = 0

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

– 18 – 9 Minä = 0

– 18 = 9 Minä

Minä = -18 / 9

I = – 2 ampeeria

Virtapiirissä kulkeva sähkövirta on 2 ampeeria. Negatiivinen virta osoittaa, että sähkövirta kulkee vastapäivään, toisin kuin odotettiin.

Virtapiiri on kytketty sarjaan siten, että virtapiirissä kulkeva sähkövirta = 3 Ω:n resistanssissa kulkeva sähkövirta = 2 ampeeria.

Laske potentiaaliero (V) 3 Ω:n vastuksen yli

V = IR ₂ = (2 A) (3 Ω) = 6 volttia

Oikea vastaus on C.

Kysymyksen lähde:

Fysiikan kansalliset tenttikysymykset lukiolle/ammatilliseen lukioon