Ceisteanna agus foirmlí samplacha le haghaidh fuinnimh agus cumhachta leictrigh
Fuinneamh agus Cumhacht Leictreach
1. Is é Rp. 400 an ráta leictreachais in aghaidh an kWh. I dteach, oibríonn teilifís 100 Vata ar feadh 4 huaire an chloig sa lá ar an meán, agus úsáidtear dhá lampa de 20 Vata an ceann ar feadh 10 n-uaire an chloig sa lá. Is é costas úsáide leictreachais in aghaidh na míosa (30 lá)….
A. Rp. 4.800,-
B. Rp. 9.600,-
C. Rp. 19.200,-
D. Rp. 21.120,-
Plé
Is eol go:
Is é an taraif leictreachais Rp. 400/kWh
Cumhacht teilifíse = 1 x 100 Vata = 100 Vata agus am úsáide teilifíse = 4 uair an chloig x 30 = 120 uair an chloig
Cumhacht lampa = 2 x 20 Vata = 40 Vata agus am úsáide lampa = 10 uair an chloig x 30 = 300 uair an chloig
Ceist: Costas úsáide leictreachais in aghaidh na míosa
Freagra:
Fuinneamh leictreach = cumhacht leictreach x am úsáide
Fuinneamh leictreach teilifíse = 100 Vata x 120 uair an chloig = 12.000 uair an chloig Vata
Fuinneamh lampa = 40 Vata x 300 uair an chloig = 12.000 uair an chloig Vata
Fuinneamh iomlán = 12.000 Vata-uair + 12.000 Vata-uair = 24.000 Vata-uair = 24 cileavat-uair = 24 cileavat-uair = 24 kWh
Costas úsáide leictreachais in aghaidh na míosa = (24 kWh)(Rp. 400/kWh) = (24)(Rp. 400) = Rp. 9.600,-
Is é an freagra ceart ná B.
2. Tá dhá lampa, gach ceann lipéadaithe 24 Vata / 12 Volta, ceangailte go comhthreomhar, agus ansin ceangailte i sraith le friotóir 2 Ohm. Ceanglaítear an ciorcad seo ansin le foinse voltais ionas nach lasann an dá lampa ach ag 25% dá n-uas-gile. Má bhriseann lampa amháin go tobann, lasfaidh an lampa eile le cumhacht….
A. 12 Vata
B. 7,5 Vata
C. 6 Vata
D. 3 Vata
Plé
Foirmle cumhachta:
P = VI
I = PV
nó
P = VI —–> I = V / R
P = V (V / R)
P=V2 / R.
R = V2 / P
nó
P = VI —–> V = IR
P = (IR) I
P = I2 R
I2 = P / R
Cur síos: P = cumhacht leictreach, V = voltas leictreach, I = sruth leictreach, R = friotaíocht lampa
Ríomh friotaíocht an chiorcaid:
Tá dhá lampa marcáilte 24 Vata / 12 Volta an ceann, rud a chiallaíonn go lasfaidh gach lampa ag uaschumhacht 24 Vata nuair a bheidh sé ceangailte le voltas 12 Volta.
Ríomhtar friotaíocht gach lampa ag baint úsáide as an bhfoirmle cumhachta:
R = V2 / P = 122 / 24 = 144 / 24 = 6 Óim
Tá an dá lampa ceangailte go comhthreomhar agus mar sin is é an fhriotaíocht choibhéiseach ná:
1/R12 = 1 / R.1 + 1 / R.2 = 1/6 + 1/6 = 2/6
R12 = 6/2 = 3 Óim
Tá an dá lampa ceangailte i sraith le friotóir 2 Ohm agus mar sin is é an fhriotaíocht choibhéiseach ná:
R = 3 Óm + 2 Óm = 5 Óm
Mar sin, friotaíocht an chiorcaid = R = 5 Ohm.
Ríomh an sruth leictreach atá ag sreabhadh sa chiorcad:
Má tá an dá sholas lasta le leibhéal gile de 25% ansin tá an dá sholas lasta le cumhacht de 25/100 x 24 Vata = 1/4 x 24 = 24/4 = 6 Vata.
Ríomhtar an sruth leictreach atá ag sreabhadh tríd an lampa ag baint úsáide as an bhfoirmle cumhachta:
I2 = P / R = 6 Vata / 6 Óim = 1 Aimpéar
Is é 1 Aimpéar an sruth leictreach atá ag sreabhadh trí gach lampa. Tá an dá lampa ceangailte go comhthreomhar, mar sin de réir chéad dlí Kirchhoff, is é 2 Aimpéar an sruth leictreach iomlán atá ag sreabhadh tríd an dá lampa. Tá an dá lampa ceangailte i sraith le friotóir 2 Ohm, mar sin is é 2 Aimpéar an sruth leictreach atá ag sreabhadh tríd an bhfriotóir 2 Ohm freisin.
Mar sin, an sruth leictreach atá ag sreabhadh sa chiorcad = I = 2 Aimpéar.
Ríomh voltas an fhoinse emf:
Is é an voltas leictreach ná:
V = IR = (2 Aimpéar)(5 Óim) = 10 Volta
Seo voltas an fhoinse EMF nach n-athraíonn a luach sula mbriseann ceann de na lampaí ná tar éis do cheann de na lampaí briseadh.
Ríomh friotaíocht an chiorcaid tar éis do cheann de na soilse briseadh:
Má bhriseann ceann de na soilse, ceanglaítear an solas eile atá fós ar siúl i sraith le friotóir 2 Ohm. Dá bhrí sin, athraíonn friotaíocht an chiorcaid go:
R = 6 Óm + 2 Óm = 8 Óm
Ríomh an sruth leictreach atá ag sreabhadh sa chiorcad tar éis do cheann de na soilse briseadh:
Is é an sruth leictreach atá ag sreabhadh sa chiorcad ná:
I = V / R = 10 Volta / 8 Óim = 1,25 Aimpéar
Tá an lampa agus an friotóir ceangailte i sraith ionas go mbeidh an sruth leictreach atá ag sreabhadh sa chiorcad = an sruth leictreach atá ag sreabhadh sa lampa = an sruth leictreach atá ag sreabhadh sa fhriotóir.
Ríomh cumhacht an lampa:
Tar éis do cheann de na soilse briseadh, lasann na soilse eile suas le cumhacht:
P = VI = (10 Volta)(1,25 Aimpéar) = 12,5 Watt
Gluaiseacht leictreon
3. Is eol gurb é mais leictreoin ná 9,1 x 10-31 kg agus muirear leictreon 1,6 x 10-19 C. An difríocht poitéinsil is gá chun leictreon a luasghéarú ó ráta 1 x 105 bíonn m/s ina 3 x 105 m/s is ea…
A. 28,4375 mV
B. 56,875 mV
C. 113,75 mV
D. 227,5 mV
Plé
Is eol go:
Mais leictreon (m) = 9,1 x 10-31 kg
Muirear leictreon (q) = 1,6 x 10-19 C
Luas tosaigh (vo) = 1×105 m/s —> vo2 = 1 × 1010 m2/s2
Luas deiridh (vt) = 3×105 m/s —> vt2 = 9 x 1010 m2/s2
Ceist: An difríocht poitéinsil (V) atá riachtanach chun leictreon a luasghéarú
Freagra:
Athrú i bhfuinneamh poitéinsiúil leictreach = q V = (1,6 x 10-19 C) V
Athrú i bhfuinneamh cinéiteach = EKt – EKo = 1/2 m (vt2 - vo2) = 1/2 (9,1 x 10-31 kg)(9 x 1010 m2/s2 - 1 x 1010 m2/s2) = (4,55 x 10-31 kg)(8 x 1010 m2/s2) = 36,4×10-21 kg m2/s2
Bíonn fuinneamh síoraí agus mar sin athraíonn fuinneamh poitéinsiúil leictreach go fuinneamh cinéiteach:
EPL caillte = EK le feiceáil
(1,6×10-19) V = 36,4 x 10-21
V = 36,4 x 10-21 /1,6×10-19
V = 22,75 x 10-2 Volta
V = 227,5 x 10-3 Volta
V = 227,5 millevolta
Is é an freagra ceart ná D.
4. Ceisteanna Oilimpiad Náisiúnta Eolaíochta 2011 do Mheánscoileanna Sóisearacha ar Leibhéal an Réigiúin/na Cathrach Uimh. 56
I saotharlann, seoltar léas leictreon i dtreo an tuaiscirt. Ó thuas, breathnaítear go lúbann an léas ar chlé. Ansin, seoltar léas leictreon i dtreo an deiscirt. Ó thuas, breathnaítear go lúbann an léas ar chlé. Ciallaíonn sé seo go bhfuil…
A. réimse leictreach a dhíríonn siar
B. réimse leictreach a dhíríonn soir
C. réimse maighnéadach atá dírithe suas
D. réimse maighnéadach atá dírithe anuas
Plé
Bíonn leictreoin luchtaithe go leictreach agus is féidir iad a bhogadh le fórsaí leictreacha nó maighnéadacha nuair a bhíonn siad i réimse leictreach nó maighnéadach. Is é an difríocht ná gur féidir le fórsaí leictreacha leictreoin a bhogadh nuair a bhíonn siad i riocht scíthe agus nuair a bhíonn siad ag gluaiseacht, ach ní féidir le fórsaí maighnéadacha leictreoin a bhogadh ach amháin nuair a bhíonn siad ag gluaiseacht.
Difríocht eile is ea go bhfuil an fórsa leictreach sa treo céanna leis an réimse leictreach, agus an fórsa maighnéadach ingearach leis an réimse maighnéadach. Mar sin, má bhogann fórsa leictreach leictreon, bíonn treo a ghluaisne mar an gcéanna le treo an réimse leictrigh. Os a choinne sin, má bhogann fórsa maighnéadach leictreon, bíonn treo a ghluaisne mar an gcéanna le treo an fhórsa mhaighnéadaigh, atá ingearach le treo an réimse mhaighnéadaigh.
Bunaithe ar an gceist thuas, is cosúil nuair a sheoltar leictreon ó thuaidh, go ndéantar é a atreorú ar chlé (i dtreo an iarthair), agus nuair a sheoltar é ó dheas, go ndéantar é a atreorú ar chlé (i dtreo an oirthir). Má atreoraíonn fórsa leictreach leictreon, bíonn treo an fhórsa leictrigh, atá mar an gcéanna le treo an réimse leictrigh, ag athrú i gcónaí. Ba chóir go mbeadh treo an réimse leictrigh tairiseach. Dá bhrí sin, ní atreoraíonn an fórsa leictreach an leictreon.
Is féidir a thabhairt i gcrích go ndiúltaíonn an fórsa maighnéadach na leictreoin. Chun treo an fhórsa mhaighnéadaigh (an treo a ndiúltaítear na leictreoin), treo an réimse mhaighnéadaigh, agus an treo a scaoiltear na leictreoin a chinneadh, bain úsáid as riail na láimhe deise.
Cuir riail na láimhe deise i bhfeidhm mar a mhínítear thíos. Sín amach do lámh dheas, dírigh d’ordóg agus dún do cheithre mhéar eile. Cuir d’ordóg sa chaoi is go bhfuil sí ag pointeáil ó thuaidh (treo ghluaiseacht na leictreon) agus do cheithre mhéar ag pointeáil siar (treo an fhórsa mhaighnéadaigh = treo diall na leictreon), ansin beidh cúl do láimhe deise ag pointeáil síos (treo an réimse mhaighnéadaigh). Os a choinne sin, cuir d’ordóg sa chaoi is go bhfuil sí ag pointeáil ó dheas (treo ghluaiseacht na leictreon) agus do cheithre mhéar ag pointeáil soir (treo an fhórsa mhaighnéadaigh = treo diall na leictreon), ansin beidh cúl do láimhe deise ag pointeáil síos (treo an réimse mhaighnéadaigh). Is féidir a thabhairt i gcrích go bhfuil an leictreon i réimse maighnéadach atá dírithe anuas.
Is é an freagra ceart ná D.
Foinse na ceiste:
Ceisteanna OSN Fisice Meánscoile Sóisearaí
