Električni krugovi – problemi i rješenja

Električni krugovi – problemi i rješenja

1. Za otpor R1 ₌ 6 Ω, R2 ₌ R3 ₌ 2 Ω i napon = 14 volti, odredite električnu struju u strujnom krugu kao što je prikazano na slici ispod.

Poznato:

Otpornik 1 (R³ ₎ = 6 Ω

Otpornik 2 (R³ ₎ = 2 Ω

Otpornik 3 (R³ ₎ = 2 Ω

Napon (V) = 14 Volta

Traži se: Električna struja (I)

rješenje:

Ekvivalentni otpornik (R):

R2 i R3 _su spojeni paralelno. Ekvivalentni otpornik _:

1/R²⁻³ ₌ 1/R² ₊ 1/R³ ₌ 1/2 + 1/2 = 2/2

R ₂₃ = 2/2 = 1 Ω

R1 i R23 _su spojeni serijski. Ekvivalentni otpornik _:

R = _R1 + _R23 = 6 Ω + 1 Ω

R = 7Ω

Električna struja (I):

I = V / R = 14 / 7 = 2 ampera

2. Koji od dolje prikazanih električnih krugova ima veću struju.

rješenje:

Otpor otpornika je R, a električni napon je V.

Odgovor A.

R1 _, R2 i R3 _su spojeni serijski. Ekvivalentni otpornik _:

RA ₌ R1 ₊ R2 + R3 ₌ R + R + R = _3R

Električna struja (I):

Odgovor B.

R1 _, R2 i R3 _su spojeni paralelno. Ekvivalentni otpornik _:

1/R = 1/R ₁ + 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/R + 1/R + 1/R = 3/R

R _B = R/3

Električna struja (I):

Odgovor C.

R2 i R3 _su spojeni paralelno. Ekvivalentni otpornik _:

1/R²⁻³ ₌ 1/R² ₊ 1/R³ ₌ 1/R + 1/R = 2/R

R23 ₌ R/2

R1 i R23 _su spojeni serijski. Ekvivalentni otpornik _:

R _C = R ₁ + R ₂₃ = R + R/2 = 2R/2 + R/2 = 3R/2

Električna struja (I):

Odgovor D.

R1 i R2 _su spojeni paralelno. Ekvivalentni otpornik _:

1/R ₁₂ = 1/R ₁ + 1/R ₂ = 1/R + 1/R = 2/R

R12 ₌ R/2

R12 i R3 _su spojeni serijski. Ekvivalentni otpornik _:

R _D = R ₁₂ + R ₃ = R/2 + R = R/2 + 2R/2 = 3R/2

Električna struja (I):

3. R1 ₌ 4 oma, R2 ₌ 6 oma, R3 ₌ 2 oma i V = 24 volta. Kolika je električna struja u strujnom krugu kao što je prikazano na slici ispod?

Poznato:

Otpornik 1 (R1 ₎ = 4 Ohma

Otpornik 2 (R2 ₎ = 6 Ohma

Otpornik 3 (R³ ₎ = 2 Ohma

Napon (V) = 24 Volti

Traži se: Električna struja u strujnom krugu

rješenje:

R1 _, R2 i R3 _su spojeni serijski. Ekvivalentni otpornik _:

R = R1 ₊ R2 ₊ R3 ₌ 4 + 6 + 2

R = 12 Ohma

Električna struja:

I = V / R = 24 / 12 = 2 ampera

4. Koji od dolje prikazanih električnih krugova ima veću struju.

Riješenje

Električna struja u strujnom krugu A.

Ekvivalentni otpornik:

R1 = 3 Ω, R2 ₌ 4 Ω, R3 ₌ 4 Ω, V = 12 _V

R2 i R3 _su spojeni paralelno. Ekvivalentni otpornik _:

1/ _R23 = 1/R2 ₊ 1/R3 ₌ 1/4 + 1/4 = 2/4 = 1/2

R ₂₃ = 2/1 = 2 Ω

R1 i R23 _su spojeni serijski. Ekvivalentni otpornik _:

R = R ₁ + R ₂₃ = 3 Ω + 2 Ω = 5 Ω

Električna struja (I):

I = V / R = 12 / 5 = 2.4 ampera

Električna struja u strujnom krugu B.

Ekvivalentni otpornik:

R1 = 8 Ω, R2 ₌ 2 Ω, R3 ₌ 2 Ω, V = 36 _V

R1 _, R2 i R3 _su spojeni serijski. Ekvivalentni otpornik _:

R = _R1 + R2 ₊ R3 ₌ 8 + 2 + 2 = 12 Ω

Električna struja (I):

I = V / R = 36 / 12 = 3 ampera

Električna struja u strujnom krugu C.

Ekvivalentni otpornik:

R1 = 4 Ω, R2 ₌ 4 Ω, R3 ₌ 6 Ω, V = 12 _V

R2 i R3 _su spojeni paralelno. Ekvivalentni otpornik _:

1/R23 ₌ 1/R2 ₊ 1/R3 ₌ 1/4 + 1/4 + 1/6 = 3/12 + 3/12 + 2/12 = 8/12

R ₂₃ = 12/8 = 1.5 Ω

Električna struja (I):

I = V / R = 12 / 1.5 = 8 ampera

Električna struja u strujnom krugu D.

Ekvivalentni otpornik:

R1 ₌ 3 Ω, R2 ₌ 3 Ω, R3 ₌ 3 Ω, R4 ₌ 3 Ω, R5 ₌ 6 Ω, V = 24 V

R2 _, R3 i R4 _su spojeni paralelno. Ekvivalentni otpornik _:

1/ _R234 = 1/R2 ₊ 1/R3 ₊ 1/R4 ₌ 1/3 + 1/3 + 1/3 = 3/3

R ₂₃₄ = 3/3 = 1 Ω

R1 , R234 _i R5 _{su spojeni serijski .} Ekvivalentni otpornik:

R = _R1 + _R234 + R5 ₌ 3 + 1 + 6 = 9 Ω

Električna struja (I):

I = V / R = 24 / 9 = 2.6 ampera

5. Prema slici prikazanoj u nastavku, odredite:

A. Ukupni otpor

B. Električna struja u strujnom krugu

C. Struja I ₁

D. Struja _I2

Poznato:

Otpornik 1 (R³ ₎ = 4 Ω

Otpornik 2 (R³ ₎ = 4 Ω

Otpornik 3 (R³ ₎ = 2 Ω

Otpornik 4 (R³ ₎ = 3 Ω

Električni napon (V) = 12 volti

rješenje:

A. Ukupni otpor (R)

Otpornik R2 _i otpornik R3 _spojeni su serijski. Ekvivalentni otpornik:

R ₂₃ = R ₂ + R ₃ = 4 Ω + 2 Ω = 6 Ω

Otpornik R23 _i otpornik R4 _su spojeni paralelno. Ekvivalentni otpornik:

1/R ₂₃₄ = 1/R ₂₃ + 1/R ₄ = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6

R234 = _6/3 = 2 Ω

Otpornik R1 _i otpornik R234 _spojeni su serijski. Ekvivalentni otpornik:

R = R ₁ + R ₂₃₄ = 4 Ω + 2 Ω = 6 Ω

Ukupni otpor je 6 Ohma.

B. Električna struja u strujnom krugu (I)

V = IR

V = električni napon, I = električna struja, R = električni otpor

Električna struja:

I = V / R = 12 volti / 6 oma = 2 ampera

C. Električna struja I ₁

Električna struja u otporniku R ₁ = električna struja u strujnom krugu = 2 ampera.

D. Struja _I2

Otpornik R₂₃ i otpornik R₄ su spojeni paralelno. Ekvivalentni otpornik R₂₃₄ = 2 oma.

Električna struja u otporniku R ₂₃₄ = električna struja u otporniku R ₁ = 2 Ampera.

Napon na otporniku R ₂₃₄ je:

V = IR ₂₃₄ = (2 A)(2 Ohm) = 4 Volta

Napon na otporniku R ₂₃₄ = napon na otporniku R ₄ = napon na otporniku R ₂₃ = 4 volta.

Ekvivalentni otpornik R23 _je 6 Ohma.

Električna struja u otporniku R23 _je :

I = V / R = 4 volta / 6 oma = 2/3 ampera

Električna struja u otporniku R23 ₌ Električna struja u otporniku R2 ₌ električna struja u otporniku R3 ₌ 2/3 Ampera.

6. R1 ₌ R2 ₌ 10 Ω i R3 ₌ R4 ₌ 8 Ω. Kolika je električna struja u strujnom krugu kao što je prikazano na slici ispod?

Poznato:

Otpornik R1 ₌ Otpornik R2 ₌ 10 Ω

Otpornik R3 ₌ Otpornik R4 ₌ 8 Ω

Električni napon (V) = 12 volti

Traži se: električna struja (I)

rješenje:

Ekvivalentni otpornik

Otpornik R3 _i otpornik R4 _su spojeni paralelno, ekvivalentni otpornik:

1/ _R34 = 1/R3 ₊ 1/R4 ₌ 1/8 + 1/8 = 2/8

R34 = _8/2 = 4 Ω

Otpornici R1 _, R2 _i R34 _spojeni su serijski, ekvivalentni otpornik:

R = R ₁ + R ₂ + R ₃₄ = 10 Ω + 10 Ω + 4 Ω = 24 Ω

Električna struja:

I = V / R = 12 volti / 24 oma = 0,5 volti / oma = 0.5 ampera

7. Ako zanemarimo unutarnji otpor baterije, kolika je električna struja u strujnom krugu prikazanom na slici ispod?

Poznato:

Otpornik R1 ₌ 3 Ohma

Otpornik R2 ₌ 3 Ohma

Otpornik R3 ₌ 6 Ohma

Električni napon (V) = 6 volti

Traži se: Električna struja (I)

rješenje:

Ekvivalentni otpornik

Otpornici R1 _i R2 _su spojeni serijski. Ekvivalentni otpornik:

R12 = R1 ₊ R2 ₌ 3 oma + 3 oma = 6 _oma

Otpornik R12 _i otpornik 3 su spojeni paralelno. Ekvivalentni otpornik:

1/R = 1/R ₁₂ + 1/R ₃ = 1/6 + 1/6 = 2/6

R = 6/2 = 3 oma

Električna struja:

I = V / R = 6 / 3 = 2 ampera

8. Kolika je ukupna električna struja u strujnom krugu kao što je prikazano na slici ispod?

Poznato:

Otpornik R1 ₌ 6 Ohma

Otpornik R2 ₌ 4 Ohma

Električna struja (V) = 6 Volta

Unutarnji otpor (r) = 0.6 Ohma

Traži se: Električna struja

rješenje:

Otpornik R1 _i otpornik R2 _su spojeni paralelno. Ekvivalentni otpornik:

1/R _P = 1/R ₁ + 1/R ₂ = 1/6 + 1/4 = 4/24 + 6/24 = 10/24

R _P = 24/10 = 2.4 Ohma

Otpornik R _P i unutarnji otpor (r) spojeni su serijski. Ekvivalentni otpornik:

R = R _P + r = 2.4 Ohma + 0.6 Ohma = 3.0 Ohma

Električna struja u strujnom krugu:

I = V / R = 6 volti / 3 oma = 2 ampera

1. Što je električni krug?
   • OdgovoritiElektrični krug je zatvoreni put ili petlja u kojoj električna struja može kontinuirano teći. Obično se sastoji od izvora napona (poput baterija), opterećenja (poput otpornika, LED dioda, motora) i vodiča koji ih spajaju.
2. Po čemu se razlikuje serijski strujni krug od paralelnog strujnog kruga?
   • OdgovoritiU serijskom strujnom krugu, komponente su spojene kraj-na-kraj, tako da postoji jedan put za struju. U paralelnom strujnom krugu, komponente su spojene preko zajedničkih točaka ili spojeva, što osigurava više putova za struju.
3. Kako Ohmov zakon povezuje napon, struju i otpor u strujnom krugu?
   • OdgovoritiOhmov zakon kaže da je struja ($I$) koji teče kroz vodič između dvije točke izravno je proporcionalan naponu ($V$) preko dvije točke i obrnuto proporcionalan otporu ($R$). Predstavlja se kao I=V/R​.
4. Koja je uloga prekidača u električnom krugu?
   • OdgovoritiPrekidač kontrolira protok struje u strujnom krugu. Kada je zatvoren, omogućuje protok struje; kada je otvoren, prekida ili zaustavlja protok struje.
5. Zašto se kratki spoj smatra opasnim?
   • OdgovoritiU kratkom spoju otpor je vrlo nizak, što uzrokuje protok vrlo velike struje. To može dovesti do pregrijavanja, požara ili oštećenja komponenti te se od toga treba zaštititi osiguračima ili prekidačima.
6. Koja je funkcija osigurača ili prekidača u strujnom krugu?
   • OdgovoritiI osigurači i prekidači su zaštitni uređaji dizajnirani za prekid strujnog kruga ako struja prijeđe unaprijed određenu sigurnu razinu. Dok osigurači "pregore" ili se "otope", prekidajući strujni krug, prekidači "isključuju" i mogu se resetirati nakon što prekinu strujni krug.
7. Kako Kirchhoffov zakon struja (KCL) opisuje struje na spoju u strujnom krugu?
   • OdgovoritiKirchhoffov zakon struja kaže da je zbroj struja koje ulaze u spoj jednak zbroju struja koje izlaze iz tog spoja. To je u biti izjava o očuvanju električnog naboja.
8. Koja je razlika između AC (izmjenične struje) i DC (istosmjerne struje)?
   • OdgovoritiIstosmjerna struja odnosi se na jednosmjerni tok električnog naboja, obično iz baterije ili istosmjernog izvora napajanja. Izmjenična struja, s druge strane, je električni naboj koji periodično mijenja smjer, poput onoga koji se napaja iz električne mreže u mnogim zemljama.
9. Što se odnosi na pojam "uzemljenje" u električnim krugovima?
   • Odgovoriti„Uzemljenje“ se odnosi na referentnu točku u električnom krugu od koje se mjere drugi naponi, ili zajednički povratni put za električnu struju, ili izravnu fizičku vezu sa Zemljom.
10. Zašto se kondenzatori koriste u električnim krugovima?

• OdgovoritiKondenzatori pohranjuju i oslobađaju električnu energiju. Koriste se u krugovima za različite svrhe, kao što su filtriranje, izglađivanje fluktuacija napona, spajanje i odvajanje AC signala te elementi za podešavanje vremena u oscilatorima.