Dæmi um jafnstraumsrafrás

9 dæmi um spurningar um jafnstraumsrafrásir

1. Skoðaðu myndina af uppröðun viðnámanna hér fyrir neðan! straumstyrkur í gegnum R₁ er…

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

Umræða
Það er vitað :
Viðnám 1 (R₁) = 4 Ω
Viðnám 2 (R₂) = 4 Ω
Viðnám 3 (R₃) = 8 Ω
Rafspenna (V) = 40 volt
Spurði Straumur í gegnum R₁
Jawab :

Rafstraumur fer frá háspennu til lágspennu. Stefna rafstraumsins í rásinni hér að ofan er sú sama og stefna klukkuvísanna.

Straumurinn sem rennur út úr rafhlöðunni
Byrjaðu á að reikna út varaviðnámið (R). Reiknaðu síðan strauminn með formúlunni Lögmál Ohms :
V = IR eða I = V / R
Lýsing á formúlu: V = spenna, I = straumur, R = varaviðnám
Skiptiviðnám:
Hitung viðnám í staðinn fyrir hringrásina að ofan.
Viðnám R₁ og viðnám R₂ Raðað samsíða. Viðnámið sem kemur í staðinn er:
1 / R₁₂ = 1/R₁ +1/R₂ = 1/4 + 1/4 = 2/4
R₁₂ = 4/2 = 2 Ω
Viðnám R₁₂ og viðnám R₃ Raðsett í röð. Viðnámið sem kemur í staðinn er:
R= R₁₂ +R₃ = 2 + 8 = 10 Ω
Straumurinn sem rennur út úr rafhlöðunni :
I = V / R = 40 / 10 = 4 amper
Straumurinn sem rennur út úr rafhlöðunni er 4 amper.

Rafspenna V_ab og V._bc
Fyrsta lögmál Kirchhoffs segir að magn rafstraumsins sem fer inn í grein sé það sama og magn rafstraumsins sem fer út úr henni. Samkvæmt fyrsta lögmáli Kirchhoffs er ályktað að ef rafstraumurinn sem kemur út úr rafhlöðunni er 4 amper, þá er rafstraumurinn sem fer í gegnum ab sá sami og 4 amper, og á sama hátt er rafstraumurinn sem fer í gegnum bc 4 amper.
Rafspenna V_ab :
V_ab = Ég_ab R_ab = (4)(2) = 8 volt
Rafspenna V_bc :
V_bc = Ég_bc R_bc = (4)(8) = 32 volt
Rásin hér að ofan er raðsett í röð þannig að heildarrafspennan er V = V_ab +V_bc = 8 volt + 32 volt = 40 volt.
Rafstraumurinn sem fer í gegnum R₁ = 4 Ω
I₁ =V_ab / R₁ = 8 volt / 4 ohm = 2 amper
I₂ =V_ab / R₂ = 8 volt / 4 ohm = 2 amper
Rafstraumurinn sem rennur úr rafhlöðunni er 4 amper. Þegar hann nær punkti a skiptist straumurinn í tvennt, þar sem 2 amper renna í gegnum viðnámið R.₁ og rafstraumur upp á 2 amper fer í gegnum viðnámið R₂2 amper + 2 amper = 4 amper. Þetta er í samræmi við fyrsta lögmál Kirchhoffs.
Rétta svarið er A.

2. Skoðum eftirfarandi rafrás. Stærð straumsins sem rennur í gegnum 4 Ω viðnámið er…
A. 1,0 A
B. 1,2 A
C. 1,6 A
D. 2,4 A
E. 3,2 A
Umræða
Það er vitað :
Viðnám 1 (R₁) = 6 Ω
Viðnám 2 (R₂) = 4 Ω
Viðnám 3 (R₃) = 1,6 Ω
Rafspenna (V) = 16 volt
Spurði Straumurinn sem rennur í gegnum 4 Ω viðnám
Jawab :
Rafstraumur fer frá háspennu til lágspennu. Stefna rafstraumsins í rásinni hér að ofan er sú sama og stefna klukkuvísanna.
Straumurinn sem rennur út úr rafhlöðunni
Skiptiviðnám:
Viðnám R₁ og viðnám R₂ Raðað samsíða. Viðnámið sem kemur í staðinn er:
1 / R₁₂ = 1/R₁ +1/R₂ = 1/6 + 1/4 = 2/12 + 3/12 = 5/12
R₁₂ = 12/5 = 2,4 Ω
Viðnám R₁₂ og viðnám R₃ Raðsett í röð. Viðnámið sem kemur í staðinn er:
R= R₁₂ +R₃ = 2,4 + 1,6 = 4 Ω
Straumurinn sem rennur út úr rafhlöðunni :
I = V / R = 16 / 4 = 4 amper
Straumurinn sem rennur út úr rafhlöðunni er 4 amper.

Rafspenna V_ab og V._bc
Samkvæmt fyrsta lögmáli Kirchhoffs er ályktað að ef rafstraumurinn sem kemur út úr rafhlöðunni er 4 amper, þá er rafstraumurinn sem fer í gegnum ab sá sami og 4 amper, og á sama hátt er rafstraumurinn sem fer í gegnum bc 4 amper.
Rafspenna V_ab :
V_ab = Ég_ab R_ab = (4)(2,4) = 9,6 volt
Rafspenna V_bc :
V_bc = Ég_bc R_bc = (4)(1,6) = 6,4 volt
Rásin hér að ofan er raðsett í röð þannig að heildarrafspennan er V = V_ab +V_bc = 9,6 volt + 6,4 volt = 16 volt.
Rafstraumurinn sem fer í gegnum R₂ = 4 Ω
I₁ =V_ab / R₁ = 9,6 volt / 6 ohm = 1,6 amper
I₂ =V_ab / R₂ = 9,6 volt / 4 ohm = 2,4 amper
Rafstraumurinn sem rennur úr rafhlöðunni er 4 amper. Þegar hann nær punkti a skiptist straumurinn í tvennt, þar sem 1,6 amper renna í gegnum viðnámið R.₁ og rafstraumur upp á 2,4 amper fer í gegnum viðnámið R₂1,6 amper + 2,4 amper = 4 amper. Þetta er í samræmi við fyrsta lögmál Kirchhoffs.
Rétta svarið er D.

3. Gefðu gaum að eftirfarandi rafmagnsrás!

Ef 5 ohm viðnámið í rásinni er skipt út fyrir 7 ohm viðnám, þá er hlutfall heildarstraumsins sem flæðir í rásinni fyrir og eftir að viðnámið er skipt út ...

Umræða

6 ohm viðnám og 6 ohm viðnám eru tengd samsíða. Jafngildu viðnámin eru:

1 / R_AB = 1/6 + 1/6 = 2/6

R_AB = 6/2 = 3 ohm

Beittu öðru lögmáli Kirchhoffs á rafrásina ef viðnámið er = 5 Ohm:

Veldu núverandi átt réttsælis.

12 – 5I – 4 – 3I = 0

12 – 4 – 5I – 3I = 0

8 – 8I = 0

8 = 8I

Ég = 8/8

I = 1 amper

I er merkt jákvætt, sem þýðir að stefna rafstraumsins er í samræmi við valið, þ.e. réttsælis.

Beittu öðru lögmáli Kirchhoffs á rafrásina ef viðnámið er = 7 Ohm:

Veldu núverandi átt réttsælis.

12 – 7I – 4 – 3I = 0

12 – 4 – 7I – 3I = 0

8 – 10I = 0

8 = 10I

Ég = 8/10

I = 0,8 amper

I er merkt jákvætt, sem þýðir að stefna rafstraumsins er í samræmi við valið, þ.e. réttsælis.

Samanburður á rafstraumi fyrir og eftir:

1: 0,8

10: 8

5: 4

4. Gefðu gaum að eftirfarandi rafmagnsrás!

Stærð aflsins á viðnáminu 6 Ω er…

A. 1,5 vött

B. 3,0 vött

C. 6,0 vött

D. 9,0 vött

E. 18,0 vött

Umræða

Rafmagnsformúla:

P = Ég² R

Áður en rafafl er reiknað út skal fyrst reikna út rafstrauminn sem fer í gegnum viðnámið 6. Ω notar lögmál Kirchhoffs.

Núverandi stefna er valin eins og sýnt er á myndinni hér til hliðar.

Beitum fyrsta lögmáli Kirchhoffs:

I₁ + Ég₂ = Ég₃ .......... Jafna 1

Beittu II lögmáli Kirchhoffs á I₁ :

6 – 12 I₁ – 6 ég₃ = 0

-12 Ég₁ = 6 I₃ - 6

I₁ = (6 I₃ – 6) / -12 ………. Jafna 2

Beittu II lögmáli Kirchhoffs á I₂ :

6 – 12 I₂ – 6 ég₃ = 0

-12 ég₂ = 6 I₃ - 6

I₂ = (6 I₃ – 6) / -12 ………. Jafna 3

Staðgengill jafna 2 Dan jafna 3 ke jafna 1:

I₃ Jákvætt tákn þýðir átt I₃ í samræmi við valda átt, eins og á myndinni hér að ofan.

Notaðu jafna 2 að reikna út I₁:

I₁ = (6 I₃ – 6) / -12

I₁ = (6.0,5 – 6) / -12

I₁ = (3 – 6) / -12

I₁ = -3 / -12

I₁ = 1/4 A

I₁ Jákvætt tákn þýðir átt I₁ í samræmi við valda átt, eins og á myndinni hér að ofan.

Notaðu jafna 3 að reikna út I₂:

I₂ = (6 I₃ – 6) / -12

I₂ = (6.0,5 – 6) / -12

I₂ = (3 – 6) / -12

I₂ = -3 / -12

I₂ = 1/4 A

I₂ Jákvætt tákn þýðir átt I₁ í samræmi við valda átt, eins og á myndinni hér að ofan.

Notaðu fyrsta lögmál Kirchhoffs til að sanna réttmæti niðurstaðnanna:

I₁ + Ég₂ = Ég₃

1/4 + 1/4 = 1/2

Styrkur rafstraumsins sem fer í gegnum viðnámið 6 Ω er ég₃ = 1/2 amper.

Rafmagn á viðnámi 6 Ω er P = Ég² R = (1/2)² (6) = 1/4 (6) = 1,5 vött

Rétta svarið er A.

5. Í rafrásarmyndinni hér til hliðar er stærð rafmagnsspennumunsins yfir viðnámið R₃ er…

A. 0,5 V

B. 0,6 V

C. 0,9 V

D. 1,0 V

E. 1,3 V

Umræða

Það er vitað að:

Hindrun 1 (R₁) = 2 Ω

Hindrun 2 (R₂) = 4 Ω

Hindrun 3 (R₃) = 3 Ω

Uppspretta rafsegulbylgju 1 (E₁) = 6 volt

Uppspretta rafsegulbylgju 2 (E₂) = 9 volt

Spurði: Rafspennumunurinn yfir viðnámið R₃

Svar:

Reiknið út rafstrauminn (I) sem fer í gegnum viðnámið R₃

Byrjaðu á að reikna út rafstrauminn sem flæðir í rafrásinni:

Til að leysa þetta vandamál er straumstefnan valin réttsælis.

E₁ – IR₁ - E₂ – IR₂ – IR₃ = 0

6 – 2I – 9 – 4I – 3I = 0

6 – 9 – 2I – 4I – 3I = 0

-3 – 9I = 0

-3 = 9I

Ég = -3/9

Ég = -1/3

Rafstraumurinn sem rennur í hringrásinni er 1/3 amper. Rafstraumur með neikvæðu formerki þýðir að stefna rafstraumsins er það er ekki í samræmi við í nokkurn veginn en rangsælis átt.

Rásin er raðsett þannig að rafstraumurinn sem fer í rásinni = rafstraumurinn sem fer í viðnáminu R₃ = 1/3 amper.

Reiknaðu spennumuninn (V) yfir viðnámið R₃

V = IR₃ = (1/3)(3) = 1 volt

Rétta svarið er D.

6. Skoðið myndina af netkerfinu hér að neðan!

Þannig að rafspennan milli punktanna C og D sé jöfn 4 voltum, þá er gildið á R...

A. 1 óm

B. 2 ohm

C. 4 ohm

D. 8 óm

E. 10 Ohm

Umræða

Það er vitað að:

Hindrun 1 (R₁) = 2 Ω

Hindrun 2 (R₂) = 2 Ω

Hindrun 3 (R₃) = R

Uppspretta rafsegulbylgju 1 (E₁) = 8 volt

Uppspretta rafsegulbylgju 2 (E₂) = 4 volt

Rafspennumunurinn milli punktanna C og D (V_CD) = 4 volt

Spurði: Viðnámsgildi R

Svar:

Reiknaðu viðnámsgildið R

V_CD = IR

4 = Innrautt

R = 4 / I

Framhald…..

Reiknið út rafstrauminn (I) sem fer í gegnum viðnámið R

Til að leysa þetta vandamál er straumstefnan valin réttsælis.

- E₁ – 2I + E₂ – 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

Ég = -8 / 4

I = -2 amper

Rafstraumurinn sem flæðir í rafrásinni er 2 amper. Rafstraumurinn er neikvæður, sem þýðir að stefna rafstraumsins er það er ekki í samræmi við í nokkurn veginn en rangsælis átt.

Rásin er raðsett þannig að rafstraumurinn sem fer í rásinni = rafstraumurinn sem fer í viðnáminu R = 2 amper.

Viðnámsgildi R

Haltu áfram…..

R = 4 / I = 4 / 2 = 2 Ohm

Rétta svarið er B.

7 BlsSkoðið eftirfarandi rafrásarmynd! Stærð klemmuspennunnar á viðnáminu R er…

A. 20 volta

B. 8 volta

C. 5 volta

D. 4 volta

E. 2 volta

Umræða

EMF (E) = spennumunur rafspennugjafans áður en rafstraumurinn fer

Klemmuspenna (V) = spennumunur rafspennugjafans eftir að rafstraumurinn hefur flætt

Það er vitað að:

Hindrun 1 (R₁) = 2 Ω

Hindrun 2 (R₂) = 4 Ω

Hindrun 3 (R₃) = 4 Ω

Uppspretta rafsegulbylgju 1 (E₁) = 20 volt

Uppspretta rafsegulbylgju 2 (E₂) = 15 volt

Spurði: Stærð klemmuspennunnar á viðnáminu R (V)

Svar:

Reiknaðu rafstrauminn sem flæðir í hringrásinni (I)

Þetta vandamál tengist lögmáli Kirchhooffs. Skref og hvernig á að leysa þetta vandamál:

Fyrst, veldu þá stefnu sem þú vilt. Þú getur valið rangsælis eða réttsælis.

Í öðru lagi, þegar straumurinn fer í gegnum viðnámið eða mótstöðuna (R) minnkar spennan þannig að V = IR er neikvætt.

Þriðja, ef straumurinn færist úr lágum spennu í háan spennu (- til +) þá er rafsegulgjafinn (E) merktur jákvæður vegna þess að orka er hleðsla við rafsegulgjafinn. Ef straumurinn færist úr háum spennu í lágan spennu (+ til -) þá er rafsegulgjafinn (E) merktur neikvæður vegna þess að orka er afhleðsla við rafsegulgjafinn.

Til að leysa þetta vandamál er straumstefnan valin réttsælis.

E₁ – IR₁ – IR₂ – IR₃ - E₂ = 0

20 – I(2) – I(4) – I(4) – 15 = 0

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

5 – 10 I = 0

5 = 10 I

Ég = 5/10

I = 0,5 amper

Rafstraumurinn sem flæðir í rafrásinni er 0,5 amper. Jákvæður straumur gefur til kynna að stefna straumsins sé eins og búist var við, réttsælis.

Reiknaðu jafngildisviðnámið (R)

Viðnám 1 (R₁), viðnám 2 (R₂) og viðnám 3 (R₃) tengt í röð. Varaviðnám:

R = R₁ +R₂ +R₃ = 2 Ω + 4 Ω + 4 Ω = 10 Ω

Klemmaspenna á viðnámi R (V)

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

Hraða leiðin:

Hægt er að ákvarða spennuþrýstijafnvægið beint á eftirfarandi hátt:

V = E₁ - E₂ = 20 – 15 = 5 volt

Rétta svarið er C.

8. Skoðið eftirfarandi rafrásarmynd! Orkutapið yfir 3Ω viðnám er…

A. 4 vött

B. 8 vött

C. 12 vött

D. 16 vött

E. 20 vött

Umræða

Dreifingarorka = notað afl

Það er vitað að:

Hindrun 1 (R₁) = 2 Ω

Hindrun 2 (R₂) = 3 Ω

Hindrun 3 (R₃) = 4 Ω

Uppspretta rafsegulbylgju 1 (E₁) = 8 volt

Uppspretta rafsegulbylgju 2 (E₂) = 10 volt

Spurði: Orkutap við 3Ω viðnám

Svar:

Dreifingarkraftur

Dreifingarkraftur er reiknaður með formúlunni:

P = VI

Lýsing: P = afl, V = spennumunur í báðum endum viðnáms 3Ω, I = rafstraumur sem rennur í gegnum viðnám 3Ω.

Reiknaðu rafstrauminn (I) sem fer í gegnum viðnám 3Ω

Byrjaðu á að reikna út rafstrauminn sem flæðir í rafrásinni:

Til að leysa þetta vandamál er straumstefnan valin réttsælis.

E₁ – IR₁ – IR₂ – IR₃ +E₂ = 0

8 – I(2) – I(3) – I(4) + 10 = 0

18 – 9 I = 0

18 = 9 I

I = 18/9

I = 2 amper

Rafstraumurinn sem flæðir í rafrásinni er 2 amper. Jákvæður straumur gefur til kynna að stefna straumsins sé eins og búist var við, réttsælis.

Rásin er raðsett þannig að rafstraumurinn sem flæðir í rásinni = rafstraumurinn sem flæðir í viðnáminu 3.Ω = 2 amper.

Reiknaðu spennumuninn (V) yfir 3 Ω viðnámið

V = IR₂ = (2 A)(3 Ω) = 6 volt

Reiknaðu orkudreifingu á 3Ω viðnámi

P = VI = (6 volt)(2 amper) = 12 volta amper = 12 vött

Rétta svarið er C.

9. Skoðið eftirfarandi rafrásarmynd! Spennumunurinn á milli punktanna A og B er…

A. 1,5 volt

B. 3,0 volt

C. 6,0 volt

D. 7,5 volt

E. 9,0 volt

Umræða

Það er vitað að:

Hindrun 1 (R₁) = 2 Ω

Hindrun 2 (R₂) = 3 Ω

Hindrun 3 (R₃) = 4 Ω

Uppspretta rafsegulbylgju 1 (E₁) = 8 volt

Uppspretta rafsegulbylgju 2 (E₂) = 10 volt

Spurði: Mögulegur munur (V) á milli punkta A og B

Svar:

Reiknaðu rafstrauminn (I) sem fer í gegnum viðnám 3Ω

Byrjaðu á að reikna út rafstrauminn sem flæðir í rafrásinni:

Til að leysa þetta vandamál er straumstefnan valin réttsælis.

- E₁ – IR₁ – IR₂ - E₂ – IR₃ = 0

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

– 18 – 9 Ég = 0

– 18 = 9 I

Ég = -18 / 9

I = – 2 amper

Rafstraumurinn sem flæðir í rafrásinni er 2 amper. Rafstraumurinn er neikvæður, sem þýðir að stefna rafstraumsins er það er ekki í samræmi við í nokkurn veginn en rangsælis átt.

Rásin er raðsett þannig að rafstraumurinn sem flæðir í rásinni = rafstraumurinn sem flæðir í viðnáminu 3.Ω = 2 amper.

Reiknaðu spennumuninn (V) yfir 3 Ω viðnámið

V = IR₂ = (2 A)(3 Ω) = 6 volt

Rétta svarið er C.

Heimild spurningar:

Eðlisfræðispurningar fyrir framhaldsskóla/starfsmenntaskóla á landsvísu