Dæmi um jafnstraumsrafrás

9 dæmi um spurningar um jafnstraumsrafrásir

1. Skoðið myndina af viðnámsröðuninni hér fyrir neðan! Stærð straumsins 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 6 Ω viðnámi er…

A. 1,5 vött

B. 3,0 vött

C. 6,0 vött

D. 9,0 vött

E. 18,0 vött

Umræða

Rafmagnsformúla:

P = ^I²R

Áður en rafafl er reiknað út skal fyrst reikna út rafstrauminn sem fer í gegnum 6 Ω viðnám með því að nota lögmál Kirchhoffs.

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

Beitum fyrsta lögmáli Kirchhoffs:

I1 + I2 ₌ I3 _……… . _Jafna 1

Beittu II lögmáli Kirchhoffs á _I² :

6 – 12 Ég ₁ – 6 Ég ₃ = 0

-12 _I1 = 6 I3 _– 6

I1 ₌ (6 _I3 – 6) / -12 ………. Jafna 2

Beittu II lögmáli Kirchhoffs á _I² :

6 – 12 Ég ₂ – 6 Ég ₃ = 0

– 12 _I2 = 6 I3 _– 6

_I² = (6 _I³ – 6) / – 12 ………. Jafna 3

Setjið jöfnu 2 og jöfnu 3 inn í jöfnu 1 :

I3 hefur jákvætt form, sem _þýðir að stefna I3 _er í samræmi við valda átt, eins og á myndinni hér að ofan.

Notaðu jöfnu 2 til að reikna út _I² :

Ég ₁ = (6 Ég ₃ – 6) / -12

Ég² ₌ (6.0,5 – 6) / -12

Ég² ₌ (3 – 6) / -12

Ég ₁ = -3 / -12

I² = 1/4 _A

I1 hefur jákvætt form, sem _þýðir að stefna I1 _er í samræmi við valda átt, eins og á myndinni hér að ofan.

Notaðu jöfnu 3 til að reikna út _I² :

Ég ₂ = (6 Ég ₃ – 6) / – 12

Ég² ₌ (6.0,5 – 6) / -12

Ég² ₌ (3 – 6) / -12

Ég ₂ = -3 / -12

I² = 1/4 _A

I2 hefur jákvætt form, sem _þýðir að stefna I1 _er í samræmi við valda átt, eins og á myndinni hér að ofan.

Notaðu fyrsta lögmál Kirchhoffs til að sanna réttmæti niðurstaðnanna:

Ég ₁ + Ég ₂ = Ég ₃

1/4 + 1/4 = 1/2

Rafstraumurinn sem fer í gegnum 6 Ω viðnám er I3 ₌ 1/2 amper.

Rafmagnið við viðnám upp á 6 Ω er P = I² ^R = (1/2) ^² (6) = 1/4 (6) = 1,5 Watt

Rétta svarið er A.

5. Í rafmagnsrásarmyndinni hér til hliðar er stærð rafmagnsspennumunsins yfir viðnámið R ₃ ...

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:

Viðnám 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Viðnám 2 (R2 ₎ = 4 Ω

Viðnám 3 (R3 ₎ = 3 Ω

Uppspretta rafeindastuðullar 1 (E1 ₎ = 6 volt

Uppspretta rafeindastuðullar 2 (E2 ₎ = 9 volt

Spurning: Rafspennumunurinn yfir viðnámið _R3

Svar:

Reiknaðu 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.

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

Ég = -3/9

Ég = -1/3

Straumurinn sem rennur í gegnum rafrásina er 1/3 amper. Neikvæður straumur gefur til kynna að stefna straumsins sé rangsælis, ekki eins og búist var við.

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

Reiknaðu spennumuninn (V) yfir _viðnámið R3

V = IR3 ₌ (1/3)(3) = 1 volt

Rétta svarið er D.

6. Skoðaðu netmyndina hér fyrir 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:

Viðnám 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Viðnám 2 (R2 ₎ = 2 Ω

Viðnám 3 (R3 ₎ = R

Uppspretta rafeindastuðullar 1 (E1 ₎ = 8 volt

Uppspretta rafeindastuðullar 2 (E2 ₎ = 4 volt

Rafspennumunurinn milli punktanna C og D (V _CD ) = 4 volt

Spurning: Gildi viðnámsins 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.

– 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

Ég = -8 / 4

I = -2 amper

Rafstraumurinn sem flæðir í rafrásinni er 2 amper. Neikvæður straumur gefur til kynna að stefna rafstraumsins sé rangsælis, ekki eins og búist var við.

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

Viðnámsgildi R

Haltu áfram…..

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

Rétta svarið er B.

7. Skoðið 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:

Viðnám 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Viðnám 2 (R2 ₎ = 4 Ω

Viðnám 3 (R3 ₎ = 4 Ω

Uppspretta rafeindastuðullar 1 (E1 ₎ = 20 volt

Uppspretta rafeindastuðullar 2 (E2 ₎ = 15 volt

Spurning: 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 skaltu velja þá straumstefnu sem þú kýst. 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.

Í þriðja lagi , ef straumurinn færist úr lágum möguleikum í háa spennu (- til +) þá er rafsegulgjafinn (E) merktur jákvæður vegna þess að orkufylling á sér stað í rafsegulgjafinn. Ef straumurinn færist úr háum möguleikum í lága spennu (+ til -) þá er rafsegulgjafinn (E) merktur neikvæður vegna þess að orkulosun á sér stað í rafsegulgjafinn.

Til að leysa þetta vandamál er straumstefnan valin réttsælis.

E ₁ – IR ₁ – IR ₂ – IR ₃ – E ₂ = 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 ₎ eru tengd í röð. Viðnám í staðinn:

R = R ₁ + R ₂ + R ₃ = 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 = E ₁ – E ₂ = 20 – 15 = 5 Volt

Rétta svarið er C.

8. Skoðaðu eftirfarandi rafrásarmynd! Orkutapið við 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:

Viðnám 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Viðnám 2 (R2 ₎ = 3 Ω

Viðnám 3 (R3 ₎ = 4 Ω

Uppspretta rafeindastuðullar 1 (E1 ₎ = 8 volt

Uppspretta rafeindastuðullar 2 (E2 ₎ = 10 volt

Spurning: Orkutap á 3Ω viðnámi

Svar:

Dreifingarkraftur

Dreifingarkraftur er reiknaður með formúlunni:

P = VI

Lýsing: P = afl, V = spennumunur á báðum endum 3 Ω viðnámsins , I = rafstraumur sem rennur í gegnum 3 Ω viðnámið.

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

Byrjaðu á að reikna út rafstrauminn sem flæðir í rafrásinni:

Til að leysa þetta vandamál er straumstefnan valin réttsælis.

E ₁ – IR ₁ – IR ₂ – IR ₃ + E ₂ = 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 raðtengd þannig að rafstraumurinn sem rennur í rásinni = rafstraumurinn sem rennur í 3 Ω viðnáminu = 2 amper.

Reiknaðu spennumuninn (V) yfir 3 Ω viðnámið

V = IR ₂ = (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. Skoðaðu 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:

Viðnám 1 (R1 ₎ = 2 Ω

Viðnám 2 (R2 ₎ = 3 Ω

Viðnám 3 (R3 ₎ = 4 Ω

Uppspretta rafeindastuðullar 1 (E1 ₎ = 8 volt

Uppspretta rafeindastuðullar 2 (E2 ₎ = 10 volt

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

Svar:

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

Byrjaðu á að reikna út rafstrauminn sem flæðir í rafrásinni:

Til að leysa þetta vandamál er straumstefnan valin réttsælis.

– E ₁ – IR ₁ – IR ₂ – E ₂ – IR ₃ = 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. Neikvæður straumur gefur til kynna að stefna rafstraumsins sé rangsælis, ekki eins og búist var við.

Rásin er raðtengd þannig að rafstraumurinn sem rennur í rásinni = rafstraumurinn sem rennur í 3 Ω viðnáminu = 2 amper.

Reiknaðu spennumuninn (V) yfir 3 Ω viðnámið

V = IR ₂ = (2 A)(3 Ω) = 6 Volt

Rétta svarið er C.

Heimild spurningar:

Eðlisfræðispurningar fyrir framhaldsskóla/starfsmenntaskóla á landsvísu