חוק אוהם - בעיות ופתרונות

חוק אוהם - בעיות ופתרונות

1.

בהתבסס על הטבלה שלהלן, הקשר בין מתח (ו'), זרם חשמלי (I) וההתנגדות (R) הן...

פתרון:

חוק אוהם:

V = IR או R = V / I

R₁ = V / I = 1.50 / 0.08 = 18.75 אוהם

R₂ = V / I = 2.80 / 1.50 = 2.87 אוהם

R₃ = V / I = 3.99 / 2.10 = 1.9 אוהם

בהתבסס על הטבלה, הקשר בין V, I ו-R הוא ערך R ביחס הפוך ל-V ו-I. משמעות הדבר היא שככל ש-V ו-I גדולים יותר, כך R קטן יותר.

הערך של V/I אינו קבוע ולכן הוא אינו ממחיש חוק אוהםעל פי חוק אוהם, הערך של V/I חייב להיות קבוע.

2. איזה גרף מציין את הקשר בין הפרש הפוטנציאלים לזרם החשמלי?

פתרון:

A

3. בהתבסס על הנתונים הבאים טבלה של מתוצאה ניסויית, ניתן להסיק כי הזרם החשמלי...

פתרון:

בהתבסס על הנתונים בטבלה, ככל שהמתח החשמלי גדול יותר, כך הזרם החשמלי גדול יותר. לכן המסקנה היא שהזרם החשמלי פרופורציונלי למתח.

4. למכשיר יש התנגדות של 150 אוהם ועובר זרם חשמלי של 2A. הפרש פוטנציאלים ...

ידוע:

התנגדות (R) = 150 אוהם

הזרם החשמלי (I) = 2 אמפר

מבוקש: מתח (V)

פתרון:

V = IR

V = מתח חשמלי, I = זרם חשמלי, R = התנגדות חשמלית

מתח :

V = IR = (2 אמפר) (150 אוהם) = 300 וולט

5. הזרם החשמלי בחוט נגד הוא 4 אמפר. כאשר שני הקצוות מקבלים פוטנציאל של 12 וולט, מהי ההתנגדות החשמלית?

ידוע:

זרם חשמלי (I) = 4 אמפר

מתח (V) = 12 וולט

מבוקש: התנגדות חשמלית (R)

פתרון:

התנגדות:

R = V / I = 12 וולט / 4 אמפר = 3 אוהם

1. מהו חוק אוהם?
   • תשובהחוק אוהם קובע שהזרם ($I$) הזורם דרך מוליך בין שתי נקודות הוא ביחס ישר למתח ($V$) על פני שתי הנקודות, וביחס הפוך להתנגדות ($R$) של המוליך. מבחינה מתמטית, זה מיוצג כ $V=IR$.
2. אם נגד פועל לפי חוק אוהם, איזה סוג של קשר עלינו לראות בין מתח לזרם?
   • תשובהעלינו לראות קשר ליניארי. אם נציג גרף של מתח כנגד זרם, שיפוע הקו ייצג את ההתנגדות, והקו יעבור דרך ראשית המסלול.
3. כיצד הגדלת ההתנגדות במעגל משפיעה על הזרם, בהנחה שהמתח נשאר קבוע?
   • תשובהאם ההתנגדות עולה בעוד שהמתח נשאר קבוע, הזרם במעגל יקטן, לפי חוק אוהם.
4. מדוע חוק אוהם לא יחול בתנאים מסוימים או על חומרים מסוימים?
   • תשובהחוק אוהם חל על חומרים "אוהמיים" שבהם ההתנגדות נשארת קבועה עם שינוי המתח. עם זאת, עבור חומרים והתקנים מסוימים (כמו דיודות, או בתדרים או טמפרטורות גבוהות מאוד), ההתנגדות עשויה להשתנות עם המתח או הזרם, מה שהופך את הקשר ללא ליניארי.
5. מהי יחידת המידה של התנגדות, וכיצד היא מוגדרת על פי חוק אוהם?
   • תשובהיחידת המדידה של התנגדות היא אוהם (Ω). אוהם אחד מוגדר כהתנגדות שתאפשר לאמפר אחד של זרם לזרום כאשר מופעל עליה וולט אחד.
6. אם שני נגדים המחוברים בטור מצייתים שניהם לחוק אוהם, האם גם השילוב יציית לחוק אוהם?
   • תשובהכן, השילוב יציית גם לחוק אוהם. ההתנגדות הכוללת בטור היא סכום ההתנגדויות השונות, והזרם דרך שתיהן יהיה זהה. המתח על פני השילוב יהיה סכום המתחים על פני כל נגד.
7. כיצד התנגדות של חוט תלויה באורכו ובשטח החתך שלו?
   • תשובההתנגדות חוט היא ביחס ישר לאורכו וביחס הפוך לשטח החתך שלו. לכן, חוט ארוך יותר יהיה בעל התנגדות גדולה יותר, וחוט עבה יותר יהיה בעל התנגדות נמוכה יותר.
8. אם המתח על פני נגד מוכפל, כיצד משתנה הזרם, בהנחה שהנגד נשאר אוהמי?
   • תשובהאם הנגד נשאר אוהמי (וכך פועל לפי חוק אוהם), הכפלת המתח תכפיל גם את הזרם.
9. האם ניתן לממש בפועל רכיב עם התנגדות אפסית?
   • תשובהבתרחישים יומיומיים מעשיים, רכיב בעל התנגדות אפסית, או "מוליך-על", אינו ניתן למימוש בקלות. עם זאת, חומרים מסוימים בטמפרטורות נמוכות במיוחד יכולים להפוך למוליכי-על ולהציע התנגדות אפסית לזרימת זרם.
10. מהו פיזור ההספק של נגד לפי חוק אוהם?

• תשובההכוח ($P$) המפוזר על ידי נגד נתון על ידי P=I²R or P=V²/R, נגזר משילוב של חוק אוהם ונוסחת החזקה $P=IV$.