Elektros energijos ir galios klausimų ir formulių pavyzdžiai
Energija ir elektros energija
1. Elektros energijos tarifas už kWh yra 400 Rp. Namuose 100 vatų televizorius veikia vidutiniškai 4 valandas per dieną, o dvi 20 vatų lempos naudojamos 10 valandų per dieną. Elektros energijos suvartojimo kaina per mėnesį (30 dienų) yra...
A. 4 800 rupijų
B. 9 600 rupijų
C. 19 200 rupijų
D. 21 120 rupijų
Pembahasanas
Yra žinoma, kad:
Elektros energijos tarifas yra 400 Rp/kWh
Televizoriaus galia = 1 x 100 vatų = 100 vatų ir televizoriaus naudojimo laikas = 4 valandos x 30 = 120 valandų
Lempos galia = 2 x 20 vatų = 40 vatų, o lempos naudojimo laikas = 10 valandų x 30 = 300 valandų
Paklausė: Elektros energijos suvartojimo kaina per mėnesį
Jawab :
Elektros energija = elektros galia x naudojimo laikas
Televizoriaus elektros energija = 100 vatų x 120 valandų = 12 000 vatvalandžių
Lempos energija = 40 vatų x 300 valandų = 12 000 vatvalandžių
Bendra energija = 12 000 vatvalandžių + 12 000 vatvalandžių = 24 000 vatvalandžių = 24 kilovatvalandžių = 24 kilovatvalandės = 24 kWh
Elektros energijos suvartojimo kaina per mėnesį = (24 kWh)(400 Rp/kWh) = (24)(400 Rp) = 9 600 Rp.
Teisingas atsakymas yra B.
2. Dvi lempos, kurių kiekviena pažymėta 24 vatų / 12 voltų, sujungtos lygiagrečiai, o po to nuosekliai su 2 omų rezistoriumi. Ši grandinė tada prijungiama prie įtampos šaltinio taip, kad abi lempos šviestų tik 25 % maksimalaus ryškumo. Jei viena lempa staiga perdega, kita įsižiebs su galia...
A. 12 vatų
B. 7,5 vatų
C. 6 vatų
D. 3 vatai
Pembahasanas
Galios formulė:
P = VI
I = PV
arba
P = VI —–> I = V / R
P = V (V / R)
P = V2 / R
R = V2 / P
arba
P = VI —–> V = IR
P = (IR) I
P = I2 R
I2 = P / R
Aprašymas: P = elektros galia, V = elektros įtampa, I = elektros srovė, R = lempos varža
Apskaičiuokite grandinės varžą:
Dvi lempos pažymėtos 24 vatų / 12 voltų žyma, o tai reiškia, kad kiekviena lempa, prijungta prie 12 voltų įtampos, švies maksimalia 24 vatų galia.
Kiekvienos lempos varža apskaičiuojama pagal galios formulę:
R = V2 / P = 122 / 24 = 144 / 24 = 6 omai
Abi lempos yra sujungtos lygiagrečiai, todėl jų varža lygi:
1 / R12 = 1/R1 + 1/R2 = 1/6 + 1/6 = 2/6
R12 = 6/2 = 3 omai
Dvi lempos yra sujungtos nuosekliai 2 omų rezistoriumi, todėl ekvivalentinė varža yra:
R = 3 omai + 2 omai = 5 omai
Taigi grandinės varža = R = 5 omai.
Apskaičiuokite elektros srovės stiprį, tekantį grandinėje:
Jei abi lemputės įjungtos ir jų ryškumo lygis yra 25 %, tai abiejų lempučių galia yra 25/100 x 24 vatai = 1/4 x 24 = 24/4 = 6 vatai.
Elektros srovė, tekanti per lempą, apskaičiuojama pagal galios formulę:
I2 = P / R = 6 vatai / 6 omai = 1 amperas
Per kiekvieną lempą tekanti elektros srovė yra 1 amperas. Abi lempos sujungtos lygiagrečiai, todėl pagal pirmąjį Kirchhofo dėsnį, bendra per abi lempas tekanti elektros srovė yra 2 amperai. Abi lempos sujungtos nuosekliai 2 omų rezistoriumi, todėl per 2 omų rezistorių tekanti elektros srovė taip pat yra 2 amperai.
Taigi grandinėje tekanti elektros srovė = I = 2 amperai.
Apskaičiuokite EML šaltinio įtampą:
Elektros įtampa yra:
V = IR = (2 amperai) (5 omai) = 10 voltų
Tai yra EMF šaltinio įtampa, kurios vertė nekinta nei prieš sugedus vienai iš lempų, nei po to, kai viena iš lempų sugenda.
Apskaičiuokite grandinės varžą po vieno iš lempučių perdegimo:
Jei viena iš lempučių perdega, kita, vis dar šviečianti lemputė, nuosekliai sujungta su 2 omų rezistoriumi. Taigi, grandinės varža pasikeičia į:
R = 6 omai + 2 omai = 8 omai
Apskaičiuokite elektros srovės stiprumą, tekantį grandinėje po to, kai viena iš lempučių perdega:
Elektros srovė, tekanti grandinėje, yra:
I = V / R = 10 voltų / 8 omai = 1,25 ampero
Lempa ir rezistorius sujungti nuosekliai taip, kad grandinėje tekanti elektros srovė = lempoje tekanti elektros srovė = rezistoriuje tekanti elektros srovė.
Apskaičiuokite lempos galią:
Vienai lemputei perdegus, kitos užsidega tokiu galingumu:
P = VI = (10 voltų) (1,25 ampero) = 12,5 vatai
Elektronų judėjimas
3. Elektrono masė yra žinoma kaip 9,1 x 10-31 kg ir elektronų krūvis 1,6 x 10-19 C. Potencialų skirtumas, reikalingas elektronui pagreitinti nuo 1 x 105 m/s tampa 3 x 105 m/s yra….
A. 28,4375 mV
B. 56,875 mV
C. 113,75 mV
D. 227,5 mV
Pembahasanas
Yra žinoma, kad:
Elektronų masė (m) = 9,1 x 10-31 kg
Elektronų krūvis (q) = 1,6 x 10-19 C
Pradinis greitis (vo) = 1 x 105 m/s —> vo2 = 1 x 1010 m2/s2
Galutinis greitis (vt) = 3 x 105 m/s —> vt2 = 9 x 1010 m2/s2
Paklausė: Potencialų skirtumas (V), reikalingas elektronui pagreitinti
Jawab :
Elektros potencialo energijos pokytis = q V = (1,6 x 10-19 C) V.
Kinetinės energijos pokytis = 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 x 10-21 kg m2/s2
Energija yra amžina, todėl elektrinė potencialinė energija virsta kinetine energija:
Pralaimėta EPL = pasirodė EK
(1,6 x 10-19V = 36,4 x 10-21
V = 36,4 x 10-21 / 1,6 x 10-19
V = 22,75 x 10-2 voltas
V = 227,5 x 10-3 voltas
V = 227,5 milivoltai
Teisingas atsakymas yra D.
4. 2011 m. nacionalinės gamtos mokslų olimpiados klausimai 56-ajai Regency/Miesto lygmens pradinėms mokykloms
Laboratorijoje elektronų pluoštas nukreipiamas į šiaurę. Iš viršaus pastebima, kad pluoštas lenkiasi į kairę. Tada elektronų pluoštas nukreipiamas į pietus. Iš viršaus pastebima, kad pluoštas lenkiasi į kairę. Tai reiškia, kad yra…
A. elektrinis laukas, nukreiptas į vakarus
B. elektrinis laukas, nukreiptas į rytus
C. aukštyn nukreiptas magnetinis laukas
D. žemyn nukreiptas magnetinis laukas
Pembahasanas
Elektronai yra įkrauti elektros ir gali būti judinami elektros arba magnetinių jėgų, kai jie yra elektriniame arba magnetiniame lauke. Skirtumas tas, kad elektros jėgos gali judinti elektronus tiek jiems esant ramybės būsenoje, tiek judant, o magnetinės jėgos gali judinti elektronus tik tada, kai jie juda.
Kitas skirtumas yra tas, kad elektrinė jėga veikia ta pačia kryptimi kaip ir elektrinis laukas, o magnetinė jėga – statmena magnetiniam laukui. Taigi, jei elektroną judina elektrinė jėga, jo judėjimo kryptis sutampa su elektrinio lauko kryptimi. Ir atvirkščiai, jei elektroną judina magnetinė jėga, jo judėjimo kryptis sutampa su magnetinės jėgos kryptimi, kuri yra statmena magnetinio lauko krypčiai.
Remiantis aukščiau pateiktu klausimu, atrodo, kad kai elektronas yra paleistas į šiaurę, jis nukreipiamas į kairę (į vakarus), o kai jis yra paleistas į pietus, jis nukreipiamas į kairę (į rytus). Jei elektroną nukreipia elektros jėga, tai elektros jėgos kryptis, kuri yra tokia pati kaip elektrinio lauko kryptis, nuolat kinta. Elektrinio lauko kryptis turėtų būti pastovi. Todėl elektronas nėra nukreipiamas elektros jėgos.
Galima daryti išvadą, kad elektronus nukreipia magnetinė jėga. Norint nustatyti magnetinės jėgos kryptį (elektronų nukreipimo kryptį), magnetinio lauko kryptį ir elektronų iššaukimo kryptį, naudojama dešinės rankos taisyklė.
Taikykite dešinės rankos taisyklę, kaip paaiškinta toliau. Ištieskite dešinę ranką, ištiesinkite nykštį ir suglauskite kitus keturis pirštus. Nykštį padėkite taip, kad jis būtų nukreiptas į šiaurę (elektronų judėjimo kryptis), o keturi pirštai – į vakarus (magnetinės jėgos kryptis = elektronų nukreipimo kryptis), tada dešinės rankos nugarėlė bus nukreipta žemyn (magnetinio lauko kryptis). Ir atvirkščiai, nykštį padėkite taip, kad jis būtų nukreiptas į pietus (elektronų judėjimo kryptis), o keturi pirštai – į rytus (magnetinės jėgos kryptis = elektronų nukreipimo kryptis), tada dešinės rankos nugarėlė bus nukreipta žemyn (magnetinio lauko kryptis). Galima daryti išvadą, kad elektronas yra magnetiniame lauke, kuris nukreiptas žemyn.
Teisingas atsakymas yra D.
Klausimo šaltinis:
Jaunesnės vidurinės mokyklos fizikos OSN klausimai
