Примерни прашања и формули за електрична енергија и моќност
Енергија и електрична енергија
1. Цената на електрична енергија по kWh е 400 рупии. Во една куќа, телевизор од 100 вати работи во просек 4 часа на ден, а две ламби од по 20 вати се користат 10 часа на ден. Трошокот за потрошувачка на електрична енергија месечно (30 дена) е….
A. 4.800 рупии
Б. 9.600 рупии
C. 19.200 рупии
Д. 21.120 рупии
Дискусија
Познато е дека:
Тарифата за електрична енергија е 400 рупии/kWh
Моќност на телевизорот = 1 x 100 вати = 100 вати и време на користење на телевизорот = 4 часа x 30 = 120 часа
Моќност на ламбата = 2 x 20 вати = 40 вати и време на користење на ламбата = 10 часа x 30 = 300 часа
Праша: Трошоци за потрошувачка на електрична енергија месечно
Одговор:
Електрична енергија = електрична енергија x време на користење
Електрична енергија на телевизорот = 100 вати x 120 часа = 12.000 ват часови
Енергија на светилката = 40 вати x 300 часа = 12.000 ват часови
Вкупна енергија = 12.000 ват часови + 12.000 ват часови = 24.000 ват часови = 24 киловат часови = 24 киловат часови = 24 kWh
Трошоци за потрошувачка на електрична енергија месечно = (24 kWh)(400 рупии/kWh) = (24)(400 рупии) = 9.600 рупии
Точниот одговор е Б.
2. Две светилки, секоја означена со 24 вати / 12 волти, се поврзани паралелно, а потоа се поврзани сериски со отпорник од 2 оми. Ова коло потоа се поврзува со извор на напон, така што обете светилки светат само со 25% од нивната максимална осветленост. Ако едната светилка одеднаш се расипе, другата светилка ќе светне со струја….
A. 12 вати
Б. 7,5 вати
C. 6 вати
Д. 3 вати
Дискусија
Формула за моќност:
P = VI
I = PV
атау
P = VI —–> I = V / R
P = V (V / R)
P = V2 / Р
R = V2 / Стр
атау
P = VI —–> V = IR
P = (IR) I
П = И2 R
I2 = П / Р
Опис: P = електрична енергија, V = електричен напон, I = електрична струја, R = отпор на ламбата
Пресметајте го отпорот на колото:
Две светилки се означени со 24 вати / 12 волти, што значи дека секоја светилка ќе свети со максимална моќност од 24 вати кога е поврзана на напон од 12 волти.
Отпорноста на секоја светилка се пресметува со помош на формулата за моќност:
R = V2 / P = 122 / 24 = 144 / 24 = 6 Оми
Двете светилки се поврзани паралелно, па затоа еквивалентниот отпор е:
1/Р12 = 1/R1 + 1/Р2 = 1/6 + 1/6 = 2/6
R12 = 6/2 = 3 Оми
Двете светилки се поврзани сериски со отпорник од 2 оми, така што еквивалентниот отпор е:
R = 3 Оми + 2 Оми = 5 Оми
Значи, отпорот на колото = R = 5 Ohm.
Пресметајте ја електричната струја што тече во колото:
Ако обете светла се вклучени со ниво на осветленост од 25%, тогаш обете светла се вклучени со моќност од 25/100 x 24 вати = 1/4 x 24 = 24/4 = 6 вати.
Електричната струја што тече низ светилката се пресметува со помош на формулата за моќност:
I2 = P / R = 6 вати / 6 оми = 1 ампер
Електричната струја што тече низ секоја светилка е 1 ампер. Двете светилки се поврзани паралелно, па според првиот Кирхофов закон, вкупната електрична струја што тече низ двете светилки е 2 ампери. Двете светилки се поврзани сериски со отпорник од 2 оми, па електричната струја што тече низ отпорникот од 2 оми е исто така 2 ампери.
Значи, електричната струја што тече во колото = I = 2 ампери.
Пресметајте го напонот на изворот на електромагнетно напонско напојување:
Електричниот напон е:
V = IR = (2 ампери)(5 оми) = 10 волти
Ова е напонот на изворот на ЕМП чија вредност не се менува ниту пред да се скрши една од светилките, ниту откако ќе се скрши една од светилките.
Пресметајте го отпорот на колото откако ќе се исклучи едно од светилките:
Ако едно од светилките се расипе, другото светило кое сè уште свети е поврзано сериски со отпорник од 2 оми. Така, отпорот на колото се менува на:
R = 6 Оми + 2 Оми = 8 Оми
Пресметајте ја електричната струја што тече во колото откако ќе се исклучи едно од светилките:
Електричната струја што тече во колото е:
I = V / R = 10 волти / 8 оми = 1,25 ампери
Светилката и отпорникот се поврзани сериски така што електричната струја што тече во колото = електричната струја што тече во светилката = електричната струја што тече во отпорникот.
Пресметајте ја моќноста на ламбата:
Откако едно од светлата ќе се расипе, другите светла ќе светнат со моќност од:
P = VI = (10 волти) (1,25 ампери) = 12,5 вати
Движење на електрони
3. Масата на еден електрон е позната како 9,1 x 10-31 кг и електронски полнеж 1,6 x 10-19 C. Разликата на потенцијали потребна за забрзување на електрон од брзина од 1 x 105 м/с станува 3 x 105 м/с е…
А. 28,4375 mV
Б. 56,875 mV
C. 113,75 mV
D. 227,5 mV
Дискусија
Познато е дека:
Маса на електрон (m) = 9,1 x 10-31 kg
Електронски полнеж (q) = 1,6 x 10-19 C
Почетна брзина (vo) = 1 x 105 м/с —> vo2 = 1 х 1010 m2/s2
Конечна брзина (vt) = 3 x 105 м/с —> vt2 = 9 x 1010 м2/s2
Праша: Потенцијалната разлика (V) потребна за забрзување на електрон
Одговор:
Промена на електричната потенцијална енергија = q V = (1,6 x 10-19 В) В
Промена на кинетичката енергија = EKt – ЕКo = 1/2 м (vt2 - vo2) = 1/2 (9,1 x 10-31 кг) (9 x 1010 m2/s2 - 1 х 1010 m2/s2) = (4,55 x 10-31 кг) (8 x 1010 m2/s2) = 36,4 x 10-21 кг м2/s2
Енергијата е вечна, така што електричната потенцијална енергија се претвора во кинетичка енергија:
ЕПЛ изгубен = ЕК се појави
(1,6 х 10)-19) V = 36,4 x 10-21
V = 36,4 x 10-21 / 1,6 х 10-19
V = 22,75 x 10-2 Волт
V = 227,5 x 10-3 Волт
V = 227,5 миливолти
Точниот одговор е Д.
4. Прашања за Националната олимпијада по природни науки 2011 за средни училишта на ниво на Регентство/Град бр. 56
Во лабораторија, зрак од електрони се испраќа кон север. Одозгора, се забележува дека зракот се свиткува налево. Потоа, зрак од електрони се испраќа кон југ. Одозгора, се забележува дека зракот се свиткува налево. Ова значи дека има…
A. електрично поле кое покажува кон запад
Б. електрично поле кое покажува кон исток
C. магнетно поле кое е насочено нагоре
D. магнетно поле кое е насочено надолу
Дискусија
Електроните се електрично наелектризирани и можат да бидат поместени од електрични или магнетни сили кога се во електрично или магнетно поле. Разликата е во тоа што електричните сили можат да ги движат електроните и кога се во мирување и кога се во движење, додека магнетните сили можат да ги движат електроните само кога се во движење.
Друга разлика е што електричната сила е во иста насока како и електричното поле, додека магнетната сила е нормална на магнетното поле. Значи, ако електронот е поместен од електрична сила, насоката на неговото движење е иста како и насоката на електричното поле. Обратно, ако електронот е поместен од магнетна сила, насоката на неговото движење е иста како и насоката на магнетната сила, која е нормална на насоката на магнетното поле.
Врз основа на горното прашање, се чини дека кога електронот е испален кон север, тој е отклонет налево (кон запад), а кога е испален кон југ, тој е отклонет налево (кон исток). Ако електронот е отклонет од електрична сила, тогаш насоката на електричната сила, која е иста како и насоката на електричното поле, секогаш се менува. Насоката на електричното поле треба да биде константна. Затоа, електронот не е отклонет од електричната сила.
Може да се заклучи дека магнетната сила ги отклонува електроните. За да се одреди насоката на магнетната сила (насоката во која се отклонуваат електроните), насоката на магнетното поле и насоката во која се испукуваат електроните, користете го правилото на десна рака.
Применете го правилото за десна рака како што е објаснето подолу. Испружете ја десната рака, исправете го палецот и затворете ги другите четири прста. Поставете го палецот така што ќе покажува кон север (насоката на движење на електроните), а вашите четири прста ќе покажуваат кон запад (насоката на магнетната сила = насоката на отклонување на електроните), потоа задниот дел од десната рака ќе покажува надолу (насоката на магнетното поле). Обратно, поставете го палецот така што ќе покажува кон југ (насоката на движење на електроните), а вашите четири прста ќе покажуваат кон исток (насоката на магнетната сила = насоката на отклонување на електроните), потоа задниот дел од десната рака ќе покажува надолу (насоката на магнетното поле). Може да се заклучи дека електронот е во магнетно поле кое е насочено надолу.
Точниот одговор е Д.
Извор на прашањето:
Прашања за OSN по физика за основно училиште по основно образование
