Formler for elektriske kretser og elektrisk motstand

Eksempelspørsmål og formler for elektriske kretser og elektrisk motstand

Elektriske kretser

1. Se på følgende elektriske kretsskjema. Størrelsen på den elektriske strømmen som flyter gjennom 8 ohm-motstanden er….
A. 1,8 ampere
B. 1,2 ampere
C. 0,8 ampere
D. 0,6 ampere

Diskusjon
Det er kjent at:
Motstand 1 (R₁) = 12 Ω
Motstand 2 (R₂) = 8 Ω
Motstand 3 (R₃) = 10 Ω
Elektrisk spenning (V) = 12 volt
Spørsmål: Strømstyrke gjennom R₁
Jawab:

Elektrisk strøm flyter fra høyt potensial til lavt potensial. Retningen på den elektriske strømmen i kretsen ovenfor er den samme som retningen på klokkeviserne.

Strømmen som flyter ut av batteriet:
Beregn først erstatningsmotstanden (R). Deretter beregner du strømmen ved hjelp av Ohms lovformel: V = IR eller I = V / R hvor V = spenning, I = strøm, R = erstatningsmotstand.

Erstatningsmotstand:
Motstand R₁ og motstand R₂ arrangert i serie. Erstatningsmotstanden er:
R₁₂ = R₁ + R₂ = 12 + 8 = 20 Ω
Motstand R₁₂ og motstand R₃ parallelt anordnet. Erstatningsmotstanden er:
1/R = 1/R₁₂ + 1/R₃ = 1/20 + 1/10 = 1/20 + 2/20 = 3/20
R = 20/3 Ω

Strømmen som flyter ut av batteriet:
I = V / R = 12 : 20/3 = 12 x 3/20 = 36/20 = 1,8 ampere
Strømmen som flyter ut av batteriet er 1,8 ampere.

Den elektriske strømmen som flyter gjennom en 8 Ω motstand
Vab = 12 volt
R₁₂ = 20 Ω
R₃ = 10 Ω

Den elektriske strømmen som flyter gjennom en 10 Ω motstand
I₃ = V_ab /r₃ = 12 volt / 10 Ω = 1,2 ampere
Den elektriske strømmen som flyter gjennom en 20 Ω motstand
I₁₂ = V_ab /r₁₂ = 12 volt / 20 Ω = 0,6 ampere

Kirchhoffs første lov sier at den elektriske strømmen som går inn i en gren er den samme som den elektriske strømmen som forlater grenen. Basert på... Kirchhoffs første lov Det konkluderes med at den elektriske strømmen som går gjennom en 20 Ω motstand = den elektriske strømmen som går gjennom en 12 Ω motstand = den elektriske strømmen som går gjennom en 8 Ω motstand = 0,6 ampere.
Det riktige svaret er D.

2.
Vær oppmerksom på følgende lukkede elektriske krets!
Hvis motstanden i spenningskilden ignoreres, er potensialforskjellen mellom endene av 6 ohm-motstanden….
A. 3 volt
B. 2 volt
C. 2/3 volt
D. 1/3 volt
Diskusjon
Det er kjent at:
Motstand 1 = 4 Ω
Motstand 2 = 3 Ω
Motstand 3 = 6 Ω
Spenning (V) = 6 volt
Spørsmål: Potensialforskjell mellom endene av en 6 ohm motstand
Jawab:
En 3 Ω motstand og en 3 Ω motstand er koblet parallelt. Erstatningsmotstanden er:
1/R23 = 1/3 Ω + 1/6 Ω = 2/6 Ω + 1/6 Ω = 3/6 Ω
R23 = 6/3 Ω = 2 Ω

En 4 Ω motstand og en 2 Ω motstand er koblet i serie. Erstatningsmotstandene er:
R = 4 Ω + 2 Ω = 6 Ω

Styrken på den elektriske strømmen som kommer ut av spenningskilden:
I = V / R = 6 volt / 6 ohm = 1 ampere
En 4 Ω motstand og en 2 Ω motstand er koblet i serie slik at i henhold til Kirchooffs første lov er den elektriske strømmen som går gjennom 4 Ω motstanden lik den elektriske strømmen som går gjennom 2 Ω motstanden = 1 ampere.

Potensiell forskjell mellom punkt a og b:
V = IR = (1 ampere) (2 ohm) = 2 volt
Potensialforskjell mellom punkt a og b = potensialforskjell mellom endene av 2 Ω-motstanden = potensialforskjell mellom endene av 3 Ω-motstanden = potensialforskjell mellom endene av 6 Ω-motstanden = 2 volt.
Det riktige svaret er B.

Elektrisk motstand

3. Tre elektriske motstander, hvis de er parallelt koblet, er motstandsverdien 12/11 Ohm, hvis de er seriekoblet er verdien 12 Ohm, da er verdien av hver motstand...
A. 1 ohm, 2 ohm, 3 ohm
B. 2 ohm, 4 ohm, 6 ohm
C. 1 ohm, 3 ohm, 5 ohm
D. 3 ohm, 4 ohm, 5 ohm
Diskusjon
Hvis den elektriske motstanden er seriekoblet, beregnes den ekvivalente motstanden ved hjelp av formelen:
R = R₁ + R₂ + R₃
12=R₁ + R₂ + R₃
De mulige alternativene er svarene B og D.
Hvis den elektriske motstanden er parallelt koblet, beregnes den ekvivalente motstanden ved hjelp av formelen: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃.
Hvis du bruker svar B, så:
1/R = 1/2 + 1/4 + 1/6
1/R = 6/12 + 3/12 + 2/12
1/R = 11/12
R = 12/11
Det riktige svaret er B.

Type barriere

4. Resistiviteten til wolfram og tinn er henholdsvis 5,5 x 10⁻⁶.^-8 Ohmmeter og 22 x 10^-8 Ohmmeter. Wolframtråden og tinntråden er 5 meter lange hver. Hvis begge ledningene har samme motstandsverdi og diameteren på wolframen er 2 mm, er diameteren på ledningstråden... mmm
En 2
B. 4
C. √2
D. ½ √2
Diskusjon
Det er kjent at:
Wolframresistivitet (ρ)₁) = 5,5 x 10^-8 Ohmmeter
Tinnresistivitet (ρ₂) = 22 x 10^-8 Ohmmeter
Lengde på wolframtråd (L)₁) = 5 meter
Lengde på ledning (L)₂) = 5 meter
Wolframdiameter (D₁) = 2 mm
Wolframradius (R₁) = 1/2 (D) = 1/2 (2 mm) = 1 mm = 1 x 10^-3 meter
Spørsmål: Diameter på ledning (D)₂)
Jawab:
Overflateareal av wolframtråd:
A₁ = π r² = π (10^-3)² = π 10^-6

Motstandsverdien for wolframtråd og tinntråd er den samme.
R₁ = R₂
ρ₁ L₁ / TIL₁ = ρ₂ L₂ / TIL₂
(5,5 x 10^-8)(5) / π 10^-6 = (22 x 10^-8)(5) / π r²
5,5 / 10^-6 = 22 / r²
5,5 r² = 22 x 10^-6
r² = (22 x 10^-6 ) / 5,5
r² = 4 x 10^-6
r = 2 x 10^-3 meter
r = 2 millimeter
Det riktige svaret er A.

Kilde for spørsmålet:

Spørsmål til OSN på ungdomsskolens fysikkskole