Električna vezja – težave in rešitve

Električna vezja – težave in rešitve

1. Pri upornosti R1 ₌ 6 Ω, R2 ₌ R3 ₌ 2 Ω in napetosti 14 voltov določite električni tok v tokokrogu , kot je prikazano na spodnji sliki.

Znano:

Upor 1 (R³ ₎ = 6 Ω

Upor 2 (R² ₎ = 2 Ω

Upor 3 (R² ₎ = 2 Ω

Napetost (V) = 14 voltov

Iščem: Električni tok (I)

Rešitev:

Ekvivalentni upor (R):

R2 in R3 _sta vezana vzporedno. Ekvivalentni upor _:

1/R²⁻³ ₌ 1/R² ₊ 1/R³ ₌ 1/2 + 1/2 = 2/2

R23 ₌ 2/2 = 1 Ω

R1 _in R23 sta vezana zaporedno. Ekvivalentni upor _:

R = _R1 + _R23 = 6 Ω + 1 Ω

R = 7Ω

Električni tok (I):

I = V / R = 14 / 7 = 2 ampera

2. Kateri od spodaj prikazanih električnih tokokrogov ima večji tok.

Rešitev:

Upor upora je R, električna napetost pa V.

Odgovor A.

R1 _, R2 in R3 _{so vezani zaporedno .} Ekvivalentni upor:

RA ₌ R1 ₊ R2 + R3 ₌ R + R + R = _3R

Električni tok (I):

Odgovor B.

R1 _, R2 in R3 _so vezani vzporedno. Ekvivalentni upor _:

1/R = 1/R ₁ + 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/R + 1/R + 1/R = 3/R

R _B = R/3

Električni tok (I):

Odgovor C.

R2 in R3 _sta vezana vzporedno. Ekvivalentni upor _:

1/R²⁻³ ₌ 1/R² ₊ 1/R³ ₌ 1/R + 1/R = 2/R

R23 ₌ R/2

R1 _in R23 sta vezana zaporedno. Ekvivalentni upor _:

R _C = R ₁ + R ₂₃ = R + R/2 = 2R/2 + R/2 = 3R/2

Električni tok (I):

Odgovor D.

R1 in R2 _sta vezana vzporedno. Ekvivalentni upor _:

1/R ₁₂ = 1/R ₁ + 1/R ₂ = 1/R + 1/R = 2/R

R12 ₌ R/2

R12 in R3 _sta vezana zaporedno. Ekvivalentni upor _:

R _D = R ₁₂ + R ₃ = R/2 + R = R/2 + 2R/2 = 3R/2

Električni tok (I):

3. R1 ₌ 4 ohme, R2 ₌ 6 ohmov, R3 ₌ 2 ohma in V = 24 voltov. Kolikšen je električni tok v tokokrogu, kot je prikazano na spodnji sliki.

Znano:

Upor 1 (R1 ₎ = 4 Ohmov

Upor 2 (R2 ₎ = 6 Ohmov

Upor 3 (R³ ₎ = 2 Ohm

Napetost (V) = 24 voltov

Iščem: Električni tok v tokokrogu

Rešitev:

R1 _, R2 in R3 _{so vezani zaporedno .} Ekvivalentni upor:

R = R1 ₊ R2 ₊ R3 ₌ 4 + 6 + 2

R = 12 ohmov

Električni tok:

I = V / R = 24 / 12 = 2 ampera

4. Kateri od spodaj prikazanih električnih tokokrogov ima večji tok.

Rešitev

Električni tok v tokokrogu A.

Ekvivalentni upor:

R1 = 3 Ω, R2 ₌ 4 Ω, R3 ₌ 4 Ω, V = 12 _voltov

R2 in R3 _sta vezana vzporedno. Ekvivalentni upor _:

1/ _R²⁴ = 1/R² ₊ 1/R³ ₌ 1/4 + 1/4 = 2/4 = 1/2

R23 ₌ 2/1 = 2 Ω

R1 _in R23 sta vezana zaporedno. Ekvivalentni upor _:

R = R ₁ + R ₂₃ = 3 Ω + 2 Ω = 5 Ω

Električni tok (I):

I = V / R = 12 / 5 = 2.4 ampera

Električni tok v tokokrogu B.

Ekvivalentni upor:

R1 = 8 Ω, R2 ₌ 2 Ω, R3 ₌ 2 Ω, V = 36 _voltov

R1 _, R2 in R3 _{so vezani zaporedno .} Ekvivalentni upor:

R = _R1 + R2 ₊ R3 ₌ 8 + 2 + 2 = 12 Ω

Električni tok (I):

I = V / R = 36 / 12 = 3 ampera

Električni tok v tokokrogu C.

Ekvivalentni upor:

R1 = 4 Ω, R2 ₌ 4 Ω, R3 ₌ 6 Ω, V = 12 _voltov

R2 in R3 _sta vezana vzporedno. Ekvivalentni upor _:

1/R²⁴ ₌ 1/R² ₊ 1/R³ ₌ 1/4 + 1/4 + 1/6 = 3/12 + 3/12 + 2/12 = 8/12

R23 ₌ 12/8 = 1.5 Ω

Električni tok (I):

I = V / R = 12 / 1.5 = 8 ampera

Električni tok v tokokrogu D.

Ekvivalentni upor:

R1 ₌ 3 Ω, R2 ₌ 3 Ω, R3 ₌ 3 Ω, R4 ₌ 3 Ω, R5 ₌ 6 Ω, V = 24 voltov

R2 _, R3 in R4 _so vezani vzporedno. Ekvivalentni upor _:

1/R ₂₃₄ = 1/R ₂ + 1/R ₃ + 1/R ₄ = 1/3 + 1/3 + 1/3 = 3/3

R234 ₌ 3/3 = 1 Ω

R1 , R234 _in R5 _so vezani zaporedno. Ekvivalentni upor _:

R = _R1 + _R234 + R5 ₌ 3 + 1 + 6 = 9 Ω

Električni tok (I):

I = V / R = 24 / 9 = 2.6 ampera

5. Glede na spodnjo sliko določite:

A. Skupni upor

B. Električni tok v tokokrogu

C. Tok I ₁

D. Tok _I2

Znano:

Upor 1 (R² ₎ = 4 Ω

Upor 2 (R² ₎ = 4 Ω

Upor 3 (R² ₎ = 2 Ω

Upor 4 (R² ₎ = 3 Ω

Električna napetost (V) = 12 voltov

Rešitev:

A. Skupni upor (R)

Upor R2 _in upor R3 _sta vezana zaporedno. Ekvivalentni upor:

R ₂₃ = R ₂ + R ₃ = 4 Ω + 2 Ω = 6 Ω

Upor R23 _in upor R4 _sta vezana vzporedno. Ekvivalentni upor:

1/R ₂₃₄ = 1/R ₂₃ + 1/R ₄ = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6

R234 = _6/3 = 2 Ω

Upor R1 _in upor R234 _sta vezana zaporedno. Ekvivalentni upor:

R = R ₁ + R ₂₃₄ = 4 Ω + 2 Ω = 6 Ω

Skupni upor je 6 ohmov.

B. Električni tok v tokokrogu (I)

V = IR

V = električna napetost, I = električni tok, R = električni upor

Električni tok:

I = V / R = 12 voltov / 6 ohmov = 2 ampera

C. Električni tok I ₁

Električni tok v uporu R ₁ = električni tok v tokokrogu = 2 ampera.

D. Tok _I2

Upor R₂₃ in upor R₄ so vezani vzporedno. Ekvivalentni upor R₂₃₄ = 2 ohma.

Električni tok v uporu R ₂₃₄ = električni tok v uporu R ₁ = 2 ampera.

Napetost na uporu R ₂₃₄ je:

V = IR ₂₃₄ = (2 A)(2 Ohm) = 4 V

Napetost na uporu R ₂₃₄ = napetost na uporu R ₄ = napetost na uporu R ₂₃ = 4 volti.

Ekvivalentni upor R23 _je 6 Ohmov.

Električni tok v uporu R23 _je :

I = V / R = 4 volti / 6 ohmov = 2/3 ampera

Električni tok v uporu R23 ₌ Električni tok v uporu R2 ₌ električni tok v uporu R3 ₌ 2/3 ampera.

6. R1 ₌ R2 ₌ 10 Ω in R3 ₌ R4 ₌ 8 Ω. Kolikšen je električni tok v tokokrogu, kot je prikazano na spodnji sliki?

Znano:

Upor R1 ₌ Upor R2 ₌ 10 Ω

Upor R3 ₌ Upor R4 ₌ 8 Ω

Električna napetost (V) = 12 voltov

Iščem: električni tok (I)

Rešitev:

Ekvivalentni upor

Upor R3 _in upor R4 _sta vezana vzporedno, ekvivalentni upor:

1/ _R34 = 1/R3 ₊ 1/R4 ₌ 1/8 + 1/8 = 2/8

R34 = _8/2 = 4 Ω

Upori R1 _, R2 _in R34 _so vezani zaporedno, ekvivalentni upor:

R = R ₁ + R ₂ + R ₃₄ = 10 Ω + 10 Ω + 4 Ω = 24 Ω

Električni tok:

I = V / R = 12 voltov / 24 ohmov = 0,5 voltov/ohmov = 0.5 amperov

7. Če zanemarimo notranjo upornost baterije, kolikšen je električni tok v tokokrogu, prikazanem na spodnji sliki?

Znano:

Upor R1 ₌ 3 Ohm

Upor R2 ₌ 3 Ohm

Upor R3 ₌ 6 Ohm

Električna napetost (V) = 6 voltov

Iščem: Električni tok (I)

Rešitev:

Ekvivalentni upor

Upora R1 _in R2 _sta vezana zaporedno. Ekvivalentni upor:

R12 = R1 ₊ R2 ₌ 3 ohme + 3 ohme = 6 _ohmov

Upor R12 _in upor 3 sta vezana vzporedno. Ekvivalentni upor:

1/R = 1/R ₁₂ + 1/R ₃ = 1/6 + 1/6 = 2/6

R = 6/2 = 3 ohme

Električni tok:

I = V / R = 6 / 3 = 2 ampera

8. Kolikšen je skupni električni tok v tokokrogu, kot je prikazano na spodnji sliki.

Znano:

Upor R1 ₌ 6 Ohm

Upor R2 ₌ 4 Ohm

Električni tok (V) = 6 voltov

Notranji upor (r) = 0.6 ohma

Iščem: Električni tok

Rešitev:

Upor R1 _in upor R2 _sta vezana vzporedno. Ekvivalentni upor:

1/R _P = 1/R ₁ + 1/R ₂ = 1/6 + 1/4 = 4/24 + 6/24 = 10/24

R _P = 24/10 = 2.4 Ohma

Upor R _P in notranji upor (r) sta vezana zaporedno. Ekvivalentni upor:

R = R _P + r = 2.4 Ohma + 0.6 Ohma = 3.0 Ohma

Električni tok v tokokrogu:

I = V / R = 6 voltov / 3 ohmov = 2 ampera

1. Kaj je električni tokokrog?
   • OdgovorElektrični tokokrog je zaprta pot ali zanka, v kateri lahko električni tok teče neprekinjeno. Običajno je sestavljen iz virov napetosti (kot so baterije), bremen (kot so upori, LED diode, motorji) in vodnikov, ki jih povezujejo.
2. Kaj razlikuje zaporedno vezje od vzporednega vezja?
   • OdgovorV zaporedni vezavi so komponente povezane od konca do konca, zato obstaja ena sama pot za tok. V vzporedni vezavi so komponente povezane prek skupnih točk ali stičišč, kar zagotavlja več poti za tok.
3. Kako Ohmov zakon povezuje napetost, tok in upor v tokokrogu?
   • OdgovorOhmov zakon pravi, da tok ($I$), ki teče skozi prevodnik med dvema točkama, je neposredno sorazmerna z napetostjo ($V$) čez obe točki in obratno sorazmerna z uporom ($R$). Predstavljeno je kot I=V/R​.
4. Kakšna je vloga stikala v električnem tokokrogu?
   • OdgovorStikalo nadzoruje pretok toka v tokokrogu. Ko je zaprto, omogoča pretok toka; ko je odprto, prekine ali ustavi pretok toka.
5. Zakaj se kratek stik šteje za nevarnega?
   • OdgovorV kratkem stiku je upor zelo nizek, kar povzroči pretok zelo visokega toka. To lahko povzroči pregrevanje, požar ali poškodbe komponent in je treba pred tem zaščititi z varovalkami ali odklopniki.
6. Kakšna je funkcija varovalke ali odklopnika v tokokrogu?
   • OdgovorTako varovalke kot odklopniki so zaščitne naprave, zasnovane za prekinitev tokokroga, če tok preseže vnaprej določeno varno raven. Medtem ko varovalke "pregorejo" ali se "stopijo" in prekinejo tokokrog, se odklopniki "sprožijo" in jih je mogoče po prekinitvi tokokroga ponastaviti.
7. Kako Kirchhoffov zakon o tokovih (KCL) opisuje tokove na stičišču v vezju?
   • OdgovorKirchhoffov zakon o tokovih pravi, da je vsota tokov, ki vstopajo v stik, enaka vsoti tokov, ki izstopajo iz tega spoja. To je v bistvu izjava o ohranitvi električnega naboja.
8. Kakšna je razlika med izmeničnim tokom (AC) in enosmernim tokom (DC)?
   • OdgovorEnosmerni tok se nanaša na enosmerni tok električnega naboja, običajno iz baterije ali enosmernega napajalnika. Izmenični tok pa je električni naboj, ki periodično spreminja smer, podobno kot tisti, ki ga v mnogih državah dobavlja električno omrežje.
9. Kaj pomeni izraz "ozemljitev" v električnih tokokrogih?
   • Odgovor»Ozemljitev« se nanaša na referenčno točko v električnem tokokrogu, od katere se merijo druge napetosti, ali na skupno povratno pot za električni tok, ali na neposredno fizično povezavo z Zemljo.
10. Zakaj se kondenzatorji uporabljajo v električnih tokokrogih?

• OdgovorKondenzatorji shranjujejo in sproščajo električno energijo. Uporabljajo se v vezjih za različne namene, kot so filtriranje, glajenje nihanj napetosti, spajanje in ločevanje izmeničnih signalov ter časovni elementi v oscilatorjih.