Električna vezja – problemi in rešitve

Električna vezja – težave in rešitve

1. R₁, = 6 Ω, R₂ = R₃ = 2 Ω in napetost = 14 voltov, določite električni tok in vezje kot je prikazano na spodnji sliki.

Znano: Električna vezja – problemi in rešitve 1

Upor 1 (R₁) = 6 Ω

Upor 2 (R₂) = 2 Ω

Upor 3 (R₃) = 2 Ω

Napetost (V) = 14 volti

Išče se: Električni tok (I)

Rešitev:

Ekvivalentni upor (R):

R₂ in R₃ so vezani vzporedno. Ekvivalentni upor:

1 / R₂₃ = 1/R₂ +1/R₃ = 1/2 + 1/2 = 2/2

R₂₃= 2/2 = 1 Ω

R₁in R₂₃ so vezani 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.

Električna vezja – problemi in rešitve 2

Rešitev:

Upor upora je R, električna napetost pa V.

Odgovor A.

R₁, R.₂ in R₃ so vezani zaporedno. Ekvivalentni upor:

R_A = R₁+ R₂ + R₃ = R + R + R = 3R

Električni tok (I):

Odgovor B.

R₁, R.₂ in R₃ so vezani vzporedno. Ekvivalentni upor:

1/R = 1/R₁+1/R₂ +1/R₃ = 1/R + 1/R + 1/R = 3/R

R_B = R/3

Električni tok (I):

Električna vezja – problemi in rešitve 4

Odgovor C.

R₂ in R₃ so vezani vzporedno. Ekvivalentni upor:

1 / R₂₃ = 1/R₂ +1/R₃ = 1/R + 1/R = 2/R

R₂₃ = R/2

R₁ in R₂₃ so vezani zaporedno. Ekvivalentni upor:

R_C = R₁ + R₂₃ = R + R/2 = 2R/2 + R/2 = 3R/2

Električni tok (I):

Odgovor D.

R₁in R₂ so vezani vzporedno. Ekvivalentni upor:

1 / R₁₂= 1/R₁+1/R₂ = 1/R + 1/R = 2/R

R₁₂= R/2

R₁₂ in R₃so vezani zaporedno. Ekvivalentni upor:

R_D = R₁₂ + R₃= R/2 + R = R/2 + 2R/2 = 3R/2

Električni tok (I):

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

Znano: Električna vezja – problemi in rešitve 7

Upor 1 (R₁) = 4 ohme

Upor 2 (R₂) = 6 ohme

Upor 3 (R₃) = 2 ohme

Napetost (V) = 24 voltov

Išče se: Električni tok v tokokrogu

Rešitev:

R₁, R.₂in R₃so 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.

Električna vezja – problemi in rešitve 8

Rešitev

Električni tok v tokokrogu A.

Ekvivalentni upor:

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

R₂ in R₃ so vezani vzporedno. Ekvivalentni upor:

1 / R₂₃ = 1/R₂ +1/R₃= 1/4 + 1/4 = 2/4 = 1/2

R₂₃= 2/1 = 2 Ω

R₁ in R₂₃ so vezani zaporedno. Ekvivalentni upor:

R = R₁ + R₂₃= 3 Ω + 2 Ω = 5 Ω

Električni tok (I):

Glej tudi Tlak tekočin – težave in rešitve

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, R.₂ 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 so vezani vzporedno. Ekvivalentni upor:

1 / R₂₃ = 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, R.₃ in R₄ so vezani vzporedno. Ekvivalentni upor:

1 / R₂₃₄ = 1/R₂ +1/R₃+1/R₄= 1/3 + 1/3 + 1/3 = 3/3

R₂₃₄= 3/3 = 1 Ω

R₁, R.₂₃₄in R₅ so vezani zaporedno Ekvivalentni upori:

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 Električna vezja – problemi in rešitve 9

B. Električni tok v tokokrogu

C. Tok I₁

D. Tok I₂

Znano:

Upor 1 (R₁) = 4 Ω

Upor 2 (R₂) = 4 Ω

Upor 3 (R₃) = 2 Ω

Upor 4 (R₄) = 3 Ω

Električna napetost (V) = 12 voltov

Rešitev:

A. Skupni upor (R)

Upor R₂ in upor R₃ so vezani zaporedno. Ekvivalentni upor:

R₂₃ = R₂ + R₃ = 4 Ω + 2 Ω = 6 Ω

Upor R₂₃ in upor R₄so vezani vzporedno. Ekvivalentni upor:

1 / R₂₃₄ = 1/R₂₃+1/R₄ = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6

R₂₃₄ = 6/3 = 2 Ω

Upor R₁ in upor R₂₃₄ so vezani zaporedno. Ekvivalentni upor:

R = R₁+ R₂₃₄ = 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 I₁

Električni tok v uporu R₁ = električni tok v tokokrogu = 2 ampera.

D. Tok I₂

Upor R₂₃ in upor R₄ so vezani vzporedno. Ekvivalentni upor R₂₃₄ = 2 ohma. Električna vezja – problemi in rešitve 10

Električni tok v uporu R₂₃₄ = električni tok v uporu R₁ = 2 ampera.

Napetost v uporu R₂₃₄ je:

V = IR₂₃₄ = (2 A)(2 Ohm) = 4 V

Napetost v uporu R₂₃₄= napetost na uporu R₄ = napetost na uporu R₂₃ = 4 volti.

Ekvivalentni upor R₂₃je 6 Ohmov.

Električni tok v uporu R₂₃je:

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.

Glej tudi Napetost in zanke transformatorjev - problemi in rešitve

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

Znano: Električna vezja – problemi in rešitve 11

Upor R₁= Upor R₂ = 10 Ω

Upor R₃ = Upor R₄= 8 Ω

Električna napetost (V) = 12 voltov

Išče se: električni tok (I)

Rešitev:

Naš ekvivalentni upor

Upor R₃ in upor R₄so vzporedno povezani, ekvivalentni upor:

1 / R₃₄ = 1/R₃ +1/R₄ = 1/8 + 1/8 = 2/8

R₃₄ = 8/2 = 4 Ω

Upor R₁, R.₂ in R₃₄so vezani zaporedno, ekvivalentni upor:

R = R₁+ R₂+ R₃₄ = 10Ω + 10Ω + 4Ω = 24Ω

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: Električna vezja – problemi in rešitve 12

Upor R₁ = 3 ohme

Upor R₂= 3 ohme

Upor R₃ = 6 ohme

Električna napetost (V) = 6 voltov

Išče se: Električni tok (I)

Rešitev:

Ekvivalentni upor

Upor R₁ in R₂ so vezani 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/R₁₂ +1/R₃= 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: Električna vezja – problemi in rešitve 13

Upor R₁ = 6 ohme

Upor R₂ = 4 ohme

Električni tok (V) = 6 voltov

Notranji upor (r) = 0.6 ohma

Išče se: Električni tok

Rešitev:

Upor R₁ in upor R₂ so vezani vzporedno. Ekvivalentni upor:

1 / R_P= 1/R₁ +1/R₂ = 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

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.
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.
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 $I = V/R$ .
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.