Shembuj pyetjesh dhe formulash për energjinë dhe fuqinë elektrike
Energjia dhe Fuqia Elektrike
1. Tarifa e energjisë elektrike për kWh është 400 rupi. Në një shtëpi, një televizor 100 vat punon mesatarisht 4 orë në ditë dhe dy llamba prej 20 vat secila përdoren për 10 orë në ditë. Kostoja e përdorimit të energjisë elektrike në muaj (30 ditë) është….
A. 4.800 rupi
B. 9.600 rupi
C. Rp. 19.200,-
D. Rp. 21.120,-
Diskutim
Dihet që:
Tarifa e energjisë elektrike është 400 rupi/kWh.
Fuqia e televizorit = 1 x 100 vat = 100 vat dhe koha e përdorimit të televizorit = 4 orë x 30 = 120 orë
Fuqia e llambës = 2 x 20 vat = 40 vat dhe koha e përdorimit të llambës = 10 orë x 30 = 300 orë
Pyeti: Kostoja e përdorimit të energjisë elektrike në muaj
Përgjigje:
Energjia elektrike = energjia elektrike x koha e përdorimit
Energjia elektrike e televizorit = 100 vat x 120 orë = 12.000 vat orë
Energjia e llambës = 40 vat x 300 orë = 12.000 vat orë
Energjia totale = 12.000 Vat orë + 12.000 Vat orë = 24.000 Vat orë = 24 kilo Vat orë = 24 kilo Vat orë = 24 kWh
Kostoja e përdorimit të energjisë elektrike në muaj = (24 kWh)(400 rupi/kWh) = (24)(400 rupi) = 9.600 rupi
Përgjigja e saktë është B.
2. Dy llamba, secila e etiketuar 24 Vat / 12 Volt, lidhen paralelisht, pastaj lidhen në seri me një rezistencë 2 Ohm. Ky qark lidhet më pas me një burim tensioni në mënyrë që të dyja llambat të ndizen vetëm me 25% të shkëlqimit të tyre maksimal. Nëse njëra llambë prishet papritur, llamba tjetër do të ndizet me energji….
A. 12 vat
B. 7,5 vat
C. 6 vat
D. 3 vat
Diskutim
Formula e fuqisë:
P = VI
I = PV
ose
P = VI —–> I = V / R
P = V (V / R)
P = V2 /r
R = V2 /P
ose
P = VI —–> V = IR
P = (IR) I
P = I2 R
I2 = P / R
Përshkrimi: P = energji elektrike, V = tension elektrik, I = rrymë elektrike, R = rezistenca e llambës
Llogaritni rezistencën e qarkut:
Dy llamba janë shënuar secila me 24 vat / 12 volt, që do të thotë se secila llambë do të ndizet me një fuqi maksimale prej 24 vatësh kur lidhet me një tension prej 12 voltësh.
Rezistenca e secilës llambë llogaritet duke përdorur formulën e fuqisë:
R = V2 / P = 122 / 24 = 144 / 24 = 6 Ohm
Dy llambat janë të lidhura paralelisht, kështu që rezistenca ekuivalente është:
1 / R12 = 1/R1 +1/R2 = 1/6 + 1/6 = 2/6
R12 = 6/2 = 3 Ohm
Dy llambat janë të lidhura në seri me një rezistencë 2 Ohm, kështu që rezistenca ekuivalente është:
R = 3 Ohm + 2 Ohm = 5 Ohm
Pra, rezistenca e qarkut = R = 5 Ohm.
Llogaritni rrymën elektrike që rrjedh në qark:
Nëse të dyja dritat janë të ndezura me një nivel ndriçimi prej 25%, atëherë të dyja dritat janë të ndezura me një fuqi prej 25/100 x 24 vat = 1/4 x 24 = 24/4 = 6 vat.
Rryma elektrike që rrjedh nëpër llambë llogaritet duke përdorur formulën e fuqisë:
I2 = P / R = 6 vat / 6 ohm = 1 amper
Rryma elektrike që rrjedh nëpër secilën llambë është 1 Amper. Dy llambat janë të lidhura paralelisht, kështu që sipas ligjit të parë të Kirchhoff-it, rryma elektrike totale që rrjedh nëpër të dyja llambat është 2 Amper. Dy llambat janë të lidhura në seri me një rezistencë 2 Ohm, kështu që rryma elektrike që rrjedh nëpër rezistencën 2 Ohm është gjithashtu 2 Amper.
Pra, rryma elektrike që rrjedh në qark = I = 2 Amper.
Llogaritni tensionin e burimit të fuqisë emf:
Tensioni elektrik është:
V = IR = (2 Amper)(5 Ohm) = 10 Volt
Ky është tensioni i burimit të EMF, vlera e të cilit nuk ndryshon as para se të prishet njëra prej llambave dhe as pasi të prishet njëra prej llambave.
Llogaritni rezistencën e qarkut pasi të fiket një nga dritat:
Nëse njëra nga dritat ndizet, drita tjetër që është ende ndezur lidhet në seri me një rezistencë 2 Ohm. Kështu, rezistenca e qarkut ndryshon në:
R = 6 Ohm + 2 Ohm = 8 Ohm
Llogaritni rrymën elektrike që rrjedh në qark pasi një nga dritat fiket:
Rryma elektrike që rrjedh në qark është:
I = V / R = 10 Volt / 8 Ohm = 1,25 Amper
Llampa dhe rezistori janë të lidhur në seri në mënyrë që rryma elektrike që rrjedh në qark = rryma elektrike që rrjedh në llambë = rryma elektrike që rrjedh në rezistencë.
Llogaritni fuqinë e llambës:
Pasi njëra nga dritat fiket, dritat e tjera ndizen me një fuqi prej:
P = VI = (10 Volt) (1,25 Amper) = 12,5 Watt
Lëvizja e elektroneve
3. Masa e një elektroni dihet të jetë 9,1 x 10-31 kg dhe ngarkesë elektronike 1,6 x 10-19 C. Diferenca e potencialit e nevojshme për të përshpejtuar një elektron nga një shpejtësi prej 1 x 105 m/s bëhet 3 x 105 m/s është…
A. 28,4375 mV
B. 56,875 mV
C. 113,75 mV
D. 227,5 mV
Diskutim
Dihet që:
Masa e elektronit (m) = 9,1 x 10-31 kg
Ngarkesa e elektronit (q) = 1,6 x 10-19 C
Shpejtësia fillestare (vo) = 1 x 105 m/s —> vo2 = 1 x 1010 m2/s2
Shpejtësia përfundimtare (vt) = 3 x 105 m/s —> vt2 = 9 x 1010 m2/s2
Pyeti: Diferenca e potencialit (V) e nevojshme për të përshpejtuar një elektron
Përgjigje:
Ndryshimi në energjinë potenciale elektrike = q V = (1,6 x 10-19 C) V
Ndryshimi në energjinë kinetike = 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
Energjia është e përjetshme, kështu që energjia potenciale elektrike shndërrohet në energji kinetike:
EPL humbi = EK u shfaq
(1,6 x 10-19) V = 36,4 x 10-21
V = 36,4 x 10-21 / 1,6 x 10-19
V = 22,75 x 10-2 Volt
V = 227,5 x 10-3 Volt
V = 227,5 miliVolt
Përgjigja e saktë është D.
4. Pyetjet e Olimpiadës Kombëtare të Shkencave 2011 për Shkollat e Mesme të Ulëta në Nivel Regjence/Qyteti Nr. 56
Në një laborator, një rreze elektronesh lëshohet drejt veriut. Nga lart, vërehet se rrezja përkulet majtas. Pastaj, një rreze elektronesh lëshohet drejt jugut. Nga lart, vërehet se rrezja përkulet majtas. Kjo do të thotë se ka…
A. fushë elektrike që tregon nga perëndimi
B. fushë elektrike që tregon nga lindja
C. fushë magnetike që drejtohet lart
D. fushë magnetike që drejtohet poshtë
Diskutim
Elektronet janë të ngarkuara elektrikisht dhe mund të lëvizin nga forcat elektrike ose magnetike kur ndodhen në një fushë elektrike ose magnetike. Dallimi është se forcat elektrike mund të lëvizin elektronet si kur janë në qetësi ashtu edhe kur janë në lëvizje, ndërsa forcat magnetike mund të lëvizin elektronet vetëm kur janë në lëvizje.
Një ndryshim tjetër është se forca elektrike është në të njëjtin drejtim me fushën elektrike, ndërsa forca magnetike është pingule me fushën magnetike. Pra, nëse një elektron lëviz nga një forcë elektrike, drejtimi i lëvizjes së tij është i njëjtë me drejtimin e fushës elektrike. Anasjelltas, nëse një elektron lëviz nga një forcë magnetike, drejtimi i lëvizjes së tij është i njëjtë me drejtimin e forcës magnetike, e cila është pingule me drejtimin e fushës magnetike.
Bazuar në pyetjen e mësipërme, duket se kur një elektron shkrepet drejt veriut, ai devijohet majtas (drejt perëndimit), dhe kur shkrepet drejt jugut, ai devijohet majtas (drejt lindjes). Nëse një elektron devijohet nga një forcë elektrike, atëherë drejtimi i forcës elektrike, i cili është i njëjtë me drejtimin e fushës elektrike, ndryshon gjithmonë. Drejtimi i fushës elektrike duhet të jetë konstant. Prandaj, elektroni nuk devijohet nga forca elektrike.
Mund të konkludohet se forca magnetike i devijon elektronet. Për të përcaktuar drejtimin e forcës magnetike (drejtimin në të cilin devijohen elektronet), drejtimin e fushës magnetike dhe drejtimin në të cilin lëshohen elektronet, përdorni rregullin e dorës së djathtë.
Zbatoni rregullin e dorës së djathtë siç shpjegohet më poshtë. Zgjatni dorën e djathtë, drejtoni gishtin e madh dhe mbyllni katër gishtat e tjerë. Poziciononi gishtin e madh në mënyrë që të tregojë veriun (drejtimi i lëvizjes së elektroneve) dhe katër gishtat tuaj të tregojnë perëndimin (drejtimi i forcës magnetike = drejtimi i devijimit të elektroneve), pastaj pjesa e pasme e dorës së djathtë do të tregojë poshtë (drejtimi i fushës magnetike). Anasjelltas, poziciononi gishtin e madh në mënyrë që të tregojë jugun (drejtimi i lëvizjes së elektroneve) dhe katër gishtat tuaj të tregojnë lindjen (drejtimi i forcës magnetike = drejtimi i devijimit të elektroneve), pastaj pjesa e pasme e dorës së djathtë do të tregojë poshtë (drejtimi i fushës magnetike). Mund të konkludohet se elektroni është në një fushë magnetike që është e drejtuar poshtë.
Përgjigja e saktë është D.
Burimi i pyetjes:
Pyetje OSN për Fizikë në Shkollën e Mesme të Ulët
