Формула за електричну енергију и снагу

Примери питања и формуле за електричну енергију и снагу

Енергија и електрична енергија

1. Цена електричне енергије по kWh је 400 Rp. У кући, телевизор од 100 вати ради у просеку 4 сата дневно, а две лампе од по 20 вати користе се 10 сати дневно. Трошкови потрошње електричне енергије месечно (30 дана) су….

A. 4.800 рупија
Б. 9.600 рупија
C. 19.200 рупија
Д. 21.120 рупија

Пембахасан

Познато је да:
Тарифа за струју је 400 рупија/kWh
Снага телевизора = 1 x 100 вати = 100 вати и време коришћења телевизора = 4 сата x 30 = 120 сати
Снага лампе = 2 x 20 вати = 40 вати и време коришћења лампе = 10 сати x 30 = 300 сати
Питао/ла: Трошкови потрошње електричне енергије месечно
Јаваб :
Електрична енергија = електрична снага x време коришћења
Електрична енергија телевизора = 100 вати x 120 сати = 12.000 вати сати
Енергија лампе = 40 вати x 300 сати = 12.000 вати сати

Укупна енергија = 12.000 ват сати + 12.000 ват сати = 24.000 ват сати = 24 киловат сати = 24 киловат сати = 24 kWh
Трошкови потрошње електричне енергије месечно = (24 kWh)(400 Rp./kWh) = (24)(400 Rp.) = 9.600 Rp.
Тачан одговор је Б.

2. Две лампе, свака означена са 24 вата / 12 волти, повезане су паралелно, а затим серијски са отпорником од 2 ома. Ово коло се затим повезује са извором напона тако да обе лампе светле само са 25% своје максималне осветљености. Ако једна лампа изненада прегори, друга лампа ће се упалити са пуном снагом….

A. 12 вати
Б. 7,5 вати
C. 6 вати
D. 3 вати

Пембахасан

Формула снаге:

P = VI
I = PV
или
P = VI —–> I = V / R
P = V (V / R)
П = В² / Р
Р = В² / П
или
P = VI —–> V = IR
P = (IR) I
P = I² R
I² = П / Р
Опис: P = електрична снага, V = електрични напон, I = електрична струја, R = отпор лампе

Израчунајте отпор кола:

Две лампе су означене са 24 вата / 12 волти, што значи да ће свака лампа светлети максималном снагом од 24 вата када је повезана на напон од 12 волти.
Отпор сваке лампе се израчунава помоћу формуле за снагу:
Р = В² / P = 122 / 24 = 144 / 24 = 6 ома
Две лампе су повезане паралелно, тако да је еквивалентни отпор:
КСНУМКС / Р₁₂ = 1/Р₁ + 1/Р₂ = 1/6 + 1/6 = 2/6
R₁₂ = 6/2 = 3 ома
Две лампе су повезане серијски са отпорником од 2 ома, тако да је еквивалентни отпор:
R = 3 Ома + 2 Ома = 5 Ома
Дакле, отпор кола = R = 5 Ома.

Израчунај електричну струју која тече у колу:

Ако су оба светла упаљена са нивоом осветљености од 25%, онда су оба светла упаљена са снагом од 25/100 x 24 вати = 1/4 x 24 = 24/4 = 6 вати.
Електрична струја која тече кроз лампу израчунава се помоћу формуле за снагу:
I² = P / R = 6 вати / 6 ома = 1 ампер
Електрична струја која тече кроз сваку лампу је 1 ампер. Две лампе су повезане паралелно, тако да је, према првом Кирхофовом закону, укупна електрична струја која тече кроз обе лампе 2 ампера. Две лампе су повезане серијски са отпорником од 2 ома, тако да је електрична струја која тече кроз отпорник од 2 ома такође 2 ампера.
Дакле, електрична струја која тече у колу = I = 2 ампера.

Израчунајте напон извора емф:

Електрични напон је:
V = IR = (2 ампера)(5 ома) = 10 волти
То је напон извора ЕМП-а чија се вредност не мења ни пре него што једна од лампи прегори ни након што једна од лампи прегори.

Израчунајте отпор кола након што се једно од светла упали:
Ако једно од светла престане да светли, друго светло које је још увек упаљено је повезано серијски са отпорником од 2 ома. Тако се отпор кола мења у:
R = 6 Ома + 2 Ома = 8 Ома

Израчунајте електричну струју која тече у колу након што се једна од сијалица упали:

Електрична струја која тече у колу је:
I = V / R = 10 волти / 8 ома = 1,25 ампера
Лампа и отпорник су повезани серијски тако да је електрична струја која тече у колу = електрична струја која тече у лампи = електрична струја која тече у отпорнику.

Израчунајте снагу лампе:
Након што се једно светло упали, остала светла се пале снагом од:
П = ВИ = (10 волти) (1,25 ампера) = 12,5 вати

Кретање електрона

3. Познато је да је маса електрона 9,1 x 10^{-КСНУМКС} кг и наелектрисање електрона 1,6 x 10^{-КСНУМКС} C. Потенцијална разлика потребна за убрзање електрона са брзине од 1 x 10⁵ m/s постаје 3 x 10⁵ м/с је….
А. 28,4375 mV
Б. 56,875 mV
Ц. 113,75 mV
Д. 227,5 мВ
Пембахасан
Познато је да:
Маса електрона (m) = 9,1 x 10^{-КСНУМКС} kg
Наелектрисање електрона (q) = 1,6 x 10^{-КСНУМКС} C
Почетна брзина (v_o) = 1 к 10⁵ м/с —> в_o² = 1 к 10¹⁰ m²/s²
Коначна брзина (v_t) = 3 к 10⁵ м/с —> в_t² = 9 x 1010 м²/s²
Питао/ла: Потенцијална разлика (V) потребна за убрзање електрона
Јаваб :
Промена електричне потенцијалне енергије = q V = (1,6 x 10^{-КСНУМКС} Ц) В
Промена кинетичке енергије = EK_t – ЕК_o = 1/2 м (v_t² - в_o²) = 1/2 (9,1 x 10^{-КСНУМКС} кг)(9 x 10¹⁰ m²/s² - 1 к 10¹⁰ m²/s²) = (4,55 x 10^{-КСНУМКС} кг)(8 x 10¹⁰ m²/s²) = 36,4 к 10^{-КСНУМКС} кг м²/s²

Енергија је вечна, тако да се електрична потенцијална енергија претвара у кинетичку енергију:

Изгубљена Премијер лига = појавио се ЕК
(1,6 к 10^{-КСНУМКС}) V = 36,4 x 10^{-КСНУМКС}
V = 36,4 x 10^{-КСНУМКС} / 1,6 к 10^{-КСНУМКС}
V = 22,75 x 10^-2 волт
V = 227,5 x 10^-3 волт
V = 227,5 миливолти
Тачан одговор је Д.

4. Питања за Националну научну олимпијаду 2011. за основне школе на нивоу регентства/града бр. 56
У лабораторији, сноп електрона се испаљује према северу. Одозго се примећује да се сноп савија улево. Затим, сноп електрона се испаљује према југу. Одозго се примећује да се сноп савија улево. То значи да постоји…
А. електрично поље које показује ка западу
Б. електрично поље које показује ка истоку
C. магнетно поље које је усмерено нагоре
D. магнетно поље које је усмерено надоле
Пембахасан
Електрони су електрично наелектрисани и могу се померати електричним или магнетним силама када се налазе у електричном или магнетном пољу. Разлика је у томе што електричне силе могу померати електроне и када мирују и када се крећу, док магнетне силе могу померати електроне само када се крећу.
Још једна разлика је у томе што је електрична сила у истом смеру као и електрично поље, док је магнетна сила нормална на магнетно поље. Дакле, ако електрон покреће електрична сила, смер његовог кретања је исти као и смер електричног поља. Насупрот томе, ако електрон покреће магнетна сила, смер његовог кретања је исти као и смер магнетне силе, која је нормална на смер магнетног поља.

На основу горњег питања, чини се да када се електрон испали ка северу, он се скреће улево (ка западу), а када се испали ка југу, он се скреће улево (ка истоку). Ако је електрон скренут електричном силом, онда се смер електричне силе, који је исти као и смер електричног поља, стално мења. Смер електричног поља треба да буде константан. Стога, електрон се не скреће електричном силом.

Може се закључити да магнетна сила скреће електроне. Да бисте одредили смер магнетне силе (смер скретања електрона), смер магнетног поља и смер избацивања електрона, користите правило десне руке.
Примените правило десне руке као што је објашњено у наставку. Испружите десну руку, исправите палац и спојите остала четири прста. Поставите палац тако да показује север (правац кретања електрона), а четири прста ка западу (правац магнетне силе = правац скретања електрона), тада ће надлактица десне руке бити окренута надоле (правац магнетног поља). Обрнуто, поставите палац тако да показује југ (правац кретања електрона), а четири прста ка истоку (правац магнетне силе = правац скретања електрона), тада ће надлактица десне руке бити окренута надоле (правац магнетног поља). Може се закључити да се електрон налази у магнетном пољу које је усмерено надоле.
Тачан одговор је Д.

Извор питања:

Питања за ОСН из физике за основне школе