Elektriska kretsar – problem och lösningar

Elektriska kretsar – problem och lösningar

1. R₁, = 6 Ω, R₂ = R₃ = 2 Ω och spänning = 14 volt, bestäm elektrisk ström in krets som visas i figuren nedan.

Känd:

Motstånd 1 (R1 ₎ = 6 Ω

Motstånd 2 (R2 ₎ = 2 Ω

Motstånd 3 (R3 ₎ = 2 Ω

Spänning (V) = 14 Volt

Önskas: Elektrisk ström (I)

lösning:

Ekvivalent motstånd (R):

R2 _och R3 är parallellkopplade. Ekvivalentmotståndet _:

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

R ₂₃ = 2/2 = 1 Ω

R ₁ och R ₂₃ är seriekopplade. Det ekvivalenta motståndet:

R = _R1 + _R23 = 6 Ω + 1 Ω

R = 7 Ω

Elektrisk ström (I):

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

2. Vilken av de elektriska kretsarna som visas nedan har den största strömmen?

lösning:

Motståndets resistans är R och den elektriska spänningen är V.

Svar A.

R₁, R₂ och R₃ är seriekopplade. Ekvivalentmotståndet:

R_A = R₁ + R₂ + R₃ = R + R + R = 3R

Elektrisk ström (I):

Svar B.

R₁, R₂ och R₃ är parallellkopplade. Ekvivalentmotståndet:

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

R_B = R/3

Elektrisk ström (I):

Svar C.

R2 _och R3 är parallellkopplade. Ekvivalentmotståndet _:

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

R₂₃ = R/2

R1 _och R23 är seriekopplade. Det ekvivalenta motståndet _:

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

Elektrisk ström (I):

Svar D.

R₁ och R₂ är parallellkopplade. Ekvivalentmotståndet:

1 / R₁₂ = 1/R₁ + 1/R₂ = 1/R + 1/R = 2/R

R₁₂ = R/2

R₁₂ och R₃ är seriekopplade. Ekvivalentmotståndet:

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

Elektrisk ström (I):

3. R₁ = 4 ohm, R₂ = 6 ohm, R₃ = 2 ohm och V = 24 volt. Vad är den elektriska strömmen i kretsen som visas i figuren nedan.

Känd:

Motstånd 1 (R1 ₎ = 4 Ohm

Motstånd 2 (R2 ₎ = 6 Ohm

Motstånd 3 (R3 ₎ = 2 ohm

Spänning (V) = 24 volt

Önskad: Elektrisk ström i kretsen

lösning:

R₁, R₂ och R₃ är seriekopplade. Ekvivalentmotståndet:

R = R₁ + R₂ + R₃ = 4 + 6 + 2

R = 12 ohm

Elström:

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

4. Vilken av de elektriska kretsarna som visas nedan har den största strömmen?

Lösning

Elektrisk ström i krets A.

Ekvivalent motstånd:

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

R2 _och R3 är parallellkopplade. Ekvivalentmotståndet _:

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

R ₂₃ = 2/1 = 2 Ω

R1 _och R23 är seriekopplade. Det ekvivalenta motståndet _:

R = R₁ + R₂₃ = 3 Ω + 2 Ω = 5 Ω

Elektrisk ström (I):

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

Elektrisk ström i krets B.

Ekvivalent motstånd:

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

R₁, R₂ och R₃ är seriekopplade. Ekvivalentmotståndet:

R = R₁ + R₂ + R₃ = 8 + 2 + 2 = 12 Ω

Elektrisk ström (I):

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

Elektrisk ström i krets C.

Ekvivalent motstånd:

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

R2 _och R3 är parallellkopplade. Ekvivalentmotståndet _:

1/R ₂₃ = 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/4 + 1/4 + 1/6 = 3/12 + 3/12 + 2/12 = 8/12

R ₂₃ = 12/8 = 1.5 Ω

Elektrisk ström (I):

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

Elektrisk ström i krets D.

Ekvivalent motstånd:

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

R₂, R₃ och R₄ är parallellkopplade. Ekvivalentmotståndet:

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

R ₂₃₄ = 3/3 = 1 Ω

R₁, R₂₃₄ och R₅ är seriekopplade. De ekvivalenta motstånden:

R = R₁ + R₂₃₄ + R₅ = 3 + 1 + 6 = 9 Ω

Elektrisk ström (I):

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

5. Enligt figuren nedan, bestäm:

A. Totalt motstånd

B. Elektrisk ström i kretsen

C. Nuvarande I₁

D. Nuvarande I₂

Känd:

Motstånd 1 (R1 ₎ = 4 Ω

Motstånd 2 (R2 ₎ = 4 Ω

Motstånd 3 (R3 ₎ = 2 Ω

Motstånd 4 (R4 ₎ = 3 Ω

Elektrisk spänning (V) = 12 volt

lösning:

A. Totalt motstånd (R)

Motstånd R₂ och motstånd R₃ är seriekopplade. Ekvivalentmotståndet:

R₂₃ = R₂ + R₃ = 4 Ω + 2 Ω = 6 Ω

Motstånd R₂₃ och motstånd R₄ är parallellkopplade. Ekvivalentmotståndet:

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

R234 ₌ 6/3 = 2 Ω

Motstånd R₁ och motstånd R₂₃₄ är seriekopplade. Det ekvivalenta motståndet:

R = R₁ + R₂₃₄ = 4 Ω + 2 Ω = 6 Ω

Den totala resistansen är 6 ohm.

B. Elektrisk ström i krets (I)

V = IR

V = elektrisk spänning, I = elektrisk ström, R = elektrisk resistans

Elström:

I = V / R = 12 volt / 6 ohm = 2 ampere

C. Elektrisk ström I₁

Elektrisk ström i motstånd R₁ = elektrisk ström i kretsen = 2 ampere.

D. Nuvarande I₂

Motstånd R₂₃ och motstånd R₄ är parallellkopplade. Det ekvivalenta motståndet R₂₃₄ = 2 ohm.

Elektrisk ström i motstånd R₂₃₄ = elektrisk ström i motstånd R₁ = 2 ampere.

Spänning i motstånd R₂₃₄ är:

V = IR₂₃₄ = (2 A)(2 Ohm) = 4 Volt

Spänning i motstånd R₂₃₄ = spänning i motstånd R₄ = spänning i motstånd R₂₃ = 4 volt.

Det ekvivalenta motståndet R₂₃ är 6 ohm.

Elektrisk ström i motstånd R₂₃ är :

I = V / R = 4 volt / 6 ohm = 2/3 ampere

Elektrisk ström i motstånd R₂₃ = Elektrisk ström i motstånd R₂ = elektrisk ström i motstånd R₃ = 2/3 ampere.

6. R₁ = R₂ = 10 Ω och R₃ = R₄ = 8 Ω. Vad är den elektriska strömmen i kretsen som visas i figuren nedan?

Känd:

Motstånd R₁ = Motstånd R₂ = 10 Ω

Motstånd R₃ = Motstånd R₄ = 8 Ω

Elektrisk spänning (V) = 12 volt

Önskad: elektrisk ström (I)

lösning:

Ocuco-landskapet ekvivalent motstånd

Motstånd R₃ och motstånd R₄ är parallellkopplade, ekvivalentmotståndet:

1/R ₃₄ = 1/R ₃ + 1/R ₄ = 1/8 + 1/8 = 2/8

R34 ₌ 8/2 = 4 Ω

Motstånd R₁, R₂ och R₃₄ är seriekopplade, ekvivalentmotståndet:

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

Elström:

I = V / R = 12 volt / 24 ohm = 0,5 volt/ohm = 0.5 ampere

7. Om batteriets inre resistans ignoreras, vad är den elektriska strömmen i kretsen som visas i figuren nedan?

Känd:

Motstånd R1 ₌ 3 Ohm

Motstånd R2 ₌ 3 Ohm

Motstånd R3 ₌ 6 Ohm

Elektrisk spänning (V) = 6 volt

Önskas: Elektrisk ström (I)

lösning:

Ekvivalent motstånd

Motstånd R₁ och R₂ är seriekopplade. Ekvivalentmotståndet:

R12 = R1 ₊ R2 _{= 3} ohm + 3 ohm = 6 ohm

Motstånd R₁₂ och motstånd 3 är parallellkopplade. Det ekvivalenta motståndet:

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

R = 6/2 = 3 ohm

Elström:

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

8. Vad är den totala elektriska strömmen i kretsen som visas i figuren nedan?

Känd:

Motstånd R1 ₌ 6 Ohm

Motstånd R2 ₌ 4 Ohm

Elektrisk ström (V) = 6 volt

Intern resistans (r) = 0.6 ohm

Önskas: Elektrisk ström

lösning:

Motstånd R₁ och motstånd R₂ är parallellkopplade. Ekvivalentmotståndet:

1 / R_P = 1/R₁ + 1/R₂ = 1/6 + 1/4 = 4/24 + 6/24 = 10/24

R _P = 24/10 = 2.4 Ohm

Motstånd R_P och den inre resistansen (r) är seriekopplade. Det ekvivalenta resistorn:

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

Elektrisk ström i kretsen:

I = V / R = 6 volt / 3 ohm = 2 ampere

1. Vad är en elektrisk krets?
   • SvarEn elektrisk krets är en sluten slinga eller bana där elektrisk ström kan flyta kontinuerligt. Den består vanligtvis av spänningskällor (som batterier), laster (som motstånd, lysdioder, motorer) och ledare som ansluter dem.
2. Vad skiljer en seriekrets från en parallellkrets?
   • SvarI en seriekrets är komponenterna kopplade ände mot ände, så det finns en enda väg för strömmen. I en parallellkrets är komponenterna kopplade över gemensamma punkter eller övergångar, vilket ger flera vägar för strömmen.
3. Hur kopplar Ohms lag samman spänning, ström och resistans i en krets?
   • SvarOhms lag säger att strömmen ($I$) som flyter genom en ledare mellan två punkter är direkt proportionell mot spänningen ($V$) över de två punkterna och omvänt proportionell mot resistansen ($R$Det representeras som I=V/R​.
4. Vilken roll har en strömbrytare i en elektrisk krets?
   • SvarEn strömbrytare styr strömflödet i en krets. När den är sluten tillåter den ström att flyta; när den är öppen avbryter eller stoppar den strömflödet.
5. Varför anses en kortslutning vara farlig?
   • SvarVid en kortslutning är resistansen mycket låg, vilket orsakar en mycket hög ström. Detta kan leda till överhettning, bränder eller skador på komponenter och bör skyddas mot säkringar eller automatsäkringar.
6. Vilken funktion har en säkring eller en strömbrytare i en krets?
   • SvarBåde säkringar och automatsäkringar är skyddsanordningar som är utformade för att avbryta en krets om strömmen överstiger en förutbestämd säkerhetsnivå. Medan säkringar "löser ut" eller "smälter", bryts kretsen av automatsäkringarna, och de kan återställas efter att de har brutit kretsen.
7. Hur beskriver Kirchhoffs strömlag (KCL) strömmar vid en övergång i en krets?
   • SvarKirchhoffs strömlag anger att summan av strömmarna som går in i en övergångspunkt är lika med summan av strömmarna som lämnar övergångspunkten. Detta är i huvudsak ett påstående om bevarandet av elektrisk laddning.
8. Vad är skillnaden mellan AC (växelström) och DC (likström)?
   • SvarLikström hänvisar till det enkelriktade flödet av elektrisk laddning, vanligtvis från ett batteri eller en likströmskälla. Växelström, å andra sidan, är en elektrisk laddning som ändrar riktning regelbundet, precis som den som tillförs från elnätet i många länder.
9. Vad syftar termen "jord" på i elektriska kretsar?
   • SvarMed ”jord” avses en referenspunkt i en elektrisk krets från vilken andra spänningar mäts, eller en gemensam returväg för elektrisk ström, eller en direkt fysisk anslutning till jorden.
10. Varför används kondensatorer i elektriska kretsar?

• SvarKondensatorer lagrar och frigör elektrisk energi. De används i kretsar för olika ändamål, såsom filtrering, utjämning av spänningsfluktuationer, koppling och frikoppling av växelströmssignaler och tidselement i oscillatorer.