Mifano 5 ya Maswali ya Kisheria 2 Kirchhoff
Pia soma nyenzo kuhusu Sheria ya Kirchhoff na Majadiliano kuhusu sheria za Kirchhoff
1. Saketi ya umeme ina vipingamizi vinne, kila kimoja kikiwa na R1= 6 Ohm, R2 = 6 Ohm, R3 = 9 Ohm na R4 = 3 Ohm iliyounganishwa na E1= Volti 6, E2 = Volti 12 kama inavyoonyeshwa kwenye picha ifuatayo. Mkondo wa umeme mtiririko ni nini….
A. 1/5 A
B. 2/5 A
C. 3/5 A
D. 4/5 A
E. 1 A
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Kipingamizi 1 (R)1) = 6 Ohm
Kipingamizi 2 (R)2) = 6 Ohm
Kipingamizi 3 (R)3) = 9 Ohm
Kipingamizi 4 (R)4) = 3 Ohm
Chanzo cha emf 1 (E1) = Volti 6
Chanzo cha emf 2 (E2) = Volti 12
Aliuliza: Mkondo unaotiririka katika saketi (I)
Jibu:
Kipingamizi 1 (R)1) na kipingamizi 2 (R2) imeunganishwa sambamba. Kipingamizi mbadala ni:
1 / R12 = 1/R1 +1/R2 = 1/6 + 1/6 = 2/6
R12 = 6/2 = 3 Ohm
Hatua za kutatua tatizo hili:
Kwanza, chagua mwelekeo wa sasa unaoupenda. Unaweza kuchagua kinyume cha saa au kinyume cha saa.
Pili, wakati mkondo unapita kwenye upinzani au kipingamizi (R) kuna kupungua kwa uwezo ili V = IR iwe hasi.
Tatu, ikiwa mkondo unahama kutoka uwezo mdogo hadi wa juu (- hadi +) basi chanzo cha emf (E) kinawekwa alama chanya kwa sababu kuna chaji ya nishati kwenye chanzo cha emf. Ikiwa mkondo unahama kutoka uwezo mkubwa hadi wa chini (+ hadi -) basi chanzo cha emf (E) kinawekwa alama hasi kwa sababu kuna nishati inayotoa chaji kwenye chanzo cha emf.
Katika kutatua tatizo hili, mwelekeo wa mkondo huchaguliwa kuwa wa saa.
- IR12 - E1 - IR3 - IR4 +E2 = 0
- 3I - 6 - 9I - 3I + 12 = 0
- 3I - 9I - 3I = 6 - 12
– 15I = – 6
Mimi = -6 /-15
I = 2/5 Ampere
2. Tazama picha ya mpangilio wa kipingamizi hapa chini! Ukubwa wa mkondo kupitia R3 ni…
Majadiliano
Inajulikana:
R1 = 4 Ohm
R2 = 4 Ohm
R3 = 8 Ohm
Aliuliza: I3
Jibu:
Mwelekeo wa mkondo wa umeme katika saketi za umeme di Sehemu ya juu ni sawa na mwelekeo wa mikono ya saa, kutoka uwezo mkubwa hadi uwezo mdogo.
Kwanza, hesabu kipingamizi mbadala (R). Baada ya hapo, hesabu mkondo kwa kutumia Fomula ya sheria ya Ohm : Mimi = V / R
Kipingamizi mbadala:
Hesabu kipingamizi mbadala katika saketi hapo juu.
Kipingamizi R1 na kipingamizi R2 Imepangwa sambamba. Kipingamizi mbadala ni:
1 / R12 = 1/R1 +1/R2 = 1/4 + 1/4 = 2/4
R12 = 4/2 = 2 Ohm
Kipingamizi R12 na kipingamizi R3 imepangwa mfululizo. Kipingamizi mbadala ni:
R=R12 + R3 = 2 + 8 = 10 Ohm
Mkondo unaotoka kwenye betri :
I = V / R = 40 / 10 = 4 Ampea
Sheria ya Kwanza ya Kirchhoff inasema kwamba kiasi cha mkondo wa umeme unaoingia kwenye tawi ni sawa na kiasi cha mkondo wa umeme unaotoka kwenye tawi hilo. Kulingana na sheria ya kwanza ya Kirchhoff, imehitimishwa kwamba ikiwa mkondo wa umeme unaotoka kwenye betri ni Ampea 4, basi mkondo wa umeme unaopita kwenye ab ni sawa na Ampea 4, vivyo hivyo mkondo wa umeme unaopita kwenye bc ni Ampea 4.
3. Angalia saketi ya umeme katika picha iliyo hapa chini. Kokotoa I1, Mimi2 na mimi3.
Majadiliano
Mkondo wa umeme huhama kutoka uwezo mkubwa hadi uwezo mdogo; mkondo wa umeme huhama kutoka kwenye kituo chanya na kuelekea kituo hasi. Kwa hivyo, mwelekeo wa mkondo I huchaguliwa.1 na mimi2 kama ilivyo kwenye picha, huku mwelekeo wa mkondo I3 kuchaguliwa bila mpangilio.
Kwanza, tumia sheria ya kwanza ya Kirchhoff katika sehemu ya tawi
I3 = Mimi1 + Mimi2 .......... persamaan 1
Pili, tumia sheria ya pili ya Kirchhoff kwenye kitanzi cha 1 (kitanzi cha kushoto)
32 - 4 I1 – 10 I3 = 0
8 – Mimi1 – 2,5 I3 = 0
.......... persamaan 2
Tatu, tumia sheria ya pili ya Kirchhoff kwenye kitanzi cha 2 (kitanzi cha kulia)
15 - 5 I2 – 10 I3 = 0
3 – Mimi2 – 2 I3 = 0
.......... persamaan 3
Badilisha milinganyo ya 2 na 3 katika mlinganyo wa 1:
Ishara hasi inamaanisha mwelekeo I2 kinyume na chaguo la mwelekeo hapo juu.
4. Saketi ya umeme ina vipingamizi vinne, kila kimoja kikiwa na R1 = 12 Ohm, R2 = 12 Ohm, R3 = 3 Ohm na R4 = 6 Ohm iliyounganishwa na E1 = Volti 6, E2 = Volti 12 kama inavyoonyeshwa kwenye picha ifuatayo. Mkondo wa umeme unaotiririka ni….
A. 1/5 A
B. 2/5 A
C. 3/5 A
D. 4/5 A
E. 1 A
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Kipingamizi 1 (R)1) = 12 Ohm
Kipingamizi 2 (R)2) = 12 Ohm
Kipingamizi 3 (R)3) = 3 Ohm
Kipingamizi 4 (R)4) = 6 Ohm
Chanzo cha emf 1 (E1) = Volti 6
Chanzo cha emf 2 (E2) = Volti 12
Inayohitajika: Nguvu ya mkondo unaotiririka katika saketi (I)
Jibu:
Tatizo hili linahusiana na sheria ya Kirchhooff. Hatua na jinsi ya kutatua tatizo hili:
Kwanza, chagua mwelekeo wa mkondo unaopendelea. Unaweza kuchagua kinyume cha saa au kinyume cha saa.
Pili, wakati mkondo unapita kwenye upinzani au kipingamizi (R) kuna kupungua kwa uwezo hivyo V = IR ni hasi.
Tatu, ikiwa mkondo unahama kutoka kiwango cha chini hadi cha juu (- hadi +) basi chanzo cha emf (E) kinawekwa alama chanya kwa sababu kuna ujazo wa nishati katika chanzo cha emf. Ikiwa mkondo unahama kutoka kiwango cha juu hadi cha chini (+ hadi -) basi chanzo cha emf (E) kinawekwa alama hasi kwa sababu kuna utoaji wa nishati katika chanzo cha emf.
Kipingamizi 1 (R)1) na kipingamizi 2 (R2) imeunganishwa sambamba. Kipingamizi mbadala ni:
1 / R12 = 1/R1 +1/R2 = 1/12 + 1/12 = 2/12
R12 = 12/2 = 6 Ohm
Katika kutatua tatizo hili, mwelekeo wa mkondo huchaguliwa kuwa wa saa.
- IR12 - E1 - IR3 - IR4 +E2 = 0
- 6 I - 6 - 3I - 6I + 12 = 0
– 6I – 3I – 6I = 6 -12
– 15I = – 6
Mimi = -6/-15
I = 2/5 Ampere
Mkondo wa umeme unaotiririka katika saketi ni 2/5 Ampere. Mkondo chanya wa umeme unaonyesha kwamba mwelekeo wa mkondo wa umeme ni kama inavyotarajiwa, kwa mwendo wa saa.
Jibu sahihi ni B.
5. Angalia saketi ya umeme ifuatayo! Ukubwa wa mkondo wa umeme (I) unaotiririka katika saketi ni….
A. 0,1 A
B. 0,2 A
C. 0,5 A
D. 1,0 A
E. 5,0 A
Majadiliano
Inajulikana kwamba:
Kipingamizi 1 (R)1) = 10 Ohm
Kipingamizi 2 (R)2) = 6 Ohm
Kipingamizi 3 (R)3) = 5 Ohm
Kipingamizi 4 (R)4) = 20 Ohm
Chanzo cha emf 1 (E1) = Volti 8
Chanzo cha emf 2 (E2) = Volti 12
Inayohitajika: Nguvu ya mkondo unaotiririka katika saketi (I)
Jibu:
Kipingamizi 3 (R)3) na kipingamizi 4 (R4) imeunganishwa sambamba. Kipingamizi mbadala ni:
1 / R34 = 1/R3 +1/R4 = 1/5 + 1/20 = 4/20 + 1/20 = 5/20
R34 = 20/5 = 4 Ohm
Katika kutatua tatizo hili, mwelekeo wa mkondo huchaguliwa kuwa wa saa.
- IR1 - IR2 - E1 - IR34 +E2 = 0
- 10I - 6I - 8 - 4I + 12 = 0
- 10I - 6I - 4I = 8 - 12
– 20I = – 4
Mimi = -4/-20
I = 1/5 Ampere
I = Ampea 0,2
Mkondo wa umeme unaotiririka katika saketi ni 1/5 Ampere. Mkondo chanya wa umeme unaonyesha kwamba mwelekeo wa mkondo wa umeme ni kama inavyotarajiwa, kwa mwendo wa saa.
Jibu sahihi ni B.
