Mfano wa Mzunguko wa Umeme wa Mkondo wa Moja kwa Moja

Mifano 9 ya Maswali ya Mzunguko wa Umeme wa Moja kwa Moja

1. Tazama picha ya mpangilio wa kipingamizi hapa chini! Ukubwa wa mkondo kupitia R ₁ ni…

A. 2,0 Ampea
B. Ampea 2,5
C. Ampea 4,0
D. 4,5 Ampea
E. 5,0 Ampea

Majadiliano
Inajulikana :
Kipingamizi 1 (R)₁) = 4 Ohm
Kipingamizi 2 (R)₂) = 4 Ohm
Kipingamizi 3 (R)₃) = 8 Ohm
Volti ya umeme (V) = Volti 40
Aliuliza : Mkondo kupitia R₁
Jawab :

Mkondo wa umeme hutiririka kutoka uwezo mkubwa hadi uwezo mdogo. Mwelekeo wa mkondo wa umeme katika saketi hapo juu ni sawa na mwelekeo wa mikono ya saa.

Mkondo unaotoka kwenye betri
Kwanza hesabu kipingamizi mbadala (R). Baada ya hapo, hesabu mkondo kwa kutumia fomula Sheria ya Ohm :
V = IR au I = V / R
Maelezo ya fomula: V = volteji, I = mkondo, R = kipingamizi mbadala
Kipingamizi mbadala:
Hitung resistor uingizwaji wa 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
Mkondo unaotoka kwenye betri ni Ampea 4.

Volti ya umeme V_ab na V_bc
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.
Volti ya umeme V_ab :
V_ab = Mimi_ab R_ab = (4)(2) = Volti 8
Volti ya umeme V_bc :
V_bc = Mimi_bc R_bc = (4)(8) = Volti 32
Mzunguko hapo juu umepangwa mfululizo ili jumla ya volteji ya umeme iwe V = V_ab +V_bc = Volti 8 + Volti 32 = Volti 40.
Mkondo wa umeme unaopita kupitia R₁ = 4 Ohm
I₁ =V_ab /R₁ = Volti 8 / Ohm 4 = Ampea 2
I₂ =V_ab /R₂ = Volti 8 / Ohm 4 = Ampea 2
Mkondo wa umeme unaotoka kwenye betri ni Ampea 4. Unapofikia hatua a, mkondo wa umeme hugawanyika vipande viwili, huku Ampea 2 zikipita kwenye kipingamizi R.₁ na mkondo wa umeme wa Ampea 2 unapita kupitia kipingamizi R₂. 2 Ampea + 2 Ampea = Ampea 4. Hii ni kwa mujibu wa sheria ya kwanza ya Kirchhoff.
Jibu sahihi ni A.

2. Fikiria saketi ya umeme ifuatayo. Ukubwa wa mkondo unaopita kwenye kipingamizi cha 4 Ω ni…
A. 1,0 A
B. 1,2 A
C. 1,6 A
D. 2,4 A
E. 3,2 A
Majadiliano
Inajulikana :
Kipingamizi 1 (R)₁) = 6 Ohm
Kipingamizi 2 (R)₂) = 4 Ohm
Kipingamizi 3 (R)₃) = 1,6 Ohm
Volti ya umeme (V) = Volti 16
Aliuliza : Mkondo unaopita kupitia kipingamizi cha 4 Ω
Jawab :
Mkondo wa umeme hutiririka kutoka uwezo mkubwa hadi uwezo mdogo. Mwelekeo wa mkondo wa umeme katika saketi hapo juu ni sawa na mwelekeo wa mikono ya saa.
Mkondo unaotoka kwenye betri
Kipingamizi mbadala:
Kipingamizi R₁ na kipingamizi R₂ Imepangwa sambamba. Kipingamizi mbadala ni:
1 / R₁₂ = 1/R₁ +1/R₂ = 1/6 + 1/4 = 2/12 + 3/12 = 5/12
R₁₂ = 12/5 = 2,4 Ohm
Kipingamizi R₁₂ na kipingamizi R₃ imepangwa mfululizo. Kipingamizi mbadala ni:
R= R₁₂ + R₃ = 2,4 + 1,6 = 4 Ohm
Mkondo unaotoka kwenye betri :
I = V / R = 16 / 4 = 4 Ampea
Mkondo unaotoka kwenye betri ni Ampea 4.

Volti ya umeme V_ab na V_bc
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.
Volti ya umeme V_ab :
V_ab = Mimi_ab R_ab = (4)(2,4) = Volti 9,6
Volti ya umeme V_bc :
V_bc = Mimi_bc R_bc = (4)(1,6) = Volti 6,4
Mzunguko hapo juu umepangwa mfululizo ili jumla ya volteji ya umeme iwe V = V_ab +V_bc = Volti 9,6 + Volti 6,4 = Volti 16.
Mkondo wa umeme unaopita kupitia R₂ = 4 Ohm
I₁ =V_ab /R₁ = Volti 9,6 / Ohm 6 = Ampea 1,6
I₂ =V_ab /R₂ = Volti 9,6 / Ohm 4 = Ampea 2,4
Mkondo wa umeme unaotoka kwenye betri ni Ampea 4. Unapofikia hatua a, mkondo wa umeme hugawanyika vipande viwili, huku Ampea 1,6 zikipita kwenye kipingamizi R.₁ na mkondo wa umeme wa Ampea 2,4 unapita kupitia kipingamizi R₂. 1,6 Ampea + 2,4 Ampea = Ampea 4. Hii ni kwa mujibu wa sheria ya kwanza ya Kirchhoff.
Jibu sahihi ni D.

3. Zingatia saketi ya umeme ifuatayo!

Ikiwa kipingamizi cha 5 Ohm kwenye saketi kitabadilishwa na kipingamizi cha 7 Ohm, basi uwiano wa jumla ya mkondo unaotiririka kwenye saketi kabla na baada ya uingizwaji ni...

Majadiliano

Kipingamizi cha 6 Ohm na kipingamizi cha 6 Ohm vimeunganishwa sambamba. Vipingamizi sawa ni:

1/R _AB = 1/6 + 1/6 = 2/6

R _AB = 6/2 = 3 Ohm

Tumia sheria ya pili ya Kirchhoff kwenye mzunguko, ikiwa upinzani = 5 Ohm:

Chagua mwelekeo wa sasa kwa mwendo wa saa.

12 – 5I – 4 – 3I = 0

12 – 4 – 5I – 3I = 0

8 – 8I = 0

8 = 8I

Mimi = 8/8

I = Ampea 1

I imewekwa alama chanya, ikimaanisha mwelekeo wa mkondo wa umeme ni kulingana na chaguo, yaani kwa njia ya saa.

Tumia sheria ya pili ya Kirchhoff kwenye mzunguko, ikiwa upinzani = 7 Ohm:

Chagua mwelekeo wa sasa kwa mwendo wa saa.

12 – 7I – 4 – 3I = 0

12 – 4 – 7I – 3I = 0

8 – 10I = 0

8 = 10I

Mimi = 8/10

I = Ampea 0,8

I imewekwa alama chanya, ikimaanisha mwelekeo wa mkondo wa umeme ni kulingana na chaguo, yaani kwa njia ya saa.

Ulinganisho wa mkondo wa umeme kabla na baada ya:

1: 0,8

10: 8

5: 4

4. Zingatia saketi ya umeme ifuatayo!

Ukubwa wa nguvu kwenye kipingamizi cha 6 Ω ni…

A. Wati 1,5

B. Wati 3,0

C. Wati 6,0

D. Wati 9,0

E. Wati 18,0

Majadiliano

Fomula ya nguvu ya umeme:

P = I ² R

Kabla ya kuhesabu nguvu ya umeme, kwanza hesabu mkondo wa umeme unaopita kwenye kipingamizi cha 6 Ω kwa kutumia sheria ya Kirchhoff.

Mwelekeo wa sasa umechaguliwa kama inavyoonyeshwa kwenye picha upande.

Tumia sheria ya kwanza ya Kirchhoff:

Mimi ₁ + Mimi ₂ = Mimi ₃ ………. Mlinganyo 1

Tumia sheria ya Kirchhoff II kwa I ₁ :

6 – 12 Mimi ₁ – 6 Mimi ₃ = 0

-12 I ₁ = 6 I ₃ – 6

I ₁ = (6 I ₃ – 6) / -12 ………. Mlinganyo 2

Tumia sheria ya Kirchhoff II kwa I ₂ :

6 – 12 Mimi ₂ – 6 Mimi ₃ = 0

– 12 Mimi ₂ = 6 Mimi ₃ – 6

I ₂ = (6 I ₃ – 6) / – 12 ………. Mlinganyo 3

Badilisha mlinganyo wa 2 na mlinganyo wa 3 katika mlinganyo wa 1 :

I ₃ ina ishara chanya, ikimaanisha kwamba mwelekeo wa I ₃ unalingana na mwelekeo uliochaguliwa, kama kwenye picha hapo juu.

Tumia mlinganyo wa 2 kuhesabu I ₁ :

Mimi ₁ = (6 Mimi ₃ – 6) / -12

Mimi ₁ = (6.0,5 – 6) / -12

Mimi ₁ = (3 – 6) / -12

Mimi ₁ = -3 / -12

I ₁ = 1/4 A

I ₁ ina ishara chanya, ikimaanisha kwamba mwelekeo wa I ₁ unalingana na mwelekeo uliochaguliwa, kama kwenye picha hapo juu.

Tumia mlinganyo wa 3 kuhesabu I ₂ :

Mimi ₂ = (6 Mimi ₃ – 6) / – 12

Mimi ₂ = (6.0,5 – 6) / -12

Mimi ₂ = (3 – 6) / -12

Mimi ₂ = -3 / -12

I ₂ = 1/4 A

I ₂ ina ishara chanya, ikimaanisha kwamba mwelekeo wa I ₁ unalingana na mwelekeo uliochaguliwa, kama kwenye picha hapo juu.

Tumia sheria ya kwanza ya Kirchhoff kuthibitisha usahihi wa matokeo yaliyopatikana:

Mimi ₁ + Mimi ₂ = Mimi ₃

1/4 + 1/4 = 1/2

Mkondo wa umeme unaopita kwenye upinzani wa 6 Ω ni I ₃ = 1/2 Ampere.

Nguvu ya umeme katika upinzani wa 6 Ω ni P = I ² R = (1/2) ² (6) = 1/4 (6) = 1,5 Wati

Jibu sahihi ni A.

5. Katika mchoro wa saketi ya umeme upande, ukubwa wa tofauti ya uwezo wa umeme katika kipingamizi R ₃ ni…

A. 0,5 V

B. 0,6 V

C. 0,9 V

D. 1,0 V

E. 1,3 V

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Upinzani 1 (R ₁ ) = 2 Ω

Upinzani 2 (R ₂ ) = 4 Ω

Upinzani 3 (R ₃ ) = 3 Ω

Chanzo cha emf 1 (E ₁ ) = Volti 6

Chanzo cha emf 2 (E ₂ ) = Volti 9

Swali: Tofauti ya uwezo wa umeme katika kipingamizi R ₃

Jibu:

Hesabu mkondo wa umeme (I) unaopita kwenye kipingamizi R ₃

Kwanza hesabu mkondo wa umeme unaotiririka kwenye saketi:

Katika kutatua tatizo hili, mwelekeo wa mkondo huchaguliwa kuwa wa saa.

E ₁ – IR ₁ – E ₂ – IR ₂ – IR ₃ = 0

6 – 2I – 9 – 4I – 3I = 0

6 – 9 – 2I – 4I – 3I = 0

-3 – 9I = 0

-3 = 9I

Mimi = -3/9

Mimi = -1/3

Mkondo wa umeme unaotiririka katika saketi ni 1/3 Ampere. Mkondo hasi wa umeme unaonyesha kwamba mwelekeo wa mkondo wa umeme si kama inavyotarajiwa bali ni kinyume cha saa.

Saketi imepangwa mfululizo ili mkondo wa umeme unaotiririka katika saketi = mkondo wa umeme unaotiririka katika upinzani R ₃ = 1/3 Ampere.

Hesabu tofauti inayowezekana (V) kwenye kipingamizi R ₃

V = IR ₃ = (1/3)(3) = Volti 1

Jibu sahihi ni D.

6. Tazama picha ya mtandao hapa chini!

Ili uwezo wa umeme kati ya nukta C na D uwe sawa na volti 4, thamani ya R ni...

A. 1 Ohm

B. 2 Ohms

C. 4 Ohms

D. 8 Ohm

E. 10 Ohm

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Upinzani 1 (R ₁ ) = 2 Ω

Upinzani 2 (R ₂ ) = 2 Ω

Upinzani 3 (R ₃ ) = R

Chanzo cha emf 1 (E ₁ ) = Volti 8

Chanzo cha emf 2 (E ₂ ) = Volti 4

Tofauti ya uwezo wa umeme kati ya nukta C na D (V _CD ) = Volti 4

Swali: Thamani ya upinzani R

Jibu:

Hesabu thamani ya upinzani R

_CD ya V = IR

4 = IR

R = 4 / I

Inaendelea…..

Hesabu mkondo wa umeme (I) unaopita kwenye kipingamizi R

Katika kutatua tatizo hili, mwelekeo wa mkondo huchaguliwa kuwa wa saa.

– E ₁ – 2I + E ₂ – 2I – IR = 0

– 8 – 2I + 4 – 2I – I (4/I) = 0

- 8 - 2I + 4 - 2I - 4 = 0

- 8 + 4 - 4 - 2I - 2I = 0

– 8 – 4I = 0

– 8 = 4I

Mimi = -8/4

I = -2 Ampea

Mkondo wa umeme unaotiririka katika saketi ni Ampea 2. Mkondo hasi wa umeme unaonyesha kwamba mwelekeo wa mkondo wa umeme si kama inavyotarajiwa bali ni kinyume cha saa.

Saketi imepangwa mfululizo ili mkondo wa umeme unaotiririka katika saketi = mkondo wa umeme unaotiririka katika upinzani R = 2 Ampea.

Thamani ya upinzani R

Endelea…..

R = 4 / I = 4 / 2 = 2 Ohm

Jibu sahihi ni B.

7. Angalia mchoro ufuatao wa saketi ya umeme! Ukubwa wa volteji ya kubana kwenye kipingamizi R ni…

A. Volti 20

B. Volti 8

Volti C. 5

D. Volti 4

Volti E. 2

Majadiliano

EMF (E) = tofauti inayowezekana ya chanzo cha volteji ya umeme kabla ya mtiririko wa mkondo wa umeme

Volti ya clamp (V) = tofauti inayowezekana ya chanzo cha volteji ya umeme baada ya mtiririko wa mkondo wa umeme

Inajulikana kwamba:

Upinzani 1 (R ₁ ) = 2 Ω

Upinzani 2 (R2 ₎ = 4 Ω

Upinzani 3 (R ₃ ) = 4 Ω

Chanzo cha emf 1 (E ₁ ) = Volti 20

Chanzo cha emf 2 (E ₂ ) = Volti 15

Swali: Ukubwa wa voltage ya kubana kwenye kipingamizi R (V)

Jibu:

Hesabu mkondo wa umeme unaotiririka katika saketi (I)

Tatizo hili linahusiana na sheria ya Kirchhooff. Hatua na jinsi ya kutatua tatizo hili:

Kwanza , chagua mwelekeo wa sasa unaopendelea. 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 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.

Katika kutatua tatizo hili, mwelekeo wa mkondo huchaguliwa kuwa wa saa.

E ₁ – IR ₁ – IR ₂ – IR ₃ – E ₂ = 0

20 – Mimi(2) – Mimi(4) – Mimi(4) – 15 = 0

20 – 15 – Mimi (2) – Mimi (4) – Mimi (4) = 0

5 - 10 I = 0

5 = 10 I

Mimi = 5/10

I = Ampea 0,5

Mkondo wa umeme unaotiririka katika saketi ni 0,5 Ampea. Mkondo chanya unaonyesha kwamba mwelekeo wa mkondo ni kama inavyotarajiwa, kwa mwendo wa saa.

Hesabu upinzani sawa (R)

Kipingamizi 1 ( R ₁ ), kipingamizi 2 ( R ₂ ) na kipingamizi 3 (R ₃ ) vimeunganishwa mfululizo. Vipingamizi mbadala:

R = R ₁ + R ₂ + R ₃ = 2 Ω + 4 Ω + 4 Ω = 10 Ω

Volti ya clamp kwenye kipingamizi R (V)

V = IR = (0,5)(10) = Volti 5

Njia ya haraka:

Voltage ya kubana inaweza kuamuliwa moja kwa moja kwa njia ifuatayo:

V = E ₁ - E ₂ = 20 - 15 = 5 Volts

Jibu sahihi ni C.

8. Angalia mchoro ufuatao wa saketi ya umeme! Kiasi cha nguvu kinachotoweka katika kipingamizi cha 3Ω ni…

A. Wati 4

B. Wati 8

C. Wati 12

D. Wati 16

E. Wati 20

Majadiliano

Nguvu ya kutawanya = nguvu iliyotumika

Inajulikana kwamba:

Upinzani 1 (R ₁ ) = 2 Ω

Upinzani 2 (R ₂ ) = 3 Ω

Upinzani 3 (R ₃ ) = 4 Ω

Chanzo cha emf 1 (E ₁ ) = Volti 8

Chanzo cha emf 2 (E ₂ ) = Volti 10

Swali: Usambazaji wa nguvu kwenye kipingamizi cha 3Ω

Jibu:

Nguvu ya utakaso

Nguvu ya utakaso huhesabiwa kwa kutumia fomula:

P = VI

Maelezo: P = nguvu, V = tofauti inayowezekana katika ncha zote mbili za kipingamizi cha 3 Ω , I = mkondo wa umeme unaopita kwenye kipingamizi cha 3 Ω.

Hesabu mkondo wa umeme (I) unaopita kwenye kipingamizi cha 3 Ω

Kwanza hesabu mkondo wa umeme unaotiririka kwenye saketi:

Katika kutatua tatizo hili, mwelekeo wa mkondo huchaguliwa kuwa wa saa.

E ₁ – IR ₁ – IR ₂ – IR ₃ + E ₂ = 0

8 – Mimi(2) – Mimi(3) – Mimi(4) + 10 = 0

18 - 9 I = 0

18 = 9 I

Mimi = 18/9

I = Ampea 2

Mkondo wa umeme unaotiririka katika saketi ni 2 Ampea. Mkondo chanya unaonyesha kwamba mwelekeo wa mkondo ni kama inavyotarajiwa, kwa mwendo wa saa.

Saketi imepangwa mfululizo ili mkondo wa umeme unaotiririka katika saketi = mkondo wa umeme unaotiririka katika upinzani wa 3 Ω = Ampea 2.

Hesabu tofauti inayowezekana (V) kwenye kipingamizi cha 3 Ω

V = IR ₂ = (2 A) (3 Ω) = 6 Volts

Hesabu utengamano wa nguvu kwenye kipingamizi cha 3Ω

P = VI = (Volt 6) (2 Ampere) = Volt Ampere 12 = Wati 12

Jibu sahihi ni C.

9. Angalia mchoro ufuatao wa saketi ya umeme! Tofauti inayowezekana kati ya nukta A na B ni…

A. volti 1,5

B. volti 3,0

C. volti 6,0

D. Volti 7,5

Volti E. 9,0

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Upinzani 1 (R ₁ ) = 2 Ω

Upinzani 2 (R ₂ ) = 3 Ω

Upinzani 3 (R ₃ ) = 4 Ω

Chanzo cha emf 1 (E ₁ ) = Volti 8

Chanzo cha emf 2 (E ₂ ) = Volti 10

Swali: Tofauti inayowezekana (V) kati ya pointi A na B

Jibu:

Hesabu mkondo wa umeme (I) unaopita kwenye kipingamizi cha 3 Ω

Kwanza hesabu mkondo wa umeme unaotiririka kwenye saketi:

Katika kutatua tatizo hili, mwelekeo wa mkondo huchaguliwa kuwa wa saa.

– E ₁ – IR ₁ – IR ₂ – E ₂ – IR ₃ = 0

– 8 – Mimi (2) – Mimi (3) – 10 – Mimi (4) = 0

– 18 – 9 I = 0

– 18 = 9 I

Mimi = -18/9

I = – Ampea 2

Mkondo wa umeme unaotiririka katika saketi ni Ampea 2. Mkondo hasi wa umeme unaonyesha kwamba mwelekeo wa mkondo wa umeme si kama inavyotarajiwa bali ni kinyume cha saa.

Saketi imepangwa mfululizo ili mkondo wa umeme unaotiririka katika saketi = mkondo wa umeme unaotiririka katika upinzani wa 3 Ω = Ampea 2.

Hesabu tofauti inayowezekana (V) kwenye kipingamizi cha 3 Ω

V = IR ₂ = (2 A) (3 Ω) = 6 Volts

Jibu sahihi ni C.

Chanzo cha Swali:

Maswali ya Fizikia ya Mtihani wa Kitaifa kwa Shule ya Upili ya Wazee/Shule ya Upili ya Ufundi