2021-02-01 14:45

218. Zależność natężenia prądu od przyłożonego napięcia

Zbiór zadań z fizyki - egzamin maturalny - plik pdf

Do odbiornika prądu elektrycznego przyłożone zostało napięcie 12 wolt. Przez odbiornik płynie prąd o natężeniu 0,30 ampera.
Jaka jest oporność tego odbiornika?
Rozwiązanie

Dlaczego watowanie bezpieczników może doprowadzić do zapalenia się instalacji elektrycznej?

Dlaczego przygasają światła samochodu w trakcie uruchamiania silnika?

Dlaczego żarówki najczęściej przepalają się w chwilę po włączeniu?

Na te i podobne pytania można odpowiedzieć, gdy rozumieć będziemy mechanizm przepływu prądu elektrycznego i zjawisk z tym związanych.

Zależność natężenia prądu od przyłożonego napięcia i innych wielkości.

Dalej rozpatrywać będziemy przepływ prądu elektrycznego w przewodnikach stałych - metalach i ich stopach.

Uporządkowany ruch ładunków elektrycznych nazywamy prądem elektrycznym. Prąd elektryczny możemy scharakteryzować za pomocą wielkości nazywanej natężeniem prądu.

Natężenie prądu elektrycznego to wielkość określająca szybkość przepływu ładunku elektrycznego przez cały przekrój przewodnika. Natężenie prądu elektrycznego zależy od przyłożonego napięcia i od przewodnika.

Istnieje grupa przewodników dla których zależność natężenia prądu od przyłożonego do ustalonego przewodnika jest szczególnie prosta. Zależność ta nosi nazwę prawa Ohma dla odcinka obwodu.

Prawo Ohma mówi, że dla ustalonego przewodnika natężenie prądu płynącego przez ten przewodnik jest wprost proporcjonalne do przyłożonego do końców tego przewodnika napięcia. Opisuje to zależność

(11kB) — Oporność jednorodnego drutu o stałym przekroju S i długości l

Jednostką oporności jest jeden om - 1 Ω. 1 Ω równy jest ilorazowi wolta przez amper

(1kB) — Prawo Ohma - zależność natężenia prądu od przyłożonego napięcia

Rozwiązanie - Przykład 1.

Do odbiornika prądu elektrycznego przyłożone zostało napięcie 12 wolt. Przez odbiornik płynie prąd o natężeniu 0,30 ampera.
Jaka jest oporność R tego odbiornika?

(2kB) — Obliczenie wartości oporu przewodnika - zastosowanie prawa Ohma

Przykład 2.

W instalacji domowej zastosowano topikowy bezpiecznik 20 amperowy. Jaka była włączona do obwodu oporność urządzeń jeśli bezpiecznik uległ spaleniu? W instalacji domowej napięcie średnie skuteczne równe jest 230 wolt.

(2kB) — Obliczenie wartości oporu przewodnika - zastosowanie prawa Ohma

Do instalacji włączono odbiorniki tak, że całkowita ich oporność była mniejsza niż 15 omów. Jak obliczyć oporność konkretnego urządzenia i kilku równocześnie włączonych? Do tego potrzebna będzie dodatkowa wiedza.

Wielkość oznaczona symbolem R nazywana jest opornością elektryczną (rezystancją). Wielkość ta charakteryzuje przewodnik i zależy od własności substancji przewodnika oraz od wymiarów geometrycznych przewodnika i stanu w którym się przewodnik znajduje.

Najprostszą zależność oporności przewodnika od substancji i rozmiarów mamy dla przewodów - prętów lub drutów mających w każdym miejscu taki sam przekrój poprzeczny i jednorodną budowę. Dla ustalonej temperatury przewodnika w kształcie drutu lub pręta oporność jego jest wprost proporcjonalna do długości tego przewodnika i odwrotnie proporcjonalna do pola przekroju poprzecznego. Przedstawia to zależność

5. Obliczenie wartości oporu przewodnika - zastosowanie prawa Ohma

(2kB) — 6. Obliczenie wartości oporu przewodnika - zastosowanie prawa Ohma

Współczynnik proporcjonalności oznaczony grecką literą ρ - ro (małe) charakteryzuje przewodnik pod względem "łatwości" przepuszczania prądu. Nazywamy go opornością właściwą przewodnika.

Jednostką oporności właściwej jest 1 om razy metr.

Przykład 3

Drut miedziany o kołowym przekroju, identycznym w każdym miejscu drutu, ma długość 200 m i pole przekroju poprzecznego 2 milimetry kwadratowe. Oporność właściwa miedzi jest równa 0,000 000 017 om razy metr.

7. Jednostka oporności właściwej substancji

Długi, dość cienki drut ma oporność mniejszą niż 2 omy. Oznacza to, że wystarczy przyłożenie napięcia 1,7 V do końców drutu, zebu otrzymać prąd o natężeniu 1 ampera. Przez żarówkę 100 W płynie prąd o natężeniu około pół ampera.

Zbiór zadań z fizyki - egzamin maturalny - plik pdf

Wzory z fizyki - wzory potrzebne do rozwiązywania zadań

Satelita geostacjonarny - jakie warunki musi spełniać satelita, by był stale nad tym samym punktem Ziemi?

223. Energia potencjalna grawitacyjna w centralnym polu grawitacyjnym

7. Obliczenie masy Słońca Jak zmierzyć masę Słońca? Jakie dane są do tego potrzebne?

1130. Przemiana adiabatyczna gazu doskonałego

1074. Pierwsza prędkość kosmiczna dla Ziemi. Z jaką prędkością porusza się sztuczny satelita Ziemi?

10. Obliczenie granicznej długości fali świetlnej wywołującej zjawisko fotoelektryczne w cezie.

432. Rozwiązane zadania z kinematyki

Wielkości opisujące ruch ciała - przykłady obliczania - przemieszczenie ciała - wektor zmiany położenia ciała.

4001. Obliczanie szybkości średniej ruchu ciała.

Pocisk o masie m grzęźnie w desce po przebyciu odległości d. Przed uderzeniem w deskę pocisk poruszał się prostopadle do deski z prędkością v. Obliczyć siłę F działającą na pocisk w desce. Przyjąć odpowiednie założenia.

241. Rozwiązanie

Dwa ciała o różnych masach poruszają się z takim samym przyspieszeniem. Ciało m₂ ma masę 3 razy większą niż ciało m₁. Siła działająca na ciało m₂ jest równa 12 N. Jaka siła działa na ciało m₁? Warunek - nie obliczać wartości przyspieszenia.