Przejdź do treściPrzejdź do informacji o dostępnościMenu skrótów klawiszowych
Logo OpenStax

Menu
Spis treści
  1. Przedmowa
  2. Termodynamika
    1. 1 Temperatura i ciepło
      1. Wstęp
      2. 1.1 Temperatura i równowaga termiczna
      3. 1.2 Termometry i skale temperatur
      4. 1.3 Rozszerzalność cieplna
      5. 1.4 Przekazywanie ciepła, ciepło właściwe i kalorymetria
      6. 1.5 Przemiany fazowe
      7. 1.6 Mechanizmy przekazywania ciepła
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    2. 2 Kinetyczna teoria gazów
      1. Wstęp
      2. 2.1 Model cząsteczkowy gazu doskonałego
      3. 2.2 Ciśnienie, temperatura i średnia prędkość kwadratowa cząsteczek
      4. 2.3 Ciepło właściwe i zasada ekwipartycji energii
      5. 2.4 Rozkład prędkości cząsteczek gazu doskonałego
      6. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    3. 3 Pierwsza zasada termodynamiki
      1. Wstęp
      2. 3.1 Układy termodynamiczne
      3. 3.2 Praca, ciepło i energia wewnętrzna
      4. 3.3 Pierwsza zasada termodynamiki
      5. 3.4 Procesy termodynamiczne
      6. 3.5 Pojemność cieplna gazu doskonałego
      7. 3.6 Proces adiabatyczny gazu doskonałego
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    4. 4 Druga zasada termodynamiki
      1. Wstęp
      2. 4.1 Procesy odwracalne i nieodwracalne
      3. 4.2 Silniki cieplne
      4. 4.3 Chłodziarki i pompy ciepła
      5. 4.4 Sformułowania drugiej zasady termodynamiki
      6. 4.5 Cykl Carnota
      7. 4.6 Entropia
      8. 4.7 Entropia w skali mikroskopowej
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
  3. Elektryczność i magnetyzm
    1. 5 Ładunki i pola elektryczne
      1. Wstęp
      2. 5.1 Ładunek elektryczny
      3. 5.2 Przewodniki, izolatory i elektryzowanie przez indukcję
      4. 5.3 Prawo Coulomba
      5. 5.4 Pole elektryczne
      6. 5.5 Wyznaczanie natężenia pola elektrycznego rozkładu ładunków
      7. 5.6 Linie pola elektrycznego
      8. 5.7 Dipole elektryczne
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
    2. 6 Prawo Gaussa
      1. Wstęp
      2. 6.1 Strumień pola elektrycznego
      3. 6.2 Wyjaśnienie prawa Gaussa
      4. 6.3 Stosowanie prawa Gaussa
      5. 6.4 Przewodniki w stanie równowagi elektrostatycznej
      6. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    3. 7 Potencjał elektryczny
      1. Wstęp
      2. 7.1 Elektryczna energia potencjalna
      3. 7.2 Potencjał elektryczny i różnica potencjałów
      4. 7.3 Obliczanie potencjału elektrycznego
      5. 7.4 Obliczanie natężenia na podstawie potencjału
      6. 7.5 Powierzchnie ekwipotencjalne i przewodniki
      7. 7.6 Zastosowanie elektrostatyki
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    4. 8 Pojemność elektryczna
      1. Wstęp
      2. 8.1 Kondensatory i pojemność elektryczna
      3. 8.2 Łączenie szeregowe i równoległe kondensatorów
      4. 8.3 Energia zgromadzona w kondensatorze
      5. 8.4 Kondensator z dielektrykiem
      6. 8.5 Mikroskopowy model dielektryka
      7. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    5. 9 Prąd i rezystancja
      1. Wstęp
      2. 9.1 Prąd elektryczny
      3. 9.2 Model przewodnictwa w metalach
      4. 9.3 Rezystywność i rezystancja
      5. 9.4 Prawo Ohma
      6. 9.5 Energia i moc elektryczna
      7. 9.6 Nadprzewodniki
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    6. 10 Obwody prądu stałego
      1. Wstęp
      2. 10.1 Siła elektromotoryczna
      3. 10.2 Oporniki połączone szeregowo i równolegle
      4. 10.3 Prawa Kirchhoffa
      5. 10.4 Elektryczne przyrządy pomiarowe
      6. 10.5 Obwody RC
      7. 10.6 Instalacja elektryczna w domu i bezpieczeństwo elektryczne
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    7. 11 Siła i pole magnetyczne
      1. Wstęp
      2. 11.1 Odkrywanie magnetyzmu
      3. 11.2 Pola magnetyczne i ich linie
      4. 11.3 Ruch cząstki naładowanej w polu magnetycznym
      5. 11.4 Siła magnetyczna działająca na przewodnik z prądem
      6. 11.5 Wypadkowa sił i moment sił działających na pętlę z prądem
      7. 11.6 Efekt Halla
      8. 11.7 Zastosowania sił i pól magnetycznych
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    8. 12 Źródła pola magnetycznego
      1. Wstęp
      2. 12.1 Prawo Biota-Savarta
      3. 12.2 Pole magnetyczne cienkiego, prostoliniowego przewodu z prądem
      4. 12.3 Oddziaływanie magnetyczne dwóch równoległych przewodów z prądem
      5. 12.4 Pole magnetyczne pętli z prądem
      6. 12.5 Prawo Ampère’a
      7. 12.6 Solenoidy i toroidy
      8. 12.7 Magnetyzm materii
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    9. 13 Indukcja elektromagnetyczna
      1. Wstęp
      2. 13.1 Prawo Faradaya
      3. 13.2 Reguła Lenza
      4. 13.3 Siła elektromotoryczna wywołana ruchem
      5. 13.4 Indukowane pola elektryczne
      6. 13.5 Prądy wirowe
      7. 13.6 Generatory elektryczne i siła przeciwelektromotoryczna
      8. 13.7 Zastosowania indukcji elektromagnetycznej
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    10. 14 Indukcyjność
      1. Wstęp
      2. 14.1 Indukcyjność wzajemna
      3. 14.2 Samoindukcja i cewki indukcyjne
      4. 14.3 Energia magazynowana w polu magnetycznym
      5. 14.4 Obwody RL
      6. 14.5 Oscylacje obwodów LC
      7. 14.6 Obwody RLC
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    11. 15 Obwody prądu zmiennego
      1. Wstęp
      2. 15.1 Źródła prądu zmiennego
      3. 15.2 Proste obwody prądu zmiennego
      4. 15.3 Obwody szeregowe RLC prądu zmiennego
      5. 15.4 Moc w obwodzie prądu zmiennego
      6. 15.5 Rezonans w obwodzie prądu zmiennego
      7. 15.6 Transformatory
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    12. 16 Fale elektromagnetyczne
      1. Wstęp
      2. 16.1 Równania Maxwella i fale elektromagnetyczne
      3. 16.2 Płaskie fale elektromagnetyczne
      4. 16.3 Energia niesiona przez fale elektromagnetyczne
      5. 16.4 Pęd i ciśnienie promieniowania elektromagnetycznego
      6. 16.5 Widmo promieniowania elektromagnetycznego
      7. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
  4. A Jednostki
  5. B Przeliczanie jednostek
  6. C Najważniejsze stałe fizyczne
  7. D Dane astronomiczne
  8. E Wzory matematyczne
  9. F Układ okresowy pierwiastków
  10. G Alfabet grecki
  11. Rozwiązania zadań
    1. Rozdział 1
    2. Rozdział 2
    3. Rozdział 3
    4. Rozdział 4
    5. Rozdział 5
    6. Rozdział 6
    7. Rozdział 7
    8. Rozdział 8
    9. Rozdział 9
    10. Rozdział 10
    11. Rozdział 11
    12. Rozdział 12
    13. Rozdział 13
    14. Rozdział 14
    15. Rozdział 15
    16. Rozdział 16
  12. Skorowidz nazwisk
  13. Skorowidz rzeczowy
  14. Skorowidz terminów obcojęzycznych

Sprawdź, czy rozumiesz

10.1

Jeśli zaciski baterii połączymy przewodem, to opór zewnętrzny (obciążający) będzie bliski zeru lub co najmniej istotnie mniejszy od oporu wewnętrznego baterii. Ponieważ opór wewnętrzny jest mały, to natężenie prądu płynącego w obwodzie będzie duże I = ε R + r = ε 0 Ω + r = ε r I= ε R + r = ε 0 Ω + r = ε r . Duże natężenie prądu prowadzi do dużych strat energii na oporze wewnętrznym ( P = I 2 r P= I 2 r ). Moc wydziela się w postaci ciepła.

10.2

Równoważny opór dziewięciu żarówek połączonych szeregowo równy jest 9 R 9R. Natężenie płynącego prądu wynosi I = U 9 R I= U 9 R . Jeśli jedna z żarówek się przepali, to opór równoważny zmniejszy się do 8 R 8R, ale napięcie się nie zmieni, więc natężenie prądu wzrośnie do I = U 8 R I= U 8 R . Im więcej żarówek się przepali, tym natężenie prądu będzie większe. Ostatecznie, gdy natężenie prądu będzie zbyt duże, to przepali się bocznik – żarówki przestaną świecić.

10.3

Równoważny opór połączonych szeregowo oporników wynosi: R rw = 1 ⁢⁢ Ω + 2 ⁢⁢ Ω + 2 ⁢⁢ Ω = 5 ⁢⁢ Ω R rw = 1 ⁢⁢ Ω + 2 ⁢⁢ Ω + 2 ⁢⁢ Ω = 5 ⁢⁢ Ω , co jest wartością większą niż w przypadku równoległego połączenia tych oporników, R rw = 0,5 ⁢⁢ Ω R rw = 0,5 ⁢⁢ Ω . Równoważny opór dowolnej liczby oporników połączonych szeregowo jest zawsze większy od oporu równoważnego w przypadku, gdy te same oporniki połączymy równolegle. Natężenie prądu płynącego przez obwód szeregowy wynosi I = 3 ⁢⁢ V 5 ⁢⁢ Ω = 0,6 ⁢⁢ A I= 3 ⁢⁢ V 5 ⁢⁢ Ω = 0,6 ⁢⁢ A , co daje wartość mniejszą od sumy natężeń prądów płynących przez poszczególne oporniki połączone równolegle, I = 6 ⁢⁢ A I= 6 ⁢⁢ A . Wynik ten nie powinien zaskakiwać, ponieważ równoważny opór szeregowo połączonych oporników jest większy niż w przypadku ich połączenia równoległego. Natężenie prądu płynącego poprzez szeregowe połączenie dowolnej liczby rezystorów zawsze będzie mniejsze niż natężenie prądu wpływającego do równoległego połączenia tych oporników, co wynika z różnicy wartości równoważnych oporów w poszczególnych przypadkach. Moc rozpraszania energii przez oporniki połączone szeregowo wynosi P = 1,8 ⁢⁢ W P= 1,8 ⁢⁢ W i jest mniejsza niż moc rozpraszania energii przez oporniki połączone równolegle: P = 18 ⁢⁢ W P= 18 ⁢⁢ W .

10.4

Rzeka płynąc poziomo ze stałą szybkością, dzieli się na dwie części i przepływa przez dwa wodospady. Cząsteczki wody są analogiczne do elektronów w obwodach równoległych. Liczba cząsteczek wody, które przenosi rzeka, musi być równa liczbie cząsteczek przepływających przez każdy z wodospadów, podobnie jak suma natężeń prądów przepływających przez każdy z oporników musi być taka sama jak natężenie prądu przepływającego w obwodzie. Cząsteczki wody w rzece mają energię wynikającą z ich ruchu i wysokości, na której się znajdują. Energia potencjalna cząsteczek wody w rzece jest stała ze względu na stałą wysokość. Jest to analogia do stałego napięcia odkładającego się na obwodzie równoległym. W tym ujęciu napięcie na opornikach jest związane ze zmianą energii potencjalnej wody. Analogia załamuje się, gdy przyjrzymy się energii. W wodospadzie energia potencjalna jest przekształcana w energię kinetyczną cząsteczek wody. W przypadku elektronów przepływających przez opornik spadek potencjału jest przekształcany w ciepło i energię promieniowania termicznego emitowanego przez ogrzany opornik, a nie na energię kinetyczną elektronów.

10.5

1. Cała instalacja świetlna składa się z równoległych obwodów podłączonych do głównej linii zasilającej. Takie połączenie gwarantuje więc, że gdy jedna z żarówek się przepali pozostałe żarówki nie zgasną. Każde źródło światła ma co najmniej jeden przełącznik szeregowo z nim połączony, dzięki czemu poszczególne lampy można włączać i wyłączać. 2. Lodówka posiada kompresor i światło wewnątrz, które się włącza, gdy drzwi się otwierają. Zwykle jest tylko jeden przewód zasilający lodówkę. Obwód zawierający sprężarkę oraz obwód zawierający żarówkę są połączone równolegle, ale przełącznik światła jest z nim połączony szeregowo. Termostat steruje przełącznikiem, który jest połączony szeregowo z kompresorem i służy do regulacji temperatury wewnątrz chłodziarki.

10.6

Obwód można przeanalizować z zastosowaniem praw Kirchhoffa. Pierwsze źródło napięcia ma moc dostarczania energii do obwodu o wartości: PSEM 1=Iε1=7,2⁢⁢mWPSEM 1=Iε1=7,2⁢⁢mW. Drugie źródło ma moc pochłania energii o wartości: PSEM 2=Iε2+I2R1+I2R2=7,2⁢⁢mWPSEM 2=Iε2+I2R1+I2R2=7,2⁢⁢mW.

10.7

Natężenie prądu w obwodzie wyniesie wówczas I=0,2⁢⁢AI=0,2⁢⁢A.

10.8

Ponieważ mierniki cyfrowe wymagają prądu o mniejszym natężeniu w porównaniu do mierników analogowych, mają mniejszy wpływ na obwód elektryczny od mierników analogowych. Ich opór w trybie woltomierza może być znacznie większy niż miernika analogowego, a ich opór w trybie amperomierza może być znacznie mniejszy niż miernika analogowego. Spójrz na Ilustracja 10.36 i Ilustracja 10.35 oraz ich opisy w tekście.

Pytania

1.

Część energii wykorzystywanej do ładowania akumulatora będzie rozpraszana (ulegnie dyssypacji) pod postacią wydzielanego ciepła na oporze wewnętrznym.

3.

P = I 2 R = ε r + R 2 R = ε 2 R r + R 2 P= I 2 R = ε r + R 2 R = ε 2 R r + R 2 , P R = ε 2 r R r + R 3 = 0 r = R P R = ε 2 r R r + R 3 = 0 r = R .

5.

Prawdopodobnie lepiej być połączonym szeregowo, ponieważ przepływający przez ciało prąd będzie miał mniejsze natężenie niż w przypadku połączenia równoległego.

7.

Potrzebne są dwa włókna: o małym oporze i o dużym oporze, połączone równolegle.

9.

Obwód da się uprościć.

Rrw=1R6+1R1+1R2+1R4+1R3+R511Rrw=1R6+1R1+1R2+1R4+1R3+R511.

11.

W połączeniu szeregowym napięcia z ogniw dodają się, ale równocześnie sumują się ich opory wewnętrzne, ponieważ są połączone szeregowo. W połączeniu równoległym napięcie na biegunach jest identyczne, ale równoważny opór wewnętrzny jest mniejszy niż najmniejszy opór indywidualnej rezystancji wewnętrznej, co zapewnia prąd o większym natężeniu.

13.

Woltomierz wniósłby duży opór połączony szeregowo z obwodem, co znacznie zmieniłoby sam obwód. Prawdopodobnie dałby odczyt, ale nie dawałby poprawnej wartości mierzonego oporu obwodu.

15.

Amperomierz ma mały opór, tak więc prąd o dużym natężeniu dostarczany przez źródło może spowodować uszkodzenie miernika i/lub przegrzanie źródła napięcia.

17.

Pomiary można przyspieszyć poprzez zmniejszenie wartości stałej czasowej, czyli zastosowanie opornika o mniejszym oporze i/lub kondensatora o mniejszej pojemności. Należy zachować ostrożność przy zmniejszeniu oporu, ponieważ początkowe natężenie prądu zwiększa się, gdy opór maleje.

19.

Nie tylko woda może przedostać się do wnętrza przełącznika i spowodować porażenie prądem, ale również opór ciała jest mniejszy, kiedy jest ono mokre.

Zadania

21.

a.

Rysunek pokazuje obwód ze źródłem pola elektromagnetycznego epsilon, opornikiem r i woltomierzem V.

; b. 0,476 ⁢⁢ W 0,476⁢⁢W; c. 0,691 ⁢⁢ W 0,691⁢⁢W; d. Gdy maleje rezystancja radia, różnica dostarczanej mocy również maleje, dlatego też gdy radio gra głośniej, nie ma znaczącej różnicy, jakim rodzajem baterii jest zasilane.

23.

a. 0,4 ⁢⁢ Ω 0,4⁢⁢Ω; b. Nie, jest tylko jedno niezależne równanie, więc można wyznaczyć tylko r r.

25.

a. 0,4 ⁢⁢ Ω 0,4⁢⁢Ω; b. 40 ⁢⁢ W 40⁢⁢W; c. 0,0956 ⁢⁢ °C min 0,0956⁢⁢ °C min .

27.

Największy opór ma wartość 786 ⁢⁢ Ω 786⁢⁢Ω, a najmniejszy 20,32 ⁢⁢ Ω 20,32⁢⁢Ω.

29.

29,6 ⁢⁢ W 29,6⁢⁢W.

31.

a. 0,74 ⁢⁢ A 0,74⁢⁢A; b. 0,742 ⁢⁢ A 0,742⁢⁢A.

33.

a. 60,8 ⁢⁢ W 60,8⁢⁢W; b. 3,18 ⁢⁢ kW 3,18⁢⁢kW.

35.

a. R rw = 9 ⁢⁢ Ω R rw = 9 ⁢⁢ Ω ; b. I 1 = I 2 = I 3 = 2 ⁢⁢ A I 1 = I 2 = I 3 = 2 ⁢⁢ A ; c. U 1 = 8 ⁢⁢ V U 1 = 8 ⁢⁢ V , U 2 = 2 ⁢⁢ V U 2 = 2 ⁢⁢ V , U 3 = 8 ⁢⁢ V U 3 = 8 ⁢⁢ V ; d. P 1 = 16 ⁢⁢ W P 1 = 16 ⁢⁢ W , P 2 = 4 ⁢⁢ W P 2 = 4 ⁢⁢ W , P 3 = 16 ⁢⁢ W P 3 = 16 ⁢⁢ W ; e. P = 36 ⁢⁢ W P= 36 ⁢⁢ W .

37.

a. I1=0,6⁢⁢mAI1=0,6⁢⁢mA, I2=0,4⁢⁢mAI2=0,4⁢⁢mA, I3=0,2⁢⁢mAI3=0,2⁢⁢mA; b. I1=0,04⁢⁢mAI1=0,04⁢⁢mA, I2=1,52⁢⁢mAI2=1,52⁢⁢mA, I3=1,48⁢⁢mAI3=1,48⁢⁢mA; c. Prozproszona=0,92⁢⁢mWProzproszona=0,92⁢⁢mW, Prozproszona=4,5⁢⁢mWProzproszona=4,5⁢⁢mW; d. Pdostarczona=0,92⁢⁢mWPdostarczona=0,92⁢⁢mW, Pdostarczona=4,5⁢⁢mWPdostarczona=4,5⁢⁢mW.

39.

Ubat 1=42⁢⁢VUbat 1=42⁢⁢V, Ubat 2=6⁢⁢VUbat 2=6⁢⁢V, R4=6⁢⁢ΩR4=6⁢⁢Ω.

41.

a. I1=1,5⁢⁢AI1=1,5⁢⁢A, I2=2⁢⁢AI2=2⁢⁢A, I3=0,5⁢⁢AI3=0,5⁢⁢A, I4=2,5⁢⁢AI4=2,5⁢⁢A, I5=2⁢⁢AI5=2⁢⁢A; b. Pdostarczona=I2Ubat 1+I5Ubat 2=34⁢⁢WPdostarczona=I2Ubat 1+I5Ubat 2=34⁢⁢W; c. Prozproszona=I12R1+I22R2+I32R3+I42R4=34⁢⁢WProzproszona=I12R1+I22R2+I32R3+I42R4=34⁢⁢W.

43.

I1=2Ubat3RI1=2Ubat3R I_1 = 2U_{\text{bat}} / (3R), I2=I3=Ubat3RI2=I3=Ubat3R I_2 = I_3 = U_{\text{bat}} / (3R).

45.

a.

Opornik R ze znakiem L jest połączony szeregowo z opornikiem r ze znakiem 2, źródłem napięcia epsilon ze znakiem 2, opornikiem r ze znakiem 1, źródłem napięcia epsilon ze znakiem 1, opornikiem r ze znakiem 1, źródłem napięcia epsilon ze znakiem 1, opornikiem r ze znakiem 1, i źródłem napięcia epsilon ze znakiem 1. Wszystkie źródła napięcia mają zaciski ujemne w górze.

; b. 0,617A0,617A; c. 3,81W3,81W; d. 18Ω18Ω.

47.

I1r1ε1+I1R4+ε4+I2r4+I2r3ε3+I2R3+I1R1=0I1r1ε1+I1R4+ε4+I2r4+I2r3ε3+I2R3+I1R1=0.

49.

Od 4 ⁢⁢ 4⁢⁢ do 30 ⁢⁢ 30⁢⁢.

51.

a. 2,5 ⁢⁢ µF 2,5⁢⁢µF; b. 2 ⁢⁢ s 2⁢⁢s.

53.

a. 12,3 ⁢⁢ mA 12,3⁢⁢mA; b. 7,5 10 4 ⁢⁢ s 7,5 10 4 ⁢⁢s; c. 4,53 ⁢⁢ mA 4,53⁢⁢mA; d. 3,89 ⁢⁢ V 3,89⁢⁢V.

55.

a. 0,1 ⁢⁢ µF 0,1⁢⁢µF; b. Nie, w praktyce nie jest trudne ograniczenie pojemności do wartości mniejszej niż 0,1 ⁢⁢ µF 0,1⁢⁢µF, ponieważ pojemność typowego kondensatora mieści się w przedziale od ułamków pikofarada ( pF pF) do milifaradów ( mF mF).

57.

3,33 10 3 ⁢⁢ Ω 3,33 10 3 ⁢⁢Ω.

59.

12 ⁢⁢ V 12⁢⁢V.

61.

400 ⁢⁢ V 400⁢⁢V.

63.

a. 6 mV 6mV; b. Nie ma konieczności podjęcia dodatkowych środków ostrożności związanych z napięciem pochodzącym od muru. Jednakże możliwe jest generowanie napięć o porównywalnej wartości i pochodzących od ładunków statycznych zgromadzonych np. na rękawiczkach, więc pewne środki ostrożności są niezbędne.

65.

a. 5 10 2 ⁢⁢ C 5 10 2 ⁢⁢C; b. 10 ⁢⁢ kV 10⁢⁢kV; c. 1 ⁢⁢ 1⁢⁢; d. 1,79 10 2 ⁢⁢ °C 1,79 10 2 ⁢⁢°C.

Zadania dodatkowe

67.

a. C rw = 4 ⁢⁢ mF C rw = 4 ⁢⁢ mF ; b. τ = 80 ⁢⁢ ms τ= 80 ⁢⁢ ms ; c. 55,45 ⁢⁢ ms 55,45⁢⁢ms.

69.

a. R rw = 20 ⁢⁢ Ω R rw = 20 ⁢⁢ Ω ; b. I r = 1,5 ⁢⁢ A I r = 1,5 ⁢⁢ A , I 1 = 1 ⁢⁢ A I 1 = 1 ⁢⁢ A , I 2 = 0,5 ⁢⁢ A I 2 = 0,5 ⁢⁢ A , I 3 = 0,75 ⁢⁢ A I 3 = 0,75 ⁢⁢ A , I 4 = 0,75 ⁢⁢ A I 4 = 0,75 ⁢⁢ A , I 5 = 1,5 ⁢⁢ A I 5 = 1,5 ⁢⁢ A ; c. U r = 1,5 ⁢⁢ V U r = 1,5 ⁢⁢ V , U 1 = 9 ⁢⁢ V U 1 = 9 ⁢⁢ V , U 2 = 9 ⁢⁢ V U 2 = 9 ⁢⁢ V , U 3 = 7,5 ⁢⁢ V U 3 = 7,5 ⁢⁢ V , U 4 = 7,5 ⁢⁢ V U 4 = 7,5 ⁢⁢ V , U 5 = 12 ⁢⁢ V U 5 = 12 ⁢⁢ V ; d. P r = 2,25 ⁢⁢ W P r = 2,25 ⁢⁢ W , P 1 = 9 ⁢⁢ W P 1 = 9 ⁢⁢ W , P 2 = 4,5 ⁢⁢ W P 2 = 4,5 ⁢⁢ W , P 3 = 5,625 ⁢⁢ W P 3 = 5,625 ⁢⁢ W , P 4 = 5,625 ⁢⁢ W P 4 = 5,625 ⁢⁢ W , P 5 = 18 ⁢⁢ W P 5 = 18 ⁢⁢ W ; e. P = 45 ⁢⁢ W P= 45 ⁢⁢ W .

71.

a. τ = 1,38 10 5 ⁢⁢ Ω ⁢⁢ m 1 5 10 2 ⁢⁢ m 3,14 0,5 10 3 2 2 10 10 3 ⁢⁢ F = 3,52 ⁢⁢ s τ= 1,38 10 5 ⁢⁢ Ω ⁢⁢ m 1 5 10 2 ⁢⁢ m 3,14 0,5 10 3 2 2 10 10 3 ⁢⁢ F = 3,52 ⁢⁢ s ; b. U = 0,17 ⁢⁢ A e 1 ⁢⁢ s 3,52 ⁢⁢ s 351,59 ⁢⁢ Ω = 4,55 ⁢⁢ V U= 0,17 ⁢⁢ A e 1 ⁢⁢ s 3,52 ⁢⁢ s 351,59 ⁢⁢ Ω = 4,55 ⁢⁢ V .

73.

a. t = 3 ⁢⁢ A ⁢⁢ h 1,5 ⁢⁢ V 900 ⁢⁢ Ω = 1800 ⁢⁢ h t= 3 ⁢⁢ A ⁢⁢ h 1,5 ⁢⁢ V 900 ⁢⁢ Ω = 1800 ⁢⁢ h ; b. t = 3 ⁢⁢ A ⁢⁢ h 1,5 ⁢⁢ V 100 ⁢⁢ Ω = 200 ⁢⁢ h t= 3 ⁢⁢ A ⁢⁢ h 1,5 ⁢⁢ V 100 ⁢⁢ Ω = 200 ⁢⁢ h .

75.

E p 1 = 1 2 C 1 U 1 2 = 80 ⁢⁢ mJ E p 1 = 1 2 C 1 U 1 2 = 80 ⁢⁢ mJ , E p 2 = 1 2 C 2 U 2 2 = 37,6 ⁢⁢ mJ E p 2 = 1 2 C 2 U 2 2 = 37,6 ⁢⁢ mJ .

77.

a. R rw = 24 ⁢⁢ Ω R rw = 24 ⁢⁢ Ω ; b. I 1 = 1 ⁢⁢ A I 1 = 1 ⁢⁢ A , I 2 = 0,67 ⁢⁢ A I 2 = 0,67 ⁢⁢ A , I 3 = 0,33 ⁢⁢ A I 3 = 0,33 ⁢⁢ A , I 4 = 1 ⁢⁢ A I 4 = 1 ⁢⁢ A ; c. U 1 = 14 ⁢⁢ V U 1 = 14 ⁢⁢ V , U 2 = 6 ⁢⁢ V U 2 = 6 ⁢⁢ V , U 3 = 6 ⁢⁢ V U 3 = 6 ⁢⁢ V , U 4 = 4 ⁢⁢ V U 4 = 4 ⁢⁢ V ; d. P 1 = 14 ⁢⁢ W P 1 = 14 ⁢⁢ W , P 2 = 4,04 ⁢⁢ W P 2 = 4,04 ⁢⁢ W , P 3 = 1,96 ⁢⁢ W P 3 = 1,96 ⁢⁢ W , P 4 = 4 ⁢⁢ W P 4 = 4 ⁢⁢ W ; e. P = 24 ⁢⁢ W P= 24 ⁢⁢ W .

79.

a. R rw = 12 ⁢⁢ Ω R rw = 12 ⁢⁢ Ω , I = 1 ⁢⁢ A I= 1 ⁢⁢ A ; b. R rw = 12 ⁢⁢ Ω R rw = 12 ⁢⁢ Ω , I = 1 ⁢⁢ A I= 1 ⁢⁢ A .

81.

a. 400 ⁢⁢ 400 ⁢⁢ ; b. Opór nie może być ujemny; c. Założenie, że R rw < R 1 R rw < R 1 , jest niewłaściwe. Równoważny opór połączonych szeregowo oporników jest zawsze większy od poszczególnych oporów.

83.

ε 2 I 2 r 2 + I 2 R 2 + I 1 R 5 + I 1 r 1 ε 1 + I 1 R 1 = 0 ε 2 I 2 r 2 + I 2 R 2 + I 1 R 5 + I 1 r 1 ε 1 + I 1 R 1 =0.

85.

a. I = 1,17 ⁢⁢ A I= 1,17 ⁢⁢ A ; b. P rozproszona = 23,4 ⁢⁢ W P rozproszona = 23,4 ⁢⁢ W , Pdostarczona=23,4⁢⁢WPdostarczona=23,4⁢⁢W P_{\text{dostarczona}} = \SI{23,4}{\watt}.

87.

a. 4,99 ⁢⁢ s 4,99⁢⁢s; b. 3,87 ⁢⁢ °C 3,87⁢⁢°C; c. 3,11 10 4 ⁢⁢ Ω 3,11 10 4 ⁢⁢Ω; d. Nie, zmiana oporu nie wydaje się znacząca. Prawdopodobnie będzie niezauważalna.

Zadania trudniejsze

89.

a. 0,273 ⁢⁢ A 0,273⁢⁢A; b. U bat = 1,36 ⁢⁢ V U bat = 1,36 ⁢⁢ V .

91.

a. U S = U I M R M = 9,998 75 ⁢⁢ V U S = U I M R M = 9,998 75 ⁢⁢ V ; b. R S = U S I M = 199,975 ⁢⁢ R S = U S I M = 199,975 ⁢⁢ .

93.

a. τ = 3800 ⁢⁢ s τ= 3800 ⁢⁢ s ; b. 1,26 ⁢⁢ A 1,26⁢⁢A; c. 2633,96 ⁢⁢ s 2633,96⁢⁢s.

95.

R rw = 1 + 3 R R rw = 1 + 3 R .

97.

a. Pgrzałki=1filiżanka0,000 25⁢⁢m3filiżanka1000⁢⁢kgm34186⁢⁢Jkg⁢⁢°C100⁢⁢°C20⁢⁢°C180⁢⁢s465⁢⁢WPgrzałki=1filiżanka0,000 25⁢⁢m3filiżanka1000⁢⁢kgm34186⁢⁢Jkg⁢⁢°C100⁢⁢°C20⁢⁢°C180⁢⁢s465⁢⁢W P_{\text{grzałki}} = \SI{1}{\fil} \cdot \SI{0,00025}{\metre\cubed\per\fil} \cdot \SI{1000}{\kilo\gram\per\metre\cubed} \cdot \SI{4186}{\joule\per\kilo\gram\per\celsius} \cdot (\SI{100}{\celsius} - \SI{20}{\celsius}) / \SI{180}{\second} \approx \SI{465}{\watt}; b. I = 465 ⁢⁢ W 230 ⁢⁢ V + 4 100 ⁢⁢ W 230 ⁢⁢ V + 1600 ⁢⁢ W 230 ⁢⁢ V = 10,72 ⁢⁢ A I= 465 ⁢⁢ W 230 ⁢⁢ V + 4 100 ⁢⁢ W 230 ⁢⁢ V + 1600 ⁢⁢ W 230 ⁢⁢ V = 10,72 ⁢⁢ A . Tak, wyłącznik bezpieczeństwa zadziała; c. I = 465 ⁢⁢ W 230 ⁢⁢ V + 4 18 ⁢⁢ W 230 ⁢⁢ V + 1600 ⁢⁢ W 230 ⁢⁢ V = 9,29 ⁢⁢ A I= 465 ⁢⁢ W 230 ⁢⁢ V + 4 18 ⁢⁢ W 230 ⁢⁢ V + 1600 ⁢⁢ W 230 ⁢⁢ V = 9,29 ⁢⁢ A . Nie, wyłącznik bezpieczeństwa nie zadziała.

99.
Rysunek przedstawia obwód z dwoma równoległymi odgałęzieniami, z galwanometrem podłączonym do opornika r i innego opornika R.

2,4 10 3 ⁢⁢ Ω 2,4 10 3 ⁢⁢Ω.

Cytowanie i udostępnianie

Chcesz zacytować, udostępnić albo zmodyfikować treść tej książki? Została ona wydana na licencji Creative Commons Attribution License , która wymaga od Ciebie uznania autorstwa OpenStax.

Cytowanie i udostępnienia
  • Jeśli rozpowszechniasz tę książkę w formie drukowanej, umieść na każdej jej kartce informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-2/pages/1-wstep
  • Jeśli rozpowszechniasz całą książkę lub jej fragment w formacie cyfrowym, na każdym widoku strony umieść informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-2/pages/1-wstep
Cytowanie

© 2 mar 2022 OpenStax. Treść książki została wytworzona przez OpenStax na licencji Creative Commons Attribution License . Nazwa OpenStax, logo OpenStax, okładki OpenStax, nazwa OpenStax CNX oraz OpenStax CNX logo nie podlegają licencji Creative Commons i wykorzystanie ich jest dozwolone wyłącznie na mocy uprzedniego pisemnego upoważnienia przez Rice University.