William Moebs; Samuel J. Ling; Jeff Sanny

Pytania

10.1 Siła elektromotoryczna

1.

Jaki wpływ będzie miał opór wewnętrzny akumulatora na energię wykorzystywaną do jego naładowania?

2.

Akumulator o oporze wewnętrznym $r$ oraz SEM równej $10 V$ połączono z rezystorem obciążenia $R = r$ . W miarę starzenia się akumulatora opór wewnętrzny wzrósł trzykrotnie. O ile zmniejszyło się natężenie prądu płynącego przez opornik obciążenia?

3.

Pokaż, że moc rozpraszana przez opornik obciążenia jest maksymalna, gdy jego opór równa się oporowi wewnętrznemu baterii.

10.2 Oporniki połączone szeregowo i równolegle

4.

Na końcach otwartego przełącznika występuje różnica potencjałów. Jaka moc jest rozpraszana przez otwarty przełącznik?

5.

Obrażenia zależą od natężenia prądu przepływającego przez organizm. Jeśli porazi cię prąd płynący przez element grzewczy tostera, to lepiej, żebyś był połączony szeregowo czy równolegle z oporem urządzenia? Wyjaśnij.

6.

Załóżmy, że wykonujesz ćwiczenie laboratoryjne z fizyki wymagające umieszczenia opornika w obwodzie. Jednak wszystkie dostępne oporniki mają opór większy od poszukiwanego. W jaki sposób próbowałbyś połączyć dostępne oporniki, aby uzyskać żądaną wartość?

7.

Niektóre żarówki mają trzy ustawienia mocy (nie wliczając zera) uzyskane z wielu włókien, które są niezależnie włączane i połączone równolegle. Jaka jest minimalna liczba włókien potrzebnych do uzyskania trzech wymaganych ustawień zasilania?

10.3 Prawa Kirchhoffa

8.

Czy natężenia wszystkich prądów wchodzących do węzła na rysunku poniżej mogą być dodatnie? Wyjaśnij.

Rysunek przedstawia węzeł z trzema przychodzącymi gałęziami prądowymi.

9.

Rozważ obwód pokazany poniżej. Czy jego analiza wymaga stosowania praw Kirchhoffa, czy też wystarczy go uprościć? Jeśli jest to obwód składający się z połączeń szeregowych i równoległych, to jaki jest jego opór równoważny?

Rysunek przedstawia obwód z dodatnim zaciskiem źródła napięcia V połączonym do trzech równoległych odgałęzień. Pierwsze ma opornik R ze znakiem 2 połączony równolegle z odgałęzieniami R ze znakiem 4 i R ze znakiem 3 szeregowo z R ze znakiem 5. Drugie odgałęzienie ma opornik R ze znakiem 1 a trzecie odgałęzienie ma opornik R ze znakiem 6.

10.

Czy źródła napięcia w obwodzie zawsze dostarczają energię do obwodu, czy też mogą one energię dostarczaną do obwodu pochłaniać? Podaj przykład.

11.

Jakie są zalety i wady szeregowego łączenia źródeł napięcia? A jakie równoległego?

12.

Ciągniki siodłowe wykorzystują cztery duże akumulatory $12 V$ . Układ rozrusznika wymaga $24 V$ , podczas gdy pozostałe podzespoły elektryczne pojazdu wykorzystują $12 V$ . Jak powinny być połączone cztery akumulatory, aby wytworzyć $24 V$ , a jak, aby wytworzyć $12 V$ ? Dlaczego $24 V$ są lepsze niż $12 V$ do uruchomienia silnika ciężarówki (bardzo obciążonej)?

10.4 Elektryczne przyrządy pomiarowe

13.

Co by się stało, gdybyś do badanego elementu podłączył woltomierz szeregowo?

14.

Jaka jest zasada działania omomierza podczas pomiaru oporu opornika?

15.

Dlaczego nie wolno podłączać amperomierza bezpośrednio do źródła napięcia w taki sposób, jak pokazano poniżej?

Rysunek przedstawia dodatni biegun baterii z emf epsilon i opornikiem wewnętrznym r połączonym z amperomierzem.

10.5 Obwody RC

16.

Bateria, przełącznik, kondensator i lampa są połączone szeregowo. Opisz, co dzieje się z lampą, gdy przełącznik jest zamknięty.

17.

Podczas dokonywania pomiaru EKG ważne jest, aby mierzyć zmiany napięcia w małych odstępach czasu. Czas ten określa stała czasowa obwodu RC – nie są możliwe pomiary częstsze. W jaki sposób należy zmieniać $R$ i $C$ w obwodzie, aby umożliwić pomiary w określonych odstępach czasu?

10.6 Instalacja elektryczna w domu i bezpieczeństwo elektryczne

18.

Dlaczego zwarcie nie jest niezbędne do powstania zagrożenia porażeniem?

19.

Nie zaleca się dotykania przełączników elektrycznych mokrymi rękami – najpierw powinny one zostać wysuszone. Nie zaleca się również gaszenia pożaru urządzeń elektrycznych wodą. Dlaczego?