Obvod jednosmerného elektrického prúdu CO SPÔSOBUJÚ VOLNÉ ELEKTRÓNY V LÁTKE? V kovových vodicoch sú volné pohyblivé castice s elektrickým nábojom vodivostné elektróny. . . • Nakreslite schematicky kovový vodic s elektrickým prúdom, vykreslite v nom niekolko volných elektrónov. Vyznacte v obrázku lubovolne smer elektrického prúdu vo vodici a smer pohybu volných elektrónov. •Vyjadrite vztah medzi celkovým nábojom, ktorý prejde prierezom vodica za urcitý cas, týmto casom a elektrickým nábojom jedného elektrónu velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vyjadrite vztah medzi elektrickým prúdom vo vodici, celkovým nábojom, ktorý prejde prierezom vodica za urcitý cas a týmto casom velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vyjadrite vztah medzi elektrickým napätím medzi koncami vodica a elektrickým prúdom prechádzajúcim vodicom velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vypocítajte, kolko elektrónov prešlo prierezom vodica, ak ním prešiel náboj 30 C za 2 minúty? • Vypocítajte velkost elektrického prúdu, ktorý prechádza za týchto podmienok vodicom. •Aké velké napätie je na koncoch vodica, ak jeho elektrický odpor je 15 ? PRECO JE "ELEKTRICKÝ ODPOR" ODPOR? Elektrický odpor je fyzikálna velicina, ktorá charakterizuje vlastnosti látky z hladiska jej schopnosti viest elektrický prúd. . . •Nakreslite schematicky kovový vodic, vykreslite v nom niekolko zvyškov atómov v kryštálovej mriežke a volných elektrónov. Vysvetlite podstatu elektrického odporu vodica. •Ako závisí elektrický odpor vodica od jeho parametrov? Vyjadrite tento vztah velicinovou rovnicou, popíšte a vysvetlite ju. •Ako závisí elektrický odpor vodica od jeho teploty? Svoje tvrdenie zdôvodnite. Vyjadrite vztah medzi elektrickým odporom vodica a zmenou jeho teploty velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vypocítajte, aký prierez má mat medený drôt potrebný na zhotovenie elektrického vedenia s dvoma vodicmi s dlžkou 5 km, ak odpor vedenia nemá prekrocit hodnotu 5. Merný elektrický odpor medi je 1,8.10-8 .m. •Vyjadrite vztah medzi hmotnostou telesa, jeho objemom a hustotou látky, z ktorej je teleso, velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Urcite hmotnost medi potrebnej na zhotovenie tohto vedenia, ak hustota medi je 8,9.103 kg.m-3. KEDY SA ŽIAROVKA OBYCAJNE VYPÁLI? Volfrámové vlákno žiarovky je pri svietení zohriaté na pomerne velkú teplotu, ktorá dosahuje hodnoty niekolko tisíc stupnov Celzia. . • Porovnajte pohyby atómov v kryštálovej mriežke kovu pri nižších a vysokých teplotách. •Ktorá elektrická fyzikálna velicina, charakterizujúca vlastnosti látky z elektrického hladiska, mení svoju velkost so zmenou teploty? Vyjadrite vztah medzi týmito velicinami velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. • Vyjadrite vztah medzi elektrickým napätím na koncoch vodica a elektrickým prúdom, ktorý vodicom prechádza, velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. • Vláknom volfrámovej žiarovky s teplotou 2500 oC prechádza pri napätí 220 V elektrický prúd 0,5 A. Vypocítajte elektrický odpor vlákna v tomto stave, ked je žiarovka zapálená. • Pri zapnutí má volfrámové vlákno v žiarovke izbovú teplotu 20 oC. Vypocítajte elektrický odpor vlákna žiarovky pri tejto teplote. Teplotný súcinitel odporu volfrámu je 4,88.10-3K-1. • Vypocítajte velkost prúdu prechádzajúceho vláknom žiarovky pri jej zapnutí, ak napätie na nej je 220 V. •Vlákno žiarovky sa zvykne prepálit bud v okamihu jej zapnutia, alebo vypnutia. Vysvetlite preco. PRECO CEZ SPÚŠTAC AUTOMOBILU PRETEKÁ VELKÝ PRÚD? Pri zapnutí štartéra automobilu ním musí prechádzat pomerne velký elektrický prúd, aby pretocil motorom automobilu. . . • Co je zdrojom elektrického prúdu pri štartovaní automobilu? • Z akých castí sa skladá uzavretý elektrický obvod? Nakreslite jednoduchý elektrický obvod, kde štartér automobilu bude predstavovat spotrebic s elektrickým odporom. • Z akých castí sa skladá výsledný odpor uzavretého elektrického obvodu? • Vyjadrite vztah medzi elektromotorickým napätím zdroja a elektrickým prúdom v uzavretom obvode velicinovou rovnicou. Ako sa táto závislost nazýva? Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vypocítajte elektrický odpor štartéra automobilu, ak po zapnutí obvodu ním prechádza prúd 120 A. Elektrický zdroj má elektromotorické napätie 10 V a vnútorný odpor 0,06. •Vysvetlite situáciu, ked v elektrickom obvode nastane skrat. Aký velký elektrický prúd by vtedy prechádzal obvodom, kde je elektrický zdroj z daného automobilu. MÔŽEME POUŽIT ZDROJ S VYŠŠÍM ELEKTROMOTORICKÝM NAPÄTÍM? Na batérii vreckovej baterky je uvedené elektromotorické napätie 4,5 V a na žiarovke 3,5 V. . . • Nakreslite jednoduchý elektrický obvod s baterkou, žiarovkou, vypínacom a spojovacími vodicmi. •Aké napätie ukáže voltmeter pripojený na nezatažený elektrický zdro ? • Aké napätie ukáže voltmeter pripojený na zatažený elektrický zdroj? Ako sa nazýva rozdiel týchto napätí? Zapíšte tento rozdiel velicinovou rovnicou. • Ktoré fyzikálne veliciny charakterizujú vonkajšiu a vnútornú cast elektrického obvodu? Vyjadrite vztah medzi týmito velicinami velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vypocítajte svorkové napätie zdroja s elektromotorickým napätím 4,5 V, ak v obvode so žiarovkou s odporom 4 dáva elektrický prúd 0,8 A ? Výsledok výpoctu vysvetlite. •Porovnajte svietivost tejto žiarovky so svietivostou dvoch takých istých, zaradených sériovo k tomuto zdroju. Svoje tvrdenie zdôvodnite. •Porovnajte svietivost tejto žiarovky so svietivostou dvoch takých istých, zaradených paralelne k tomuto zdroju. Svoje tvrdenie zdôvodnite. V
ELEKTRICKEJ SIETI JE TO ZLOŽITEJŠIE
Siet je zložitý elektrický obvod, pozostáva z viacerých jednoduchých uzavretých obvodov. . . • Aké zákony platia v zloženom elektrickom obvode? Sformulujte ich znenie a zapíšte ich všeobecne velicinovou rovnicou. •Vyznacte v uvedenej sieti prúdy v jednotlivých vetvách siete. •Napíšte zákon platiaci pre jeden z uzlov siete. •Vyznacte smery napätí na elektrických zdrojoch v sieti. •Vyznacte v sieti smery spocítavania v dvoch lubovolných jednoduchých obvodoch siete. •Napíšte zákony platiace pre dva jednoduché obvody siete. •Vypocítajte velkosti elektrických prúdov v jednotlivých vetvách siete pre parametre Ue1 = Ue2 = 10 V R1 = R2 = 20. Vnútorné odpory zdrojov zanedbajte. •Ako je potrebné opravit smery elektrických prúdov, ak výsledná hodnota elektrického prúdu je záporná? •Preco nemá zmysel písat zákony pre obidva uzly v sieti? Vysvetlite. AKO SA PRISPÔSOBUJE ROZSAH VOLTMETRA MERANÉMU NAPÄTIU? Pri meraní elektrického napätia niekedy potrebujeme odmerat väcšie napätie ako umožnuje rozsah voltmetra. . . •Nakreslite jednoduchý elektrický obvod so zdrojom napätia, žiarovkou, vypínacom a spojovacími vodicmi. •Ako zaradujeme do obvodu voltmeter? Nakreslite do obvodu voltmeter, ktorý odmeria elektrické napätie na žiarovke. •Ako sa zmení elektrický prúd prechádzajúci žiarovkou po pripojení voltmetra do elektrického obvodu? Svoje tvrdenie zdôvodnite. •Ak chceme zmenit rozsah voltmetra zaradujeme do obvodu predradný rezistor. Nakreslite predradný rezistor do obvodu, vysvetlite jeho funkciu. •Vyjadrite vztah medzi hodnotou elektrického odporu predradného rezistora, vnútorným odporom voltmetra a násobkom zmeny rozsahu voltmetra velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vypocítajte hodnotu predradného rezistora, ak chceme zväcšit rozsah voltmetra s vnútorným odporom 1k z 3V na 60V. AKO SA PRISPÔSOBUJE ROZSAH AMPÉRMETRA MERANÉMU PRÚDU? Pri meraní elektrického prúdu niekedy potrebujeme odmerat väcšiu hodnotu prúdu, ako umožnuje rozsah ampérmetra. . . •Nakreslite jednoduchý elektrický obvod so zdrojom napätia, spotrebicom, vypínacom a spojovacími vodicmi. •Ako zaradujeme do obvodu ampérmeter? Nakreslite do obvodu ampérmeter, ktorý odmeria elektrický prúd prechádzajúci žiarovkou. •Ako sa zmení elektrický prúd prechádzajúci žiarovkou po pripojení ampérmetra do elektrického obvodu? Svoje tvrdenie zdôvodnite. •Ak chceme zmenit rozsah ampérmetra, zaradujeme do obvodu bocník. Nakreslite bocník do obvodu, vysvetlite jeho funkciu. •Vyjadrite vztah medzi hodnotou elektrického odporu bocníka, vnútorným odporom ampérmetra a násobkom zmeny rozsahu ampérmetra velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vypocítajte hodnotu odporu bocníka, ak chceme zväcšit rozsah ampérmetra s vnútorným odporom 0,2 z 50mA na 1A. AKÁ JE ÚCINNOST ELEKTRICKÉHO VARICA? Ak zohrievame vodu elektrickým varicom, vo varici nastáva premena energie a medzi varicom a vodou výmena energie. . . • Vyjadrite vztah medzi teplom prijatým vodou pri jej zohrievaní, hmotnostou tejto vody a zmenou jej teploty velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. • Vyjadrite vztah medzi hustotou látky, z ktorej je teleso, hmotnostou telesa a jeho objemom velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. • Vypocítajte teplo, ktoré musí prijat voda s objemom 4 l, ak sa má zohriat z 20 oC na 100 oC. Merná tepelná kapacita vody je 4180 J.kg-1.K-1. • Vyjadrite vztah medzi výkonom varica, odovzdanou energiou varicom a casom velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. • Aký je výkon elektrického varica, ak sa zohriatie vody za uvedených podmienok uskutocní za 30 minút? • Vyjadrite vztah medzi úcinnostou premeny energie, príkonom varica a jeho výkonom velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. • Vypocítajte úcinnost varica pri tomto zohrievaní, ak jeho príkon je 800 W. • Vysvetlite, kde sa spotrebuje ostatná energia, ktorá chýba do 100% úcinnosti varica. AK ZABUDNEME VYPNÚT ŽIAROVKU, NIECO NÁS TO STOJÍ. Obcas sa stane, že pri odchode z domu zabudneme vypnút žiarovku. . . •Na žiarovke je údaj 100 W. Vysvetlite, co tento údaj znamená. •Vyjadrite vztah medzi príkonom žiarovky, celkovou spotrebovanou energiou a casom velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. •Vypocítajte hodnotu spotrebovanej elektrickej energie 100 W žiarovkou, ak zbytocne svietila 24 h. •Spotreba elektrickej energie sa udáva v jednotkách 1 kWh. Uvedte prevodný vztah medzi jednotkami energie Joule a kWh. •Kolko zaplatíte za zbytocné svietenie, ak 1 kWh elektrickej energie stojí 0,87 Sk? • Vyjadrite vztah medzi potenciálnou energiou telesa, jeho hmotnostou a výškou nad povrchom Zeme velicinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu. • Vypocítajte hmotnost vody, ktorá by sa s využitím tejto energie dala vycerpat cerpadlom do výšky 10 m, ak predpokladáme jeho 100% úcinnost. •