Elektrický proud představuje množství náboje, které prochází vodičem za jednotku času. Jednotkou elektrického proudu v mezinárodním systému je ampér (A).
Při výpočtech elektrických obvodů musíme často počítat proud procházející jejich svorkami. Být velmi nabitým obsahem přijímacích zkoušek na vysokou školu.
Nenechte si ujít příležitost ověřit si své znalosti vyzkoušením níže uvedených cvičení a dodržováním navrhovaných řešení.
Vyřešené a komentované problémy
1) UERJ - 2019
Identické ohmické rezistory byly kombinovány ve čtyřech různých obvodech a vystaveny stejnému napětí UA, B. Podívejte se na schémata:
Za těchto podmínek je elektrický proud menší intenzity vytvořen v následujícím obvodu:
tam
b) II
c) III
d) IV
Protože rezistory jsou ohmické, můžeme použít Ohmův zákon ve 4 navrhovaných obvodech, tj .:
UA, B = R.ekv.i
Při analýze tohoto vztahu jsme dospěli k závěru, že pokud je napětí na svorkách AB stejné pro všechny obvody, pak ten s nejvyšším ekvivalentním odporem bude mít menší proud.
Proto musíme vypočítat ekvivalentní odpor v každém obvodu.
I) Máme čtyři paralelně spojené rezistory. Tímto způsobem bude nalezen ekvivalentní odpor provedením:
II) V tomto obvodu jsou rezistory spojeny sériově a paralelně (smíšené sdružení). Máme tři větve, přičemž v každé větvi jsou dva rezistory zapojené do série.
Začneme hledáním ekvivalentního odporu série. Takže máme:
Tímto způsobem může být obvod nahrazen paralelním obvodem s odporem 2R v každé ze 3 větví.
Nyní můžeme vypočítat ekvivalentní odpor paralelní asociace, který bude ekvivalentním odporem obvodu:
III) Toto je také smíšený obvod se dvěma rezistory spojenými paralelně a v sérii s třetím rezistorem.
Při hledání ekvivalentního odporu paralely máme:
Ekvivalentní odpor obvodu se zjistí sečtením ekvivalentního odporu rovnoběžky s odporem R, takže máme:
IV) Nyní máme tři sériové odpory spojené paralelně s dalšími dvěma sériovými odpory. Najdeme nejprve ekvivalentní odpor každé řady:
Nyní zjistíme ekvivalentní odpor obvodu výpočtem ekvivalentního odporu paralelního:
Nyní, když jsme našli ekvivalentní odpory pro každý obvod, musíme určit, který je největší. Bytost:
Došli jsme k závěru, že v obvodu III, který má nejvyšší odpor, budeme mít nejnižší intenzitu proudu.
Alternativa: c) III
Některé ryby, například poraquê, elektrický úhoř z Amazonie, mohou v případě nebezpečí produkovat elektrický proud. Ohrožené vepřové maso dlouhé 1 metr produkuje proud kolem 2 ampérů a napětí 600 voltů.
Tabulka ukazuje přibližný výkon elektrického zařízení.
Elektrické zařízení, které má sílu podobnou té, kterou produkuje tato ohrožená ryba, je
a) Odtahový ventilátor.
b) počítač.
c) vysavač.
d) elektrický gril.
e) sušička prádla.
Nejprve musíme zjistit, jaká je hodnota potence produkované rybami, k tomu použijeme vzorec potence a dosadíme uvedené hodnoty:
Ve srovnání s údaji v tabulce jsme zjistili, že tato síla je ekvivalentní elektrickému grilu.
Alternativa: d) elektrický gril.
V elektrickém obvodu jsou paralelně instalovány dva identické odpory s odporem R, které jsou sériově připojeny k baterii a třetímu rezistoru, identickému s předchozími. V této konfiguraci je proud protékající obvodem I.0. Při výměně tohoto třetího odporu v sérii za jiný odpor 2R bude nový proud v obvodu
tam0
b) 3I0/5
c) 3I0/4
d) já0/2
Ahoj0/4
V první situaci bude ekvivalentní odpor dán:
Ve druhé situaci se odpor odporu v sérii změní na 2R, takže ekvivalentní odpor v této nové situaci bude roven:
Protože nedošlo k žádné změně hodnoty baterie, která napájí obvod, je napětí v obou situacích stejné. S ohledem na Ohmův zákon máme následující rovnosti:
Alternativa: b) 3I0/5
V některých domech se používají elektrifikované ploty, aby se zabránilo možným vetřelcům. Elektrifikovaný plot pracuje s rozdílem elektrického potenciálu přibližně 10 000 V. Aby nebyl smrtelný, nesmí být proud, který lze přenášet osobou, větší než 0,01 A. Elektrický odpor těla mezi rukama a nohama osoby je kolem 1 000 1.
Aby proud nebyl smrtelný pro osobu dotýkající se elektrifikovaného plotu, musí mít generátor napětí vnitřní odpor, který je ve vztahu k odporu lidského těla:
a) prakticky nulové.
b) přibližně stejné.
c) tisíckrát větší.
d) řádově 10krát větší.
e) řádově 10krát menší.
Pro tuto otázku použijeme rovnici generátoru, protože chceme porovnat vnitřní odpor generátoru s odporem lidského těla. Tato rovnice je dána vztahem:
Bytost:
U: rozdíl potenciálů obvodu (V)
ε: elektromotorická síla (V)
r: vnitřní odpor generátoru (Ω)
i: aktuální (A)
Hodnotu U lze zjistit pomocí Ohmova zákona, tj. U = R.i. Všimněte si, že tento odpor je odpor obvodu, který se v tomto případě rovná odporu těla.
Dosazením problémových hodnot v rovnici generátoru máme:
Nyní musíme zjistit, kolikrát musí být vnitřní odpor generátoru větší než odpor těla. Rozdělme tedy jeden po druhém, to znamená:
Proto by měl být vnitřní odpor generátoru asi 1000krát větší než odpor těla dané osoby.
Alternativa: c) tisíckrát větší.
Ve schématickém obvodu byly připojeny tři stejné lampy. Baterie má zanedbatelný vnitřní odpor a vodiče mají nulový odpor. Technik provedl analýzu obvodu k předpovědi elektrického proudu v bodech: A, B, C, D a E; a označil tyto proudy ITHE, JáB, JáC, JáD AhojA, resp.
Technik dospěl k závěru, že řetězce, které mají stejnou hodnotu, jsou
tamTHE = JáA AhojC = JáD.
b) jáTHE = JáB = JáA AhojC = JáD.
c) jáTHE = JáB, pouze.
d) jáTHE = JáB = JáA, pouze.
AhojC = JáB, pouze.
V níže uvedeném diagramu představujeme proudy, které protékají různými větvemi obvodu.
Podle tohoto schématu pozorujeme, že jáTHE AhojB jsou stejné a že jáC AhojD jsou také stejné.
Alternativa: a) ITHE = JáA AhojC = JáD
6) Enem PPL - 2016
Úraz elektrickým proudem je pocit způsobený průchodem elektrického proudu tělem. Důsledky šoku sahají od jednoduchého vyděšení až po smrt. Cirkulace elektrických nábojů závisí na odporu materiálu. Pro lidské tělo se tento odpor pohybuje od 1 000 Ω, když je pokožka mokrá, do 100 000 Ω, když je pokožka suchá. Bosý člověk, který si umýval dům vodou, namočil nohy a náhodně šlápl na holý drát a utrpěl elektrický výboj při napětí 120 V.
Jaká je maximální intenzita elektrického proudu, který prošel tělem člověka?
a) 1,2 mA
b) 120 mA
c) 8,3 A
d) 833 A
e) 120 kA
Chceme objevit maximální proud, který prochází tělem člověka. Všimněte si, že máme dvě hodnoty odporu, jednu pro suché tělo a jednu pro mokré tělo.
Maximální proud, protože je člověk ve vlhkém těle, bude zjištěn s ohledem na minimální hodnotu uvedenou pro odpor, tj. 1000 Ω.
Vzhledem k této hodnotě použijeme Ohmův zákon:
Alternativa: b) 120 mA
7) Fuvest - 2010
Elektrická měření ukazují, že zemský povrch má celkový záporný elektrický náboj přibližně 600 000 coulombů. V bouřích se kladně nabité paprsky, i když vzácné, mohou dostat na zemský povrch. Elektrický proud těchto paprsků může dosáhnout hodnot až 300 000 A. Jaký zlomek celkového elektrického náboje Země lze vyrovnat poloměrem 300 000 A a trváním 0,5 s?
a) 1/2
b) 1/3
c) 1/4
d) 1/10
e) 1/20
Aktuální hodnotu zjistíme pomocí následujícího vzorce:
Bytost:
i: aktuální (A)
Otázka: elektrický náboj (C)
Δt: časový interval (intervaly)
Nahrazením uvedených hodnot zjistíme:
Abychom poznali zlomek celkového elektrického náboje Země, který by mohl být kompenzován poloměrem, udělejme následující důvod:
Alternativa: c) 1/4
Další informace najdete také:
- Asociace rezistorů - cvičení
- Sdružení trenérů
- Fyzikální vzorce