תרגילי זרם חשמלי

זרם חשמלי מייצג את כמות המטען העוברת דרך מוליך ליחידת זמן. יחידת הזרם החשמלי במערכת הבינלאומית היא אמפר (A).

בחישובים של מעגלים חשמליים לעתים קרובות עלינו לחשב את הזרם העובר במסופים שלהם. להיות תוכן טעון מאוד בבחינות כניסה למכללה.

לכן, אל תחמיץ את ההזדמנות לבדוק את הידע שלך על ידי ניסיון בתרגילים שלהלן ובעקבות ההחלטות המוצעות.

בעיות שנפתרו והגיבו

1) UERJ - 2019

נגדים אוהם זהים שולבו בארבעה מעגלים שונים והיו נתונים לאותו מתח U_{A, B}. התבונן בתרשימים:

בתנאים אלה, הזרם החשמלי בעוצמה נמוכה יותר נקבע במעגל הבא:

שם
ב) II
ג) III
ד) IV

ראה תשובה

מכיוון שהנגדים הם אוהם, נוכל להחיל את חוק אוהם בארבעת המעגלים המוצעים, כלומר:

U_{A, B} = R_{שווה ערך}.אני

בניתוח קשר זה, אנו מסיקים כי אם המתח במסופים AB זהה לכל המעגלים, אז זה בעל ההתנגדות המקבילה הגבוהה ביותר יהיה פחות זרם.

לכן, עלינו לחשב את ההתנגדות המקבילה בכל מעגל.

ט) יש לנו ארבעה נגדים המשויכים במקביל. באופן זה, ההתנגדות המקבילה תימצא על ידי ביצוע:

II) במעגל זה, הנגדים משויכים בסדרה ובמקביל (אסוציאציה מעורבת). יש לנו שלושה ענפים, עם שני נגדים המשויכים בסדרה בכל ענף.

אנו מתחילים במציאת ההתנגדות המקבילה של הסדרה. אז יש לנו:

באופן זה, ניתן להחליף את המעגל במעגל מקביל, עם נגד 2R בכל אחד משלושת הענפים.

כעת אנו יכולים לחשב את ההתנגדות המקבילה של הקשר המקביל שתהיה ההתנגדות המקבילה של המעגל:

III) זהו גם מעגל מעורב, עם שני נגדים המשויכים במקביל ובסדרה לנגד שלישי.

למצוא את ההתנגדות המקבילה של המקבילה, יש לנו:

ההתנגדות המקבילה של המעגל נמצאת על ידי הוספת ההתנגדות המקבילה של המקביל להתנגדות R, כך שיש לנו:

IV) כעת יש לנו שלושה נגדי סדרה המשויכים במקביל לשני נגדי סדרה אחרים. בואו ונמצא תחילה את ההתנגדות המקבילה של כל סדרה:

כעת, נמצא את ההתנגדות המקבילה של המעגל על ​​ידי חישוב ההתנגדות המקבילה של המקבילה:

כעת, לאחר שמצאנו את ההתנגדות המקבילה לכל מעגל, עלינו לזהות מהו הגדול ביותר. להיות:

אנו מסיקים כי במעגל III, בעל ההתנגדות הגבוהה ביותר, תהיה לנו עוצמת הזרם הנמוכה ביותר.

חלופה: ג) III

2) האויב - 2018

יש דגים, כמו הפורקה, הצלופח החשמלי מהאמזונס, יכולים לייצר זרם חשמלי כאשר הם נמצאים בסכנה. בשר חזיר באורך של מטר אחד מייצר זרם של כ -2 אמפר ומתח של 600 וולט.

הטבלה מציגה את ההספק המשוער של ציוד חשמלי.

הציוד החשמלי שיש לו כוח דומה לזה שמפיק דגים בסכנת הכחדה זה הוא

א) מאוורר הפליטה.
ב) מחשב.
ג) שואב אבק.
ד) מנגל חשמלי.
ה) מייבש כביסה.

ראה תשובה

ראשית עלינו לברר מהו ערך העוצמה שמפיק הדג, לשם כך נשתמש בנוסחת העוצמה ונחליף את הערכים המוצגים:

בהשוואה לנתונים בטבלה, זיהינו שכוח זה שווה ערך למנגל חשמלי.

חלופה: ד) מנגל חשמלי.

3) PUC / RJ - 2018

במעגל חשמלי מותקנים שני נגדים זהים, של התנגדות R, במקביל ומחוברים, בסדרה, לסוללה ולנגד שלישי, זהה לקודמים. בתצורה זו, הזרם הזורם במעגל הוא אני₀. כאשר מחליפים את הנגד השלישי הזה בסדרה נגד אחר של 2R, הזרם החדש במעגל יהיה

שם₀
ב) 3I₀/5
ג) 3I₀/4
ד) אני₀/2
היי₀/4

ראה תשובה

במצב הראשון, ההתנגדות המקבילה תינתן על ידי:

במצב השני, התנגדות הנגד בסדרה משתנה ל- 2R, ולכן ההתנגדות המקבילה במצב חדש זה תהיה שווה ל:

מכיוון שלא חל שינוי בערך הסוללה שמזינה את המעגל, המתח זהה בשני המצבים. בהתחשב בחוק אוהם, יש לנו את השוויון הבא:

חלופה: ב) 3I₀/5

4) האויב - 2017

בחלק מהבתים משתמשים בגדרות מחשמלות כדי להרחיק פולשים פוטנציאליים. גדר מחשמלת עובדת עם הפרש פוטנציאל חשמלי של כ -10,000 וולט. כדי לא להיות קטלני, הזרם שניתן להעביר באמצעות אדם לא יכול להיות גדול מ- 0.01 A. ההתנגדות החשמלית לגוף בין הידיים והרגליים של האדם היא בסביבות 1 000 1.

כדי שהזרם לא יהיה קטלני לאדם הנוגע בגדר המחושמלת, מחולל המתח חייב להיות בעל התנגדות פנימית שהיא, ביחס לזו של גוף האדם:

א) כמעט אפס.
ב) שווה בערך.
ג) פי אלפי מונים.
ד) בסדר גודל גדול פי 10.
ה) בסדר גודל של פי 10 קטן יותר.

ראה תשובה

לשאלה זו נשתמש במשוואה של גנרטור, מכיוון שאנו רוצים להשוות את ההתנגדות הפנימית של הגנרטור עם ההתנגדות של גוף האדם. משוואה זו ניתנת על ידי:

להיות:

U: הפרש פוטנציאל המעגל (V)
ε: כוח אלקטרומוטיבי (V)
r: התנגדות גנרטור פנימי (Ω)
i: הנוכחי (A)

ניתן למצוא את הערך של U באמצעות חוק אוהם, כלומר U = R.i. שימו לב שהתנגדות זו היא של המעגל, שבמקרה זה שווה להתנגדות הגוף.

החלפת ערכי הבעיה במשוואת הגנרטור, יש לנו:

כעת עלינו לגלות כמה פעמים ההתנגדות הפנימית של הגנרטור חייבת להיות גדולה יותר מהתנגדות הגוף. בשביל זה בואו נחלק אחד את השני, כלומר:

לכן ההתנגדות הפנימית של הגנרטור צריכה להיות גדולה פי 1000 מהתנגדות הגוף של האדם.

חלופה: ג) פי אלפי מונים.

5) האויב - 2016

שלוש מנורות זהות היו מחוברות במעגל הסכמטי. לסוללה התנגדות פנימית זניחה, ולחוטים התנגדות אפסית. טכנאי ביצע ניתוח מעגלים לחיזוי הזרם החשמלי בנקודות: A, B, C, D ו- E; וסימנתי את הזרמים האלה אני_ה, אני_ב, אני_Ç, אני_ד היי_AND, בהתאמה.

הטכנאי הגיע למסקנה כי הרשתות בעלות אותו ערך הן

שם_ה = אני_AND היי_Ç = אני_ד.
ב) אני_ה = אני_ב = אני_AND היי_Ç = אני_ד.
ג) אני_ה = אני_ב, רק.
ד) אני_ה = אני_ב = אני_AND, רק.
היי_Ç = אני_ב, רק.

ראה תשובה

בתרשים להלן אנו מייצגים את הזרמים הזורמים בענפי המעגל השונים.

בעקבות התוכנית, אנו מבחינים כי אני_ה היי_ב הם אותו דבר ושאני_ç היי_ד הם גם אותו דבר.

חלופה: א) אני_ה = אני_AND היי_Ç = אני_ד

6) PPL Enem - 2016

התחשמלות היא תחושה הנגרמת על ידי מעבר זרם חשמלי דרך הגוף. ההשלכות של הלם נעות בין פחד פשוט למוות. מחזור המטענים החשמליים תלוי בהתנגדות החומר. לגוף האדם התנגדות זו נעה בין 1000 Ω כאשר העור רטוב, לבין 100 000 Ω כאשר העור יבש. אדם יחף, ששטף את ביתו במים, הרטיב את כפות רגליו ודרג בטעות על חוט חשוף, וסבל מפריקה חשמלית במתח של 120 וולט.

מהי העוצמה המרבית של הזרם החשמלי שעבר בגופו של האדם?

א) 1.2 mA
ב) 120 mA
ג) 8.3 א
ד) 833 א
ה) 120 ק"א

ראה תשובה

אנו רוצים לגלות את הזרם המרבי שעובר בגופו של האדם. שימו לב שיש לנו שני ערכי התנגדות, אחד לגוף היבש ואחד לגוף הרטוב.

הזרם המרבי, מכיוון שהאדם נמצא בגוף רטוב, יימצא בהתחשב בערך המינימלי שניתן עבור ההתנגדות, כלומר 1000 Ω.

בהתחשב בערך זה, נניח את החוק של אוהם:

חלופה: ב) 120 mA

7) Fuvest - 2010

מדידות חשמליות מצביעות על כך שלשטח כדור הארץ יש מטען חשמלי שלילי כולל של כ- 600,000 קולומבים. בסופות, קרניים טעונות חיובי, אף על פי שהן נדירות, יכולות להגיע אל פני האדמה. הזרם החשמלי של קרניים אלה יכול להגיע לערכים של עד 300,000 A. איזה חלק מהמטען החשמלי הכולל של כדור הארץ יכול להתקזז ברדיוס של 300,000 A ומשך 0.5 s?

א) 1/2
ב) 1/3
ג) 1/4
ד) 1/10
ה) 1/20

ראה תשובה

הערך הנוכחי נמצא על ידי יישום הנוסחה הבאה:

להיות:

i: הנוכחי (A)
ש: מטען חשמלי (C)
Δt: מרווח זמן

החלפת הערכים המצוינים, אנו מוצאים:

כדי לדעת את החלק של המטען החשמלי הכולל של כדור הארץ שניתן לפצות על ידי הרדיוס, בואו נעשה את הסיבה הבאה:

חלופה: ג) 1/4

למידע נוסף, ראה גם:

• איגוד הנגד - תרגילים
• איגוד המאמנים
• נוסחאות פיזיקה