Weerstand Vereniging Oefeningen (becommentarieerd)

Weerstanden zijn elementen van een elektrisch circuit die elektrische energie omzetten in warmte. Wanneer twee of meer weerstanden in een circuit verschijnen, kunnen ze in serie, parallel of gemengd worden gekoppeld.

Weerstand-associatievragen vallen vaak in de vestibulaire en het doen van oefeningen is een geweldige manier om uw kennis van dit belangrijke onderwerp van elektriciteit te controleren.

Opgeloste en becommentarieerde problemen

1) Vijand - 2018

Veel smartphones en tablets hebben geen toetsen meer nodig, omdat alle commando's gegeven kunnen worden door op het scherm zelf te drukken. Aanvankelijk werd deze technologie geleverd door resistieve schermen, in wezen gevormd door twee lagen geleidend materiaal die elkaar niet raken totdat iemand erop drukt, waardoor de totale weerstand van het circuit wordt aangepast aan het punt waar de Raak aan. De afbeelding is een vereenvoudiging van het circuit gevormd door de borden, waarbij A en B punten voorstellen waar het circuit kan worden gesloten door aanraking.

Wat is de equivalente weerstand in het circuit veroorzaakt door een aanraking die het circuit op punt A sluit?

a) 1,3 kΩ
b) 4,0 kΩ
c) 6,0 kΩ
d) 6,7 kΩ
e) 12,0 kΩ

Zie antwoord

Omdat alleen schakelaar A is aangesloten, werkt de weerstand die is aangesloten op de klemmen AB niet.

We hebben dus drie weerstanden, twee parallel en in serie met de derde, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding:

Laten we om te beginnen de equivalente weerstand van de parallelle binding berekenen, daarvoor beginnen we met de volgende formule:

De equivalente weerstand van de parallelle associatie is in serie verbonden met de derde weerstand. Daarom kunnen we de equivalente weerstand van deze associatie berekenen door te doen:

R_{gelijk aan} = R_parallel + R3

Als we de weerstandswaarden vervangen, hebben we:

R_{gelijk aan} = 2 + 4 = 6 kΩ

Alternatief: c) 6,0 kΩ

2) Fuvest - 2018

Momenteel worden LED's (Light Emitting Diode) gebruikt in huisverlichting. LED's zijn halfgeleiderapparaten die elektrische stroom slechts in één richting geleiden. In de afbeelding is er een 8 W LED (L) stroomkring, die werkt op 4 V, gevoed door een 6 V (F) bron.

De weerstandsweerstandswaarde (R), in Ω, die nodig is om de LED op zijn nominale waarden te laten werken, is ongeveer

a) 1,0.
b) 2.0.
c) 3.0.
d) 4.0.
e) 5.0.

Zie antwoord

We kunnen de LED-weerstandswaarde berekenen via de vermogensformule, dat wil zeggen:

Ter vervanging van de waarden die in de vraag worden aangegeven, hebben we:

De stroom door het circuit kan worden gevonden door de wet van de 1e Ohm toe te passen, dat wil zeggen:

U = R. ik

Dus, als we de stroom berekenen die door de LED gaat, vinden we:

Omdat de LED en weerstand in serie zijn gekoppeld, is de stroom door de LED in het hele circuit hetzelfde.

Hiermee kunnen we de equivalente weerstand van het circuit vinden, rekening houdend met de waarde van de spanning van de bron en de stroom van het circuit, dat wil zeggen:

Om de weerstandswaarde te vinden, past u gewoon de formule toe voor de equivalente weerstand van een serieschakeling, dat wil zeggen:

R_{gelijk aan} = R + R_LED

Als we de waarden vervangen, hebben we:

3 = R + 2
R = 3 - 2 = 1

Alternatief: a) 1.0.

3) Unicamp - 2018

In de afgelopen jaren zijn exotische materialen, bekend als topologische isolatoren, het onderwerp geworden van intensief wetenschappelijk onderzoek over de hele wereld. Op een vereenvoudigde manier worden deze materialen gekenmerkt door elektrische isolatoren aan de binnenkant, maar geleiders aan hun oppervlak. Dus als een topologische isolator wordt onderworpen aan een potentiaalverschil U, hebben we een weerstand effectief op het oppervlak anders dan de weerstand van het volume, zoals weergegeven door het equivalente circuit in de afbeelding balg. In deze situatie is de reden: tussen huidige i_zo die door het geleidende gedeelte op het oppervlak gaat en de stroom i_v dat het isolerende gedeelte in het materiaal kruist, is de moeite waard

a) 0,002.
b) 0,2.
c) 100.2.
d) 500.

Zie antwoord

De weerstanden R_v en R_zo parallel zijn gekoppeld. Bij dit type associatie worden alle weerstanden onderworpen aan hetzelfde potentiaalverschil U.

De intensiteit van de stroom die door elke weerstand gaat, zal echter anders zijn, omdat de weerstandswaarden anders zijn. Dus, volgens de 1e wet van Ohm hebben we:

U = R_zo.ik_zo en U = R_v.ik_v

Als we de vergelijkingen gelijkstellen, vinden we:

isoleren i_v en ter vervanging van de weerstandswaarden hebben we:

Om de waarde van de verhouding F te vinden, vervangen we i_v door de gevonden uitdrukking, dat wil zeggen:

Alternatief: d) 500.

4) UFRGS - 2018

Een spanningsbron waarvan de elektromotorische kracht 15 V is, heeft een interne weerstand van 5. De bron is in serie geschakeld met een gloeilamp en een weerstand. Er worden metingen uitgevoerd en er wordt geverifieerd dat de elektrische stroom die door de weerstand gaat 0,20 A is en dat het potentiaalverschil in de lamp 4 V is. In dit geval zijn de elektrische weerstanden van de lamp en de weerstand respectievelijk

a) 0,8 en 50 .
b) 20 en 50 Ω.
c) 0,8 en 55 .
d) 20 en 55 Ω.
e) 20 en 70 Ω.

Zie antwoord

In serieassociatie is de stroom die door het circuit gaat hetzelfde, dus de stroom van 0,20 A gaat ook door de lamp. Dus, als we de wet van Ohm toepassen, hebben we:

We kunnen de waarde van het potentiaalverschil tussen de circuitterminals berekenen via de generatorvergelijking, dat wil zeggen:

Het potentiaalverschil tussen de lampklemmen is gelijk aan 4 V en sd. van het hele circuit is gelijk aan 14 V. Dus op de weerstandsklemmen is het potentiaalverschil gelijk aan 10 V (14-4).

Nu we de waarde van d.d.p. op de weerstand kunnen we de wet van Ohm toepassen:

Alternatief: b) 20 Ω en 50 Ω.

5) PUC/RJ-2018

Een circuit heeft 3 identieke weerstanden, waarvan er twee parallel aan elkaar zijn geplaatst en in serie zijn geschakeld met de derde weerstand en met een 12V-bron. De stroom die door de bron vloeit is 5,0 mA. Wat is de weerstand van elke weerstand, in kΩ?

a) 0,60
b) 0,80
c) 1.2
d) 1.6
e) 2.4

Zie antwoord

Omdat we de waarde van de spanning aan de klemmen van het circuit kennen en de stroom die er doorheen gaat, kunnen we de waarde van de equivalente weerstand berekenen door de wet van Ohm toe te passen, dat wil zeggen:

U = R. ik

Door de waarden te vervangen en gezien het feit dat 5,0 mA gelijk is aan 0,005 A, hebben we:

De equivalente weerstand van het circuit is gelijk aan de som van de equivalente weerstand van de associatie parallel met de derde weerstand in serie.

We moeten dus de equivalente weerstandswaarde van de parallel vinden, daarvoor zullen we de volgende formule toepassen:

Op deze manier kunnen we de waarde van elke weerstand berekenen uit de equivalente weerstandswaarde van het circuit, dat wil zeggen:

Alternatief: d) 1.6

6) PUC/SP - 2018

Twee elektrische weerstanden, van weerstanden R_DE en R_B, 500 kWh energie opwekken, indien parallel gekoppeld en onderworpen aan een elektrische spanning van 100 V, gedurende 100 ononderbroken uren. Deze zelfde weerstanden, wanneer ze in serie zijn gekoppeld en gedurende dezelfde tijd aan dezelfde spanning worden onderworpen, genereren 125 kWh aan energie.

Bepaal, in ohm, de waarden van R_DE en R_Brespectievelijk:

a) 4 en 8.
b) 2 en 8.
c) 2 en 4.
d) 4 en 4.

Zie antwoord

Elektrische energie wordt gegeven door de formule E = P. t, waarbij P elektrisch vermogen is en t tijd. De potentie kan op zijn beurt worden gevonden door de uitdrukking . Daarom kunnen we de energie schrijven als:

Op deze manier vervangen we de waarden voor elke associatie. In de parallelle associatie hebben we:

In serieassociatie is de equivalente weerstand gelijk aan:

Nu we de waarde van de equivalente weerstanden in elk van de associaties kennen, kunnen we de waarde van de weerstanden R berekenen_DE en R_B het toepassen van de equivalente weerstandsformule.

Op de Serie:

parallel:

R. vervangen_DE in deze uitdrukking hebben we:

Als we deze vergelijking van de 2e graad oplossen, vinden we dat R_B = 4 Ω. Deze waarde vervangen om de waarde van R. te vinden_DE:

R_DE = 8 - R_B
R_DE = 8 - 4 = 4 Ω

Alternatief: d) 4 en 4.

7) Vijand - 2017

Zekering is een overstroombeveiliging in circuits. Wanneer de stroom die door dit elektrische onderdeel gaat, groter is dan de maximale nominale stroom, springt de zekering door. Op deze manier wordt voorkomen dat de hoge stroom de circuitapparaten beschadigt. Neem aan dat het getoonde elektrische circuit wordt gevoed door een U-spanningsbron en dat de zekering een nominale stroom van 500 mA ondersteunt.

Wat is de maximale waarde van spanning U zodat de zekering niet doorbrandt?

a) 20 V
b) 40 V
c) 60V
d) 120V
e) 185 V

Zie antwoord

Laten we het opnieuw tekenen om het circuit beter te visualiseren. Om dit te doen, noemen we elk knooppunt in het circuit. We kunnen dus identificeren wat voor soort associatie er bestaat tussen weerstanden.

Als we het circuit observeren, identificeren we dat we tussen de punten A en B twee parallelle takken hebben. Op deze punten is het potentiaalverschil hetzelfde en gelijk aan het totale potentiaalverschil van het circuit.

Op deze manier kunnen we het potentiaalverschil in slechts één tak van het circuit berekenen. Laten we dus de tak kiezen die de zekering bevat, want in dit geval kennen we de stroom die er doorheen gaat.

Merk op dat de maximale stroom die door de zekering kan lopen gelijk is aan 500 mA (0,5 A) en dat deze stroom ook door de 120 Ω-weerstand zal lopen.

Op basis van deze informatie kunnen we de wet van Ohm toepassen om het potentiaalverschil in dit gedeelte van het circuit te berekenen, dat wil zeggen:

u_BC = 120. 0,5 = 60V

Deze waarde komt overeen met d.d.p. tussen de punten A en C wordt daarom ook de weerstand van 60 aan deze spanning onderworpen, omdat deze parallel aan de weerstand van 120 is gekoppeld.

Het kennen van de d.d.p. dat de 120 Ω-weerstand wordt onderworpen, kunnen we de stroom berekenen die er doorheen gaat. Laten we daarvoor nogmaals de wet van Ohm toepassen.

Dus de stroom die door de weerstand van 40 gaat, is gelijk aan de som van de stroom die door de weerstand van 120 gaat en die door de weerstand van 60, dat wil zeggen:

i´ = 1 + 0,5 = 1,5 A

Met deze informatie kunnen we de d.d.p. tussen de weerstandsklemmen van 40.. Dus we hebben:

u_CB = 1,5. 40 = 60V

Om de maximale spanning te berekenen zodat de zekering niet doorbrandt, hoeft u alleen de som van U. te berekenen_BC met jou_CB, daarom:

U = 60 + 60 = 120 V

Alternatief: d) 120 V

Voor meer informatie, zie ook

• Elektrische weerstand
• Elektrisch circuit
• Potentieel verschil
• Elektrische stroom
• Elektrische stroomoefeningen
• Vereniging van Trainers
• Elektriciteit
• Geleiders en isolator
• De wetten van Kirchhoff
• Fysische formules
• Natuurkunde in Enem