Elektrický prúd predstavuje množstvo náboja, ktoré prechádza vodičom za jednotku času. Jednotkou elektrického prúdu v medzinárodnom systéme je ampér (A).
Pri výpočtoch elektrických obvodov musíme často počítať prúd prechádzajúci ich svorkami. Byť veľmi nabitým obsahom na prijímacích skúškach na univerzitu.
Nenechajte si ujsť príležitosť skontrolovať svoje vedomosti vyskúšaním cvičení uvedených nižšie a vykonaním navrhovaných uznesení.
Vyriešené a komentované problémy
1) UERJ - 2019
Identické ohmické rezistory boli skombinované do štyroch rôznych obvodov a boli vystavené rovnakému napätiu UA, B. Pozrite sa na schémy:
Za týchto podmienok sa elektrický prúd s menšou intenzitou vytvorí v nasledujúcom obvode:
tam
b) II
c) III
d) IV
Pretože rezistory sú ohmické, môžeme použiť Ohmov zákon v 4 navrhovaných obvodoch, to znamená:
UA, B = Rekv.i
Pri analýze tohto vzťahu sme dospeli k záveru, že ak je napätie na svorkách AB rovnaké pre všetky obvody, potom bude mať ten s najvyšším ekvivalentným odporom menší prúd.
Preto musíme vypočítať ekvivalentný odpor v každom obvode.
I) Máme štyri paralelne spojené rezistory. Týmto spôsobom bude nájdený ekvivalentný odpor vykonaním:
II) V tomto obvode sú rezistory združené do série a paralelne (zmiešané združenie). Máme tri vetvy, pričom v každej vetve sú dva sériovo zapojené rezistory.
Začneme hľadaním ekvivalentného odporu série. Takže máme:
Týmto spôsobom môže byť obvod nahradený paralelným obvodom s odporom 2R v každej z 3 vetiev.
Teraz môžeme vypočítať ekvivalentný odpor paralelného združenia, ktorým bude ekvivalentný odpor obvodu:
III) Toto je tiež zmiešaný obvod s dvoma rezistormi zapojenými paralelne a v sérii s tretím rezistorom.
Nájdením ekvivalentného odporu paralely máme:
Ekvivalentný odpor obvodu sa zistí pripočítaním ekvivalentného odporu rovnobežného s odporom R, takže máme:
IV) Teraz máme k dispozícii tri sériové rezistory paralelne spojené s dvoma ďalšími sériovými rezistormi. Najprv nájdeme ekvivalentný odpor každej série:
Teraz nájdeme ekvivalentný odpor obvodu výpočtom ekvivalentného odporu paralelky:
Teraz, keď sme našli ekvivalentné odpory pre každý obvod, musíme zistiť, ktorý je najväčší. Byť:
Dospeli sme k záveru, že v obvode III, ktorý má najvyšší odpor, budeme mať najnižšiu intenzitu prúdu.
Alternatíva: c) III
Niektoré ryby, napríklad poraquê, elektrický úhor z Amazónie, môžu v prípade nebezpečenstva produkovať elektrický prúd. Ohrozené bravčové mäso dlhé 1 meter produkuje prúd okolo 2 ampérov a napätie 600 voltov.
Tabuľka zobrazuje približný výkon elektrického zariadenia.
Elektrické zariadenie, ktoré má výkon podobný energii, ktorú produkujú tieto ohrozené ryby, je
a) Odťahový ventilátor.
b) počítač.
c) vysávač.
d) elektrický gril.
e) sušička bielizne.
Najprv musíme zistiť, akú hodnotu potencie vytvárajú ryby, preto použijeme vzorec potencie a nahradíme uvedené hodnoty:
Pri porovnaní s údajmi v tabuľke sme zistili, že táto sila je ekvivalentná elektrickému grilovaniu.
Alternatíva: d) elektrický gril.
V elektrickom obvode sú paralelne nainštalované dva identické odpory s odporom R a zapojené do série k batérii a tretiemu rezistoru, identickému s predchádzajúcimi. V tejto konfigurácii je prúd pretekajúci obvodom ja0. Pri výmene tohto tretieho odporu v sérii za iný odpor 2R bude nový prúd v obvode
tam0
b) 3I0/5
c) 3I0/4
d) Ja0/2
Ahoj0/4
V prvej situácii bude ekvivalentný odpor daný:
V druhej situácii sa odpor rezistora v sérii zmení na 2R, takže ekvivalentný odpor v tejto novej situácii bude rovný:
Pretože nedošlo k zmene hodnoty batérie, ktorá napája obvod, potom je napätie v oboch situáciách rovnaké. Vzhľadom na Ohmov zákon máme nasledujúce rovnosti:
Alternatíva: b) 3I0/5
V niektorých domoch sa na zabránenie potenciálnym votrelcom používajú elektrifikované ploty. Elektrifikovaný plot pracuje s rozdielom elektrického potenciálu približne 10 000 V. Aby nebol smrteľný, prúd, ktorý je možné preniesť cez človeka, nesmie byť väčší ako 0,01 A. Elektrický odpor tela medzi rukami a nohami človeka je rádovo 1 000 Ω.
Aby prúd nebol smrteľný pre osobu dotýkajúcu sa elektrifikovaného plotu, musí mať generátor napätia vnútorný odpor, ktorý je vo vzťahu k odporu ľudského tela:
a) prakticky nulové.
b) približne rovnaké.
c) tisíckrát väčšie.
d) rádovo 10-krát väčšie.
e) rádovo 10-krát menšie.
Pre túto otázku použijeme rovnicu generátora, pretože chceme porovnať vnútorný odpor generátora s odporom ľudského tela. Táto rovnica je daná vzťahom:
Byť:
U: rozdiel potenciálov obvodu (V)
ε: elektromotorická sila (V)
r: vnútorný odpor generátora (Ω)
i: prúd (A)
Hodnota U sa dá zistiť pomocou Ohmovho zákona, tj U = R.i. Upozorňujeme, že tento odpor je odporom obvodu, ktorý sa v tomto prípade rovná odporu tela.
Dosadením problémových hodnôt do rovnice generátora máme:
Teraz musíme zistiť, koľkokrát musí byť vnútorný odpor generátora väčší ako odpor tela. Z tohto dôvodu poďme jeden po druhom vydeliť, to znamená:
Preto by mal byť vnútorný odpor generátora asi 1 000-krát väčší ako odpor tela osoby.
Alternatíva: c) tisíckrát väčšie.
Do schematického obvodu boli zapojené tri rovnaké žiarovky. Batéria má zanedbateľný vnútorný odpor a vodiče majú nulový odpor. Technik vykonal analýzu obvodu na predpovedanie elektrického prúdu v bodoch: A, B, C, D a E; a označil tieto prúdy ITHE, JaB, JaÇ, JaD AhojA, resp.
Technik dospel k záveru, že reťaze, ktoré majú rovnakú hodnotu, sú
tamTHE = JaA AhojÇ = JaD.
b) JaTHE = JaB = JaA AhojÇ = JaD.
c) JaTHE = JaB, iba.
d) JaTHE = JaB = JaA, iba.
AhojÇ = JaB, iba.
Na nižšie uvedenom diagrame predstavujeme prúdy, ktoré pretekajú rôznymi vetvami obvodu.
Podľa schémy sledujeme, že ITHE AhojB sú rovnaké a že jaç AhojD sú tiež rovnaké.
Alternatíva: a) ITHE = JaA AhojÇ = JaD
6) Enem PPL - 2016
Úraz elektrickým prúdom je pocit spôsobený prechodom elektrického prúdu telom. Dôsledky šoku siahajú od jednoduchého vydesenia až po smrť. Cirkulácia elektrických nábojov závisí od odporu materiálu. Pre ľudské telo sa tento odpor pohybuje od 1 000 Ω, keď je pokožka vlhká, do 100 000 Ω, keď je pokožka suchá. Bosý človek, ktorý si umýval dom vodou, namočil nohy a nešťastnou náhodou šliapol na holý drôt a utrpel elektrický výboj pri napätí 120 V.
Aká je maximálna intenzita elektrického prúdu, ktorý prešiel telom osoby?
a) 1,2 mA
b) 120 mA
c) 8,3 A
d) 833 A
e) 120 kA
Chceme objaviť maximálny prúd, ktorý preteká telom človeka. Upozorňujeme, že máme dve hodnoty odporu, jednu pre suché telo a jednu pre mokré telo.
Maximálny prúd, keďže je človek vo vlhkom tele, zistíme pri zohľadnení minimálnej hodnoty odporu, tj. 1000 Ω.
Vzhľadom na túto hodnotu použijeme Ohmov zákon:
Alternatíva: b) 120 mA
7) Fuvest - 2010
Elektrické merania ukazujú, že zemský povrch má celkový negatívny elektrický náboj približne 600 000 coulombov. V búrkach sa môžu kladne nabité lúče, hoci sú zriedkavé, dostať na zemský povrch. Elektrický prúd týchto lúčov môže dosiahnuť hodnoty až 300 000 A. Aký zlomok z celkového elektrického náboja Zeme je možné vyrovnať polomerom 300 000 A a trvaním 0,5 s?
a) 1/2
b) 1/3
c) 1/4
d) 1/10
e) 1/20
Aktuálna hodnota sa zistí pomocou nasledujúceho vzorca:
Byť:
i: prúd (A)
Otázka: elektrický náboj (C)
Δt: časový interval (intervaly)
Nahradením uvedených hodnôt nájdeme:
Aby sme poznali zlomok celkového elektrického náboja Zeme, ktorý by sa dal kompenzovať polomerom, urobme nasledujúci dôvod:
Alternatíva: c) 1/4
Ak sa chcete dozvedieť viac, prečítajte si tiež:
- Asociácia rezistorov - cvičenia
- Asociácia trénerov
- Fyzikálne vzorce