PRĄD ELEKTRYCZNY.

Zadanie 1.

Znaleźć, przy jakim oporze zewnętrznym obwodu moc, wydzielona przez źródło prądu w obwodzie zewnętrznym jest maksymalna oraz jakie jest wtedy natężenie prądu.

Zadanie 2.

Jeżeli do amperomierza o zakresie I₂=2A dołączyć bocznik o oporze r=0,5Ω, to zakres skali amperomierza wzrośnie 10 razy. Wyznaczyć jaki dodatkowy opór trzeba przyłączyć do tego amperomierza, aby można go było stosować jako woltomierz do pomiaru napięcia 220V?

Zadanie 3.

W obwodzie przedstawionym na rysunku dane są: siły elektromotoryczne ogniw E₁ i E₂ oraz ich opory wewnętrzne r₁ i r₂. Obliczyć różnicę potencjałów między punktami A i B. Jaki warunek muszą spełniać podane wartości aby różnica ta była równa 0?

Zadanie 4.

Jednorodny pierścień przewodzący włączono do obwodu, w którym przepływa prąd o natężeniu I=9A. Styki elektryczne dzielą długość pierścienia w stosunku 1:2, przy czym w pierścieniu wydziela się moc 108W. Jaka moc wydzieliłaby się w pierścieniu przy tym samym natężeniu prądu w obwodzie zewnętrznym, gdyby styki były umieszczone na osi symetrii pierścienia.

Zadanie 5.

Dwa jednakowe oporniki, każdy o oporze r=25Ω, opór R=50Ω oraz dwa kondensatory o pojemności C=57μF każdy, połączono według niżej podanego schematu. Obliczyć siłę elektromotoryczną źródła prądu, jeśli ładunek na kondensatorze wynosi q=1,1⋅10^-4C. Opór wewnętrzny źródła oraz opory przewodników łączących pominąć.

Zadanie 6.

Bieguny ogniwa połączono oporem R₁=4Ω, a następnie oporem R₂=9Ω. Obliczyć opór wewnętrzny ogniwa jeżeli moc wydzielona w obwodzie zewnętrznym w obu przypadkach jest jednakowa.

Zadanie 7.

W obwód prądu przedstawiony na rysunku włączono woltomierz o zakresie 100V. Natężenie prądu płynącego przez woltomierz przy maksymalnym wychyleniu wskazówki wynosi 1mA. Obliczyć błąd względny pomiaru napięcia spowodowany skończona wartością oporu woltomierza. Siła elektromotoryczna źródła E=60V, opór R=100kΩ, a opór wewnętrzny źródła pomijamy.

Zadanie 8.

Ogniwo o sile elektromotorycznej E=12V i oporze wewnętrznym r=1Ω spięto dwoma oporami r₁=6Ω i r₂=3Ω połączonymi równolegle. Wyznaczyć spadek potencjału na oporach i natężenie prądu w każdym z nich.

Zadanie 9.

W obwodzie przedstawionym na rysunku opory woltomierzy wynoszą: R₁=3kΩ, R₂=2kΩ, a opory R₃ i R₄ są odpowiednio równe 3kΩ oraz 2kΩ. Siła elektromotoryczna E=200V,a opór wewnętrzny pomijamy. Co wskażą woltomierze V_a i V_b gdy:

a) klucz K będzie otwarty,

b) klucz K będzie zamknięty.

Zadanie 10.

Jeden z dwóch grzejników elektrycznych włączony do sieci pobiera moc P₁=1200W. Drugi zaś włączony do tej samej sieci pobiera moc P₂=1500W. Oblicz moc pobieraną przez oba grzejniki razem połączone szeregowo i włączone do tej sieci.

Zadanie 11.

Dany jest obwód:

E, r_w, R₁, R₂, R₃ i C są znane. Oblicz napięcie na kondensatorze.

Zadanie 12.

Dany jest obwód jak na rysunku. "Z" jest źródłem prądu o sile elektromotorycznej E=10V i r_w=2Ω. Obliczyć moc pobieraną w obwodzie zewnętrznym przez opór R=10Ω.

Zadanie 13.

Siła elektromotoryczna ogniwa wynosi E=1,08V, a jego opór wewnętrzny r_w=0,6Ω. Obliczyć natężenie prądu i spadek potencjału w przewodniku o oporze r₁=2Ω łączącym elektrody baterii składającej się z trzech takich ogniw gdy:

a/ wszystkie ogniwa połączone są szeregowo;

b/ wszystkie ogniwa połączone są równolegle;

c/ dwa ogniwa są połączone równolegle a następnie szeregowo z trzecim.

Zadanie 14.

Opór drutu grzejnego wynosi R1=24Ω. W którym przypadku można uzyskać więcej ciepła: czy wówczas, gdy zostanie nawinięta z tego drutu jedna spirala grzejna, czy też gdy nawiniemy dwie jednakowe spirale. W obu przypadkach spirale zostaną włączone do sieci o napięciu V=110V.

Zadanie 15.

Żarówka z włóknem wolframowym pobiera moc P_o=50W przy normalnym świeceniu, gdy temperatura jej włókna wynosi t=2500^oC. Jaką moc pobiera żarówka w pierwszej chwili po przyłączeniu do źródła napięcia, gdy włókno ma temperaturę pokojową t_o=20^oC. Współczynnik temperaturowy oporu wolframu wynosi α=0,0015K^-1.

Zadanie 16.

Ogniwa A i B połączono szeregowo tak, że biegun dodatni A był połączony 1) z biegunem ujemnym B, 2) z biegunem dodatnim B. Amperomierz włączony do obwodu wykazał odpowiednio natężenia prądu: I₁=2,4A oraz I₂=0,6A. Kierunek prądu w obu przypadkach był taki sam. Obliczyć stosunek sił elektromotorycznych ogniw A i B zakładając, że opór obwodu nie ulega zmianie.

Zadanie 17.

Kondensator płaski i opór R=4,5Ω połączono ze sobą równolegle i dołączono do źródła prądu stałego. Odległość między okładkami kondensatora wynosi d=2mm, a natężenie pola elektrycznego w kondensatorze E=22,5⋅10²V/m. Oblicz siłę elektromotoryczną źródła jeśli wiadomo, że jego opór wewnętrzny r=0,5Ω.

Zadanie 18.

Amperomierz połączony z biegunami ogniwa o sile elektromotorycznej E=1,6V i oporze wewnętrznym r=0.2Ω wskazuje natężenie prądu I=4A. Jakie będzie wskazanie amperomierza jeżeli nie odłączając go od ogniwa włączymy równolegle do niego opornik o oporze R=0,1Ω? Przyjąć, ze siła elektromotoryczna ogniwa nie ulega zmianie.

Zadanie 19.

Dwa jednakowe ogniwa o oporze wewnętrznym r każde zasilają żarówkę. Obliczyć jej opór jeżeli wiadomo, że moc pobierana przez żarówkę jest taka sama zarówno przy szeregowym jak i równoległym połączeniu ogniw.

Zadanie 20.

Czajnik elektryczny zawiera dwie spirale grzejne o oporze r=4Ω każda. Czajnik jest zasilany z baterii o sile elektromotorycznej E=12V. Czas zagotowania tej samej masy wody przy szeregowym połączeniu obu spiral jest taki sam, jak przy połączeniu równoległym. Obliczyć natężenie prądu, który przepływa przez baterię przy jej zwarciu.

Zadanie 21.

Ogniwo tworzy z oporem zewnętrznym R₁=3,75Ω obwód zamknięty, w którym płynie prąd o natężeniu I₁=0,5A. Jeżeli opór zewnętrzny zwiększymy o wartość R₂=4,75Ω, to natężenie prądu w obwodzie zmniejszy się do I₂=0,4A. Obliczyć siłę elektromotoryczną i opór ogniwa.

Zadanie 22.

W oporniku dołączonym do baterii złożonej z pięciu szeregowo połączonych ogniw, każde o sile elektromotorycznej E=1,4V i oporze wewnętrznym r₁=0,3Ω, wydziela się moc P=8W. Obliczyć natężenie prądu płynącego w obwodzie.

Zadanie 23.

Obliczyć napięcie wskazywane przez woltomierz dołączony do oporu R wg podanego schematu. Dane: siła elektromotoryczna każdego ogniwa E=2V, opór wewnętrzny każdego ogniwa R=0,8Ω oraz R₁=0,7Ω i R₂=0,9Ω. Przyjąć opór woltomierza za nieskończenie duży.

Zadanie 24.

Dwa oporniki o oporach R₁ i R₂ połączone równolegle dołączono do ogniwa o oporze wewnętrznym r. Obliczyć siłę elektromotoryczną ogniwa, jeżeli moc wydzielona w oporniku R₁ wynosi P.

Zadanie 25.

W obwodzie przedstawionym na rysunku amperomierz wskazuje natężenie prądu i=3A, zaś woltomierz napięcie U=12V. Obliczyć wartości oporów 1 i 2 wiedząc, że opór 2 jest dwukrotnie większy od oporu 1.

Zadanie 26.

Przewodnik aluminiowy o masie m i długości l połączono z ogniwem o sile elektromotorycznej E i oporze wewnętrznym r. Obliczyć natężenie prądu płynącego w obwodzie. Oporność właściwa aluminium wynosi ρ, a gęstość aluminium wynosi d.

Zadanie 27.

Pewną ilość wody ogrzano od temperatury pokojowej do temperatury wrzenia za pomocą grzałki elektrycznej o oporze R=100Ω. Przy napięciu U₁=100V ogrzewanie trwało t₁=40 min. Obliczyć czas, po którym nastąpiłoby wrzenie wody przy napięciu U₂=90V. Zakładamy, że opór nie zmienia się z temperaturą, a straty ciepła w obu przypadkach wynoszą k=1J/s.

Zadanie 28.

Mamy do dyspozycji żarówki przystosowane do napięcia U=100V, z których każda pobiera moc M=50W. Ile równolegle włączonych żarówek może świecić pełną jasnością przy zasilaniu ich z baterii o sile elektromotorycznej E=120V i oporze wewnętrznym r=10Ω?

Zadanie 29.

Akumulator o pomijalnie małym oporze wewnętrznym połączono kolejno z oporem R₁, a następnie z oporem R₂. W pierwszym przypadku popłynął prąd o natężeniu I₁=6A, a w drugim prąd o natężeniu I₂=3A. Obliczyć natężenie prądu, który popłynie po dołączeniu do akumulatora układu oporów R₁ i R₂ połączonych szeregowo.

Zadanie 30.

W jaki sposób i jaki opornik należy dołączyć do amperomierza o zakresie pomiarowym 10 μA i o oporze wewnętrznym 8 kΩ, aby móc zmierzyć nim prądy o natężeniach dochodzących do 100 mA?

Zadanie 31.

W jaki sposób i jaki opornik należy dołączyć do woltomierza o zakresie pomiarowym 100 mV i o oporze wewnętrznym 20 Ω, aby móc zmierzy_ nim napięcia dochodzące do 100 V ?

---