Ten dział poświęciliśmy prądowi elektrycznemu. Opisaliśmy dokładnie to zjawisko, zdefiniowaliśmy natężenie prądu i jego jednostkę – amper. Zwróciliśmy uwagę na napięcie elektryczne, które jest niezbędne do powstania prądu. Sformułowaliśmy podstawowe prawo przepływu prądu – prawo Ohma – i zdefiniowaliśmy pojęcie oporu elektrycznego. Pokazaliśmy jak budować proste obwody elektryczne, tworzyć i interpretować ich schematy, a także jak posługiwać się miernikiem uniwersalnym, który może pełnić funkcję amperomierza lub woltomierza. Przybliżyliśmy ci pojęcie energii elektrycznej, czyli pracy prądu elektrycznego, oraz jego mocy oraz jak obliczać te wielkości zarówno w jednostkach układu SI, jak i tych spoza tego układu, ale stosowanych powszechnie w Polsce.
R1Cqx0v7oDcM3
Zdjęcie przedstawia Noc, panorama Nowego Jorku. Niebo pochmurne, całe poprzecinane błyskawicami odległej burzy.
Wyładowania atmosferyczne nad miastem
Źródło: dostępny w internecie: https://www.pixabay.com, domena publiczna.
Natężenie prądu elektrycznego
Rf190hMvHEMrt
Uproszczony rysunek symbolizujący mikroskopowy obraz prądu elektrycznego. Na białym tle narysowano leżący przezroczysty walec o niebieskich krawędziach. Wysokość walca jest około pięciu razy większa niż średnica jego podstawy. W środku walca narysowano szare koło o niebieskich krawędziach, symbolizujących stykanie się koła z powierzchnią walca. Od koła poprowadzono w dół i lekko w prawo odcinek, kończący się na podpisie: przekrój poprzeczny przewodnika. W środku walca narysowano dużo niebieskich kropek, od których w prawą stronę odchodzą wektory. Groty wektorów skierowane w prawą stronę (w niebieskich kropkach mają punkty przyłożenia). Od trzech losowych, niebieskich punktów poprowadzono w stronę lewego dolnego rogu rysunku niebieskie odcinki, stykające się na końcu. Stykają się przy podpisie: poruszające się w jednym kierunku nośniki ładunku.
Na rysunku nie pokazano ruchu chaotycznego elektronów a jedynie ruch ukierunkowany
Źródło: ContentPlus, licencja: CC BY 3.0.
Prąd elektryczny – uporządkowany (ukierunkowany) ruch cząstek obdarzonych ładunkiem elektrycznym, nazywanych nośnikami prądu. W metalach nośnikami prądu są elektrony.
Natężenie prądu – ilość ładunku przeniesiona przez poprzeczny przekrój przewodnika w ciągu jednej sekundy. Natężenie prądu obliczamy za pomocą wzoru:
gdzie: – natężenie prądu elektrycznego; – wartość ładunku, który przepłynął przez poprzeczny przekrój przewodnika; – czas, w którym ten ładunek przepłynął przez poprzeczny przekrój przewodnika.
Jednostką natężenia prądu w układzie SI jest amper (symbol ). W przewodniku płynie prąd o wartości jednego ampera (), jeśli w ciągu jednej sekundy () przez przekrój tego przewodnika przepływa ładunek o wartości jednego kulomba ():
Natężenie prądu mierzy się amperomierzem lub miernikiem uniwersalnym ustawionym na tryb pracy amperomierza.
Amperomierz łączymy szeregowo z tym elementem obwodu, w którym chcemy zmierzyć natężenie prądu.
Prąd stały to prąd, który ma stałą wartość natężenia i niezmienny kierunek przepływu.
Napięcie elektryczne
R1bKQvz5udub3
Ilustracja przedstawia Na białym tle żółty trójkąt o grubej, czarnej krawędzi. W środku znaku czarny symbol błyskawicy, zakończony u dołu grotem.
Symbol wysokiego napięcia elektrycznego
Źródło: ContentPlus, licencja: CC BY 3.0.
Napięcie elektryczne między dwoma punktami – czynnik wywołujący przepływ prądu. Wartość napięcia równa jest pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku jednostkowego między tymi punktami przewodnika.
Źródłami napięcia stałego są baterie (akumulatory), które zamieniają energię reakcji chemicznych w energię elektryczną (ładunki ujemne rozdzielane są od dodatnich w wyniku reakcji chemicznych).
Jednostką napięcia elektrycznego w układzie SI jest wolt (symbol ).
Napięcie między dwoma punktami obwodu wynosi jeden wolt (), jeśli aby przemieścić między nimi ładunek jednego kulomba () trzeba wykonać pracę o wartości jednego dżula ():
Napięcie elektryczne mierzymy woltomierzem lub miernikiem uniwersalnym ustawionym na tryb pracy woltomierza.
Woltomierz łączymy równolegle z tym elementem obwodu, na końcach którego chcemy zmierzyć napięcie.
Prawo Ohma
RHCoWHqhspULt
Rysunek ilustrujący w sposób zabawny ale poprawny merytorycznie treść prawa Ohma. Na białym tle narysowano szary prostokąt, leżący na dłuższym boku. Prostokąt w środku ma wcięcie. Wygląda przez to, jak położona klepsydra. Przy prostokącie trzej chłopcy w brązowych czapkach z daszkiem. Chłopiec ubrany na fioletowo, z napisem na bluzce "AMP" jest przeciskany przez przewężenie prostokąta. Ręce ma z prawej strony od przewężenia, a nogi z lewej. Od strony nóg pcha go chłopiec ubrany na zielono, z napisem "VOLT" na bluzce, a chłopiec ubrany na niebiesko, z napisem "OHM" na bluzce trzyma linę, ciasno zaciśniętą wokół pasa fioletowego chłopca i przewężenia klepsydry.
Rysunek ilustrujący treść prawa Ohma
Źródło: ContentPlus, licencja: CC BY 3.0.
Prawo Ohma: Natężenie prądu jest wprost proporcjonalne do napięcia przyłożonego do końców przewodnika, co możemy zapisać wzorem:
lub
gdzie to opór przewodnika.
Opór elektryczny jest wielkością charakterystyczną przewodnika; zależy od jego długości, grubości (pola przekroju poprzecznego przewodnika) oraz rodzaju materiału, z którego został wykonany przewodnik.
Jednostką oporu elektrycznego w układzie SI jest om (symbol ).
Przewodnik ma opór jednego oma (), jeśli napięcie o wartości jednego wolta () wywoła w nim przepływ prądu o natężeniu jednego ampera ():
Wykresem zależności natężenia prądu płynącego przez opornik od napięcia jest linia prosta. Kąt nachylenia prostej zależy od oporu : im większy kąt nachylenia, tym mniejszy opór.
RYv806JrnL8bM
Na białym tle narysowano pierwszą ćwiartkę układu współrzędnych. Pionowa oś oznaczona nad grotem jako litera duże i, w nawiasie litera duże a. Pozioma oś oznaczona na prawo od grotu jako litera duże u, w nawiasie litera duże fał. Po prawej stronie rysunku napisano: litera duże er z indeksem dolnym jeden mniejsze od litera duże er z indeksem dolnym dwa. Od punktu styku osi wybiegają dwa odcinki: pomarańczowy (oznaczony jako litera duże er z indeksem dolnym jeden) i niebieski (oznaczony jako litera duże er z indeksem dolnym dwa). Pomarańczowy odcinek narysowano pod kątem większym od osi poziomej, niż niebieski. Na obu odcinkach zaznaczono po cztery punkty. Pomarańczowe punkty znajdują się dokładnie pionowo w górę od niebieskich kropek. Oznacza to, że pomiary zostały wykonane dla tych samych wartości napięcia. Widać, że wartości natężenia prądu dla tych samych napięć są różne.
Jakościowe charakterystyki prądowo‑napięciowe dwóch oporników omowych
Źródło: ContentPlus, licencja: CC BY 3.0.
Obwody prądu elektrycznego
RXOaMNX2oGflu
Zdjęcie prostego obwodu elektrycznego. Po lewej stronie zielona, szeroka bateria. Od jej bieguna dodatniego poprowadzono żółty przewód zakończony krokodylkiem. Krokodylek zaciśnięty jest na rurce umocowanej na statywie. Do rurki też przymocowany jest też krokodylkiem niebieski przewód. Przewód ten połączony jest końcówką typu bananek z żarówką przymocowaną do stojaka. Od tej żarówki odchodzi, również podłączony banankiem, czerwony przewód. Czerwony przewód poprowadzony jest do ujemnego bieguna baterii.
Prosty obwód elektryczny
Źródło: Tomorrow Sp.z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Obwodem elektrycznym nazywamy zestaw przewodników, źródeł napięcia, włączników, wyłączników, oporników i innych odbiorników energii elektrycznej (takich jak żarówka, silnik elektryczny, grzałka) połączonych w sposób umożliwiający przepływ prądu.
Z obwodów elektrycznych zbudowane jest każde urządzenie elektryczne lub elektroniczne (telewizor, komputer, lodówka, pralka), a także fragmenty układu nerwowego człowieka i innych organizmów żywych.
Schemat obwodu elektrycznego
RvNyWg1M8ZIaJ
Rysunek schematu elektrycznego. Kreski oznaczające przewody tworzą kształt prostokąta. Na lewym boku prostokąta symbol włącznika. Na górnym boku symbol ogniwa. Na prawym boku symbol żarówki. Na podstawie z lewej symbol amperomierza oraz z prawej symbol opornika. Do opornika równolegle podłączony woltomierz, a więc tak, że wyjścia woltomierza podłączone są po każdej ze stron opornika.
Schemat obwodu elektrycznego
Źródło: ContentPlus, licencja: CC BY 3.0.
Schemat obwodu elektrycznego – rysunek elementów obwodu przedstawionych za pomocą ustalonych symboli graficznych. Oto wykaz symboli graficznych niektórych elementów obwodów elektrycznych:
R15oZC3Zqd1Cz
Na obrazku widać tabelę o dwóch kolumnach i czterech rzędach. W każdej komórce tabeli narysowano symbol elementu obwodu elektrycznego i jego nazwę. Pierwszy z góry od lewej jest włącznik otwarty. Oznaczony jest on jako dwa poziome, położone na tej samej linii odcinki, między którymi jest przerwa. Na prawym końcu lewego odcinka i na lewym końcu prawego odcinka narysowano puste kółka. Od kółka lewego przewodu poprowadzono pod kątem około dwudziestu stopni do góry kolejny odcinek, który kończy się nad kółkiem prawego odcinka. W drugiej kolumnie pierwszego rzędu narysowano włącznik zamknięty. Wygląda on jak włącznik otwarty, z tym że teraz trzeci odcinek nie jest pooprowadzony pod kątem, a łączy kółka pierwszego i drugiego odcinka. W drugim rzędzie pierwszej kolumny narysowano ogniwo - są to dwa odcinki położone na tej samej prostej; lewy odcinek zakończony jest z prawej strony wąską pionową kreską, natomiast prawy odcinek zakończony jest z lewej strony grubą pionową kreską. W drugiej kolumnie pierwszego rzędu jest przewód, narysowany jako odcinek. W trzecim wierszu pierwszej kolumny jest żarówka: dwa poziome odcinki narysowane na tej samej prostej, a między nimi okrąg. Środek okręgu znajduje się na wysokości odcinków, i styka się z ich końcami. W środku okręgu narysowano dwa przecinające się pod kątem prostym odcinki. Odcinki są pod kątem czterdziestu pięciu stopni od poziomu i stykają się z okręgiem wszystkimi końcami. W trzecim wierszu drugiej kolumny jest opornik. Dwa poziome odcinki narysowane na tej samej prostej, między nimi prostokąt o poziomym boku około trzy razy dłuższym niż pionowy. Środek prostokąta znajduje się na wysokości odcinków. W czwartym wierszu pierwszej kolumny jest amperomierz: dwa poziome odcinki leżące na jednej prostej, między nimi okrąg, ze środkiem na wysokości odcinków i stykający się z nimi. W środku okręgu litera duże a. W czwartym wierszu drugiej kolumny narysowano woltomierz. Wygląda tak samo jak amperomierz, ale zamiast litery duże a, w środku okręgu jest litera duże fał.
Elementy obwodu elektrycznego i ich symbole
Źródło: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, licencja: CC BY 3.0.
Szeregowe łączenie oporników
R1UCTkiiQ6q22
Niebieski prostokąt bez prawego boku. W miejscach, gdzie dolny i górny bok powinny się stykać z prawym bokiem narysowane groty skierowane w prawo. Górny grot jest czerwony, nad nim jest narysowany znak plus. Dolny grot jest niebieski, nad nim jest narysowany znak minus. Na górnej ścianie prostokąta cztery oporniki połączone szeregowo, jeden obok drugiego. Są podpisane po kolei: duże er jeden, duże er dwa, duże er trzy, duże er cztery. Odcinki obwodu między opornikami są w połowie czerwone, w połowie niebieskie. Czerwone są po lewej stronie. Na odcinku od opornika duże er cztery, do grotu czerwonego, przewód jest czerwony.
Przez wszystkie oporniki połączone szeregowo płynie prąd o takim samym natężeniu:
Napięcie przyłożone do układu oporników połączonych szeregowo rozdziela się na poszczególne oporniki, a suma napięć na poszczególnych opornikach równa jest napięciu całkowitemu:
Opór całkowity (zastępczy) oporników połączonych szeregowo jest sumą oporów poszczególnych oporników:
Uszkodzenie jednego z odbiorników połączonych szeregowo sprawia, że przepływ prądu jest niemożliwy także w pozostałych odbiornikach.
Równoległe łączenie oporników
RG1NfT3OkghLy
Prostokąt bez prawego boku. W miejscach, gdzie dolny i górny bok powinny się stykać z prawym bokiem narysowane groty skierowane w prawo. Górny grot jest czerwony, nad nim jest narysowany znak plus. Dolny grot jest niebieski, nad nim jest narysowany znak minus. Górna ściana prostokąta czerwona, dolna - niebieska. Na lewym boku opornik duże er jeden. Przewód od tego opornika do górnej ściany prostokąta czerwony, a do dolnej ściany prostokąta - niebieski. W środku prostokąta narysowano równolegle trzy kolejne oporniki: duże er dwa, duże er trzy, duże er cztery. Są one podłączone do czerwonego i niebieskiego przewodu w taki sam sposób jak pierwszy opornik.
Natężenie prądu płynącego przez układ oporników połączonych równolegle jest sumą natężeń prądów płynących przez poszczególne oporniki:
Napięcie przyłożone do układu oporników połączonych równolegle i napięcie na każdym z nich mają taką samą wartość:
Aby obliczyć odwrotność oporu całkowitego (zastępczego) w połączeniu równoległym, trzeba dodać do siebie odwrotności oporów poszczególnych odbiorników:
Uszkodzenie jednego z odbiorników połączonych równolegle nie zakłóca przepływu prądu w pozostałych odbiornikach. Właśnie dlatego odbiorniki energii elektrycznej w instalacji domowej połączone są równolegle.
Moc prądu elektrycznego
RC4Cy7zoZxvGI
Zdjęcie białej suszarki do włosów na czarnym tle. Na suszarce różowy napis: 1500 W.
Zdjęcie urządzenia elektrycznego o mocy 1500 W
Źródło: Hans, edycja: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, dostępny w internecie: https://pixabay.com, licencja: CC BY 3.0.
Moc prądu elektrycznego – ilość energii elektrycznej przekazanej elementowi obwodu elektrycznego w jednostce czasu :
Moc prądu elektrycznego równa jest iloczynowi napięcia elektrycznego i natężenia prądu elektrycznego wywołanego tym napięciem:
Jeśli uwzględnimy prawo Ohma:
to:
lub:
Napis „, ” na urządzeniu elektrycznym oznacza, że jeśli podłączymy je do napięcia woltów, to prąd płynący w tym urządzeniu spowoduje wydzielenie mocy watów.
Praca prądu elektrycznego
RBfZHFBkzorgA
Zdjęcie fragmentu licznika energii elektrycznej na którym u góry wyraźnie widać zegary analogowe, liczące zużyte kilowatogodziny. Wskazówka zegara dziesiątek tysięcy wskazuje sześć. Wskazówka zegara tysięcy jest wskazuje zero. Wskazówka zegara setek wskazuje jeden. Wskazówka zegara jednostkowego wskazuje dziewięć. Wskazówka zegara części dziesiętnych wskazuje jeden. Suma wskazuje na to, ile kilowatogodzin prądu zostało zużytych.
Fragment licznika energii elektrycznej z zegarami liczącymi zużyte kilowatogodziny
Źródło: Mike1024, edycja: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org [dostęp 23.04.2022], licencja: CC BY 3.0.
Prąd płynący przez urządzenie elektryczne czerpie energię ze źródła napięcia (baterii, akumulatora, elektrowni). Kosztem tej energii wykonuje pracę mechaniczną lub zamienia ją na inne formy energii (energia cieplna, światło, dźwięk itp.).
Ilość pobranej energii jest równa pracy wykonanej przez prąd, co możemy zapisać symbolicznie:
Aby obliczyć wartość pracy prądu płynącego w urządzeniu o mocy , mnożymy tę moc przez czas pracy tego urządzenia:
Jeśli moc urządzenia wyrazimy w kilowatach (), a czas – w godzinach (), to otrzymamy jednostkę pracy (energii) zwaną kilowatogodziną (). Jedna kilowatogodzina odpowiada ilości energii, jaką zużywa przez godzinę urządzenie o mocy watów, czyli jednego kilowata:
Jednostka ta nie należy do układu SI.
Kilowatogodziny przeliczamy na jednostki układu SI, czyli dżule, w następujący sposób:
Ponieważ moc prądu jest iloczynem napięcia i natężenia prądu (), pracę prądu możemy obliczyć ze wzoru:
Wyznaczanie oporu opornika
R1KNV3W8JJwcv
Zdjęcie przedstawia zbliżenie na oporniki. Oporniki są podłużnymi elementami zakończonymi z obu stron metalowymi drutami. Oporniki na zdjęciu się jasnoniebieskie, z różnokolorowymi pasami namalowanymi w poprzek.
Oporniki
Źródło: jeff_golden, dostępny w internecie: https://www.flickr.com/, licencja: CC BY-SA 2.0.
Aby wyznaczyć opór elektryczny opornika (lub innego elementu), należy:
Zbudować obwód elektryczny składający się z: przewodów elektrycznych, źródła napięcia, opornika (lub innego badanego elementu), amperomierza, woltomierza i wyłącznika.
RNlB2EnrhXOSu
Ilustracja przedstawia obwód elektryczny na planie prostokąta. Na pionowym lewym boku źródło napięcia, z biegunem dodatnim u góry i biegunem ujemnym u dołu. Dalej, na poziomym górnym boku, kolejno symbol włącznika i symbol amperomierza. Na środku prawej pionowej ściany symbol opornika. Równolegle do opornika podłączony został woltomierz.
Źródło: Gromar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Włączyć zasilanie obwodu i zmierzyć napięcie na końcach opornika oraz natężenie prądu płynącego przez opornik.
Obliczyć opór elektryczny – podzielić napięcie przez natężenie :
Wyznaczanie mocy żarówki
RxNqCmU5z97YT
Zdjęcie lampy halogenowej o kształcie typowej żarówki, a więc przezroczystej szklanej bańki z gwintem E27.
Żarówka
Źródło: GLammel, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.
Aby wyznaczyć moc prądu płynącego w żarówce (lub innym elemencie obwodu), należy:
Zbudować obwód elektryczny składający się z: przewodów elektrycznych, źródła napięcia, żarówki (lub innego badanego elementu), amperomierza, woltomierza i wyłącznika.
ROjjxeU91kdVe
Ilustracja przedstawia obwód elektryczny na planie prostokąta. Na pionowym lewym boku źródło napięcia, z biegunem dodatnim u góry i biegunem ujemnym u dołu. Dalej, na poziomym górnym boku, kolejno symbol włącznika i symbol amperomierza. Na środku prawej pionowej ściany symbol żarówki. Równolegle do żarówki podłączony został woltomierz.
Źródło: Gromar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Włączyć zasilanie obwodu i zmierzyć napięcie przyłożone do żarówki oraz natężenie prądu płynącego przez żarówkę.
Obliczyć moc prądu , mnożąc napięcie przez natężenie , czyli ze wzoru:
Test
RK7wsoNYxUrlk11
Ćwiczenie 1
Uzupełnij lukę w zdaniu, wpisując odpowiednią liczbę. Przez żarówkę przepływa ładunku w ciągu sekund. Natężenie tego prądu wynosi Tu uzupełnij .
Uzupełnij lukę w zdaniu, wpisując odpowiednią liczbę. Przez żarówkę przepływa ładunku w ciągu sekund. Natężenie tego prądu wynosi Tu uzupełnij .
Uzupełnij lukę.
Przez żarówkę przepływa 2 C ładunku w ciągu 4 sekund. Natężenie tego prądu wynosi ............ A.
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
1
Ćwiczenie 2
Kacper ma zbudować obwód przedstawiony na poniższym schemacie. Jakie przyrządy i elementy powinien przygotować w tym celu? Wybierz poprawną odpowiedź.
R1TzuQ7w2rFeE
Ilustracja przedstawia obwód elektryczny na planie prostokąta, w którego różnych częściach umieszczono elementy elektryczne. Na pionowym lewym boku narysowano dwa poziome odcinki jeden nad drugim. Odcinek dolny jest gruby i krótki, odcinek górny jest cienki i dłuższy. Dalej, na poziomym górnym boku, narysowano okrąg a w nim literę duże A, a na prawo od tego symbolu w obwód jest włączony element o symbolu duże er w prostokącie. Na środku dolnego poziomego boku prostokąta narysowano przerwę w obwodzie. Po obu stronach przerwy narysowane są kropki na końcówkach przewodu, a od prawej kropki do góry odchodzi pod kątem odcinek, kończący się nad lewą kropką.
Jeśli do opornika przyłożymy napięcie o wartości , to popłynie w nim prąd o natężeniu . Które z poniższych wzorów pozwolą na obliczenie oporu tego przewodnika? Zaznacz poprawne odpowiedzi. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. , 5. , 6. , 7. , 8.
Jeśli do opornika przyłożymy napięcie o wartości N, to popłynie w nim prąd o natężeniu T. Wskaż wzory, które pozwolą na obliczenie oporu O tego przewodnika.
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
R15YnMPXQi1ps21
Ćwiczenie 4
Opór elektryczny obwodu zegara elektrycznego wynosi . Zegar zasilany jest baterią . Ile wynosi natężenie prądu płynącego w obwodzie zegara? Zaznacz poprawne odpowiedzi. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. , 5. , 6. , 7.
Opór elektryczny obwodu zegara elektrycznego wynosi 180 kΩ. Zegar zasilany jest baterią 9 V. Natężenie prądu płynącego w obwodzie zegara wynosi
0,05 mA.
50 μA.
0,00005 A.
0,5 A.
0,05 A.
20 A.
0,0005 A.
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
R90QnfUkf7sHQ11
Ćwiczenie 5
Oceń, czy w podanych przypadkach połączenie oporników jest szeregowe, czy równoległe. Przeciągnij przypadek do odpowiedniej grupy lub wejdź w pole i wybierz odpowiednie elementy grupy z listy rozwijalnej. połączenie szeregowe oporników Możliwe odpowiedzi: 1. napięcie na końcach każdego z połączonych oporników jest takie samo, 2. opór zastępczy jest mniejszy od najmniejszego z oporników, 3. natężenie prądu jest takie samo dla każdego z połączonych oporników, 4. opór zastępczy jest sumą oporów łączonych elementów, 5. stosuje się w instalacji domowej i samochodowej, 6. opór zastępczy jest większy od największego z oporników, 7. natężenie całkowite dzieli się na poszczególne oporniki, 8. napięcie całkowite dzieli się na poszczególne oporniki połączenie równoległe oporników Możliwe odpowiedzi: 1. napięcie na końcach każdego z połączonych oporników jest takie samo, 2. opór zastępczy jest mniejszy od najmniejszego z oporników, 3. natężenie prądu jest takie samo dla każdego z połączonych oporników, 4. opór zastępczy jest sumą oporów łączonych elementów, 5. stosuje się w instalacji domowej i samochodowej, 6. opór zastępczy jest większy od największego z oporników, 7. natężenie całkowite dzieli się na poszczególne oporniki, 8. napięcie całkowite dzieli się na poszczególne oporniki
Oceń, czy w podanych przypadkach połączenie oporników jest szeregowe, czy równoległe. Przeciągnij przypadek do odpowiedniej grupy lub wejdź w pole i wybierz odpowiednie elementy grupy z listy rozwijalnej. połączenie szeregowe oporników Możliwe odpowiedzi: 1. napięcie na końcach każdego z połączonych oporników jest takie samo, 2. opór zastępczy jest mniejszy od najmniejszego z oporników, 3. natężenie prądu jest takie samo dla każdego z połączonych oporników, 4. opór zastępczy jest sumą oporów łączonych elementów, 5. stosuje się w instalacji domowej i samochodowej, 6. opór zastępczy jest większy od największego z oporników, 7. natężenie całkowite dzieli się na poszczególne oporniki, 8. napięcie całkowite dzieli się na poszczególne oporniki połączenie równoległe oporników Możliwe odpowiedzi: 1. napięcie na końcach każdego z połączonych oporników jest takie samo, 2. opór zastępczy jest mniejszy od najmniejszego z oporników, 3. natężenie prądu jest takie samo dla każdego z połączonych oporników, 4. opór zastępczy jest sumą oporów łączonych elementów, 5. stosuje się w instalacji domowej i samochodowej, 6. opór zastępczy jest większy od największego z oporników, 7. natężenie całkowite dzieli się na poszczególne oporniki, 8. napięcie całkowite dzieli się na poszczególne oporniki
Uporządkuj w kategorie.
opór zastępczy jest sumą oporów łączonych elementów, napięcie na końcach każdego z połączonych oporników jest takie samo, natężenie całkowite dzieli się na poszczególne oporniki, opór zastępczy jest mniejszy od najmniejszego z oporników, opór zastępczy jest większy od największego z oporników, napięcie całkowite dzieli się na poszczególne oporniki, stosuje się w instalacji domowej i samochodowej, natężenie prądu jest takie samo dla każdego z połączonych oporników
połączenie szeregowe oporników
połączenie równoległe oporników
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
RTRE5LOPYPPHE21
Ćwiczenie 6
Kolumna głośnikowa składa się z dwóch połączonych równolegle głośników o oporach i . Ile wynosi opór zastępczy tej kolumny? Uzupełnij lukę w odpowiedzi, wpisując odpowiednią liczbę. Odpowiedź: Opór zastępczy kolumny wynosi Tu uzupełnij .
Kolumna głośnikowa składa się z dwóch połączonych równolegle głośników o oporach i . Ile wynosi opór zastępczy tej kolumny? Uzupełnij lukę w odpowiedzi, wpisując odpowiednią liczbę. Odpowiedź: Opór zastępczy kolumny wynosi Tu uzupełnij .
Uzupełnij lukę.
Kolumna głośnikowa składa się z dwóch połączonych równolegle głośników o oporach i . Opór zastępczy kolumny wynosi ............ Ω.
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
R1zWVaXkYs3aK21
Ćwiczenie 7
Na rachunku za energię elektryczną widnieje napis „Zużycie energii – ”. Jaka jest wartość zużytej energii wyrażona w dżulach? Zaznacz poprawne odpowiedzi. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. , 5. , 6.
Na rachunku za energię elektryczną widnieje napis „Zużycie energii – 200 kWh”. Jaka jest wartość zużytej energii wyrażona w dżulach? Wybierz wszystkie dobre odpowiedzi.
720 MJ
720 000 000 J
3,6 MJ
200 000 J
7,2 MJ
72 MJ
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
RtvJs5NRsoI6h21
Ćwiczenie 8
W słuchawkach telefonicznych zamontowano głośniczki o oporze każdy. Oceń, czy poniższe zdania są prawdziwe czy fałszywe. Zaznacz wszystkie zdania prawdziwe. Możliwe odpowiedzi: 1. Głośniczki połączone są równolegle i opór całkowity słuchawek wynosi ., 2. Głośniczki są połączone równolegle, ponieważ uszkodzenie jednego nie wyklucza działania drugiego., 3. Głośniczki połączone są równolegle i opór całkowity słuchawek wynosi ., 4. Głośniczki połączone są szeregowo i opór całkowity słuchawek wynosi ., 5. Głośniczki są połączone szeregowo i uszkodzenie jednego zawsze powoduje zaprzestanie działania drugiego.
W słuchawkach telefonicznych zamontowano 2 głośniczki o oporze 32 Ω każdy. Zaznacz prawdziwe zdania dotyczące słuchawek.
Głośniczki połączone są równolegle i opór całkowity słuchawek wynosi 16 Ω.
Głośniczki są połączone równolegle, ponieważ uszkodzenie jednego nie wyklucza działania drugiego.
Głośniczki połączone są równolegle i opór całkowity słuchawek wynosi 64 Ω.
Głośniczki połączone są szeregowo i opór całkowity słuchawek wynosi 64 Ω.
Głośniczki są połączone szeregowo i uszkodzenie jednego zawsze powoduje zaprzestanie działania drugiego.
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
Rqr6QKKmNQrMr21
Ćwiczenie 9
Ile energii elektrycznej pobierze wkrętarka o mocy podczas wkręcania <span aria-label="trzystu""><math aria-label="trzystu"">300 śrub, jeśli wkręcenie jednej śruby trwa sekundy? Zaznacz poprawne odpowiedzi. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4. , 5. , 6. , 7.
Ile energii elektrycznej pobierze wkrętarka o mocy 400 W podczas wkręcania 300 śrub, jeśli wkręcenie jednej śruby trwa 3 sekundy?
0,1 kWh
360 000 J
360 kJ
0,36 kWh
1 kWh
6 kWh
0,1 kJ
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
R1qdugIYkqOqG21
Ćwiczenie 10
Ładowarka telefonu ma moc . Za ile kilowatogodzin energii zapłaci użytkownik telefonu, jeśli ładował telefon przez godziny? Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4.
Ładowarka telefonu ma moc 23 W. Za ile kilowatogodzin energii zapłaci użytkownik telefonu, jeśli ładował telefon przez 2 godziny?
0,046 kWh
46 kWh
11,5 kWh
0,0115 kWh
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
R1SbJz8HMbPsc21
Ćwiczenie 11
Bateria składa się z sześciu ogniw połączonych szeregowo. Opór każdego z nich wynosi . Ile wynosi opór zastępczy całej baterii? Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4.
Bateria składa się z sześciu ogniw połączonych szeregowo. Opór każdego z nich wynosi 0,6 Ω. Opór zastępczy całej baterii wynosi
3,6 Ω.
0,1 Ω.
1,2 Ω.
6,6 Ω.
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
R1MfuVHY1PzCC11
Ćwiczenie 12
Poniżej przedstawiono pewne jednostki oraz wielkości fizyczne związane z prądem elektrycznym. Połącz w pary jednostkę z odpowiednią wielkością fizyczną. amper Możliwe odpowiedzi: 1. opór elektryczny, 2. moc prądu, 3. natężenie prądu, 4. napięcie elektryczne, 5. praca prądu wolt Możliwe odpowiedzi: 1. opór elektryczny, 2. moc prądu, 3. natężenie prądu, 4. napięcie elektryczne, 5. praca prądu wat Możliwe odpowiedzi: 1. opór elektryczny, 2. moc prądu, 3. natężenie prądu, 4. napięcie elektryczne, 5. praca prądu om Możliwe odpowiedzi: 1. opór elektryczny, 2. moc prądu, 3. natężenie prądu, 4. napięcie elektryczne, 5. praca prądu kilowatogodzina Możliwe odpowiedzi: 1. opór elektryczny, 2. moc prądu, 3. natężenie prądu, 4. napięcie elektryczne, 5. praca prądu
Poniżej przedstawiono pewne jednostki oraz wielkości fizyczne związane z prądem elektrycznym. Połącz w pary jednostkę z odpowiednią wielkością fizyczną. amper Możliwe odpowiedzi: 1. opór elektryczny, 2. moc prądu, 3. natężenie prądu, 4. napięcie elektryczne, 5. praca prądu wolt Możliwe odpowiedzi: 1. opór elektryczny, 2. moc prądu, 3. natężenie prądu, 4. napięcie elektryczne, 5. praca prądu wat Możliwe odpowiedzi: 1. opór elektryczny, 2. moc prądu, 3. natężenie prądu, 4. napięcie elektryczne, 5. praca prądu om Możliwe odpowiedzi: 1. opór elektryczny, 2. moc prądu, 3. natężenie prądu, 4. napięcie elektryczne, 5. praca prądu kilowatogodzina Możliwe odpowiedzi: 1. opór elektryczny, 2. moc prądu, 3. natężenie prądu, 4. napięcie elektryczne, 5. praca prądu
Dobierz jednostkę do wielkości fizycznej.
moc prądu, natężenie prądu, napięcie elektryczne, opór elektryczny, praca prądu
amper
wolt
wat
om
kilowatogodzina
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
1
Ćwiczenie 13
Rysunek przedstawia schemat obwodu służący do wyznaczania oporu fotoopornika.
R1uDwdl5zt8Rs
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
RrqKRPXEHXMDP
Jak nazywają się elementy obwodu oznaczone symbolami „1” i „2”? Uzupełnij luki przeciągając odpowiedni kafelek lub wybierając odpowiedź z listy rozwijalnej. Element „1” to 1. włącznik otwarty, 2. żarówka, 3. opornik, 4. woltomierz, 5. włącznik zamknięty, 6. przewód, 7. ogniwo, 8. amperomierz.
Element „2” to 1. włącznik otwarty, 2. żarówka, 3. opornik, 4. woltomierz, 5. włącznik zamknięty, 6. przewód, 7. ogniwo, 8. amperomierz.
Jak nazywają się elementy obwodu oznaczone symbolami „1” i „2”? Uzupełnij luki przeciągając odpowiedni kafelek lub wybierając odpowiedź z listy rozwijalnej. Element „1” to 1. włącznik otwarty, 2. żarówka, 3. opornik, 4. woltomierz, 5. włącznik zamknięty, 6. przewód, 7. ogniwo, 8. amperomierz.
Element „2” to 1. włącznik otwarty, 2. żarówka, 3. opornik, 4. woltomierz, 5. włącznik zamknięty, 6. przewód, 7. ogniwo, 8. amperomierz.
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
Narysowano schemat obwodu służącego do wyznaczania oporu fotoopornika. Element „1” przypięty jest szeregowo do fotoopornika, a element „2” przypięty jest równolegle do fotoopornika.
RrqKRPXEHXMDP
Jak nazywają się elementy obwodu oznaczone symbolami „1” i „2”? Uzupełnij luki przeciągając odpowiedni kafelek lub wybierając odpowiedź z listy rozwijalnej. Element „1” to 1. włącznik otwarty, 2. żarówka, 3. opornik, 4. woltomierz, 5. włącznik zamknięty, 6. przewód, 7. ogniwo, 8. amperomierz.
Element „2” to 1. włącznik otwarty, 2. żarówka, 3. opornik, 4. woltomierz, 5. włącznik zamknięty, 6. przewód, 7. ogniwo, 8. amperomierz.
Jak nazywają się elementy obwodu oznaczone symbolami „1” i „2”? Uzupełnij luki przeciągając odpowiedni kafelek lub wybierając odpowiedź z listy rozwijalnej. Element „1” to 1. włącznik otwarty, 2. żarówka, 3. opornik, 4. woltomierz, 5. włącznik zamknięty, 6. przewód, 7. ogniwo, 8. amperomierz.
Element „2” to 1. włącznik otwarty, 2. żarówka, 3. opornik, 4. woltomierz, 5. włącznik zamknięty, 6. przewód, 7. ogniwo, 8. amperomierz.
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
Zadania
Ćwiczenie 14
R1GX2E0mSqjD3
Żelazko jest zasilane napięciem . W grzałce żelazka płynie prąd o natężeniu . Oblicz, ile wynosi ładunek przepływający przez przekrój grzałki w ciągu minut oraz opór żelazka. Uzupełnij luki w zdaniach, wpisując poprawne wartości. Wskazówka: pamiętaj o zamianie jednostek.
Ładunek przepływający przez przekrój tej grzałki w ciągu minut wynosi Tu uzupełnij Tu uzupełnij .
Opór tego żelazka wynosi Tu uzupełnij .
Żelazko jest zasilane napięciem . W grzałce żelazka płynie prąd o natężeniu . Oblicz, ile wynosi ładunek przepływający przez przekrój grzałki w ciągu minut oraz opór żelazka. Uzupełnij luki w zdaniach, wpisując poprawne wartości. Wskazówka: pamiętaj o zamianie jednostek.
Ładunek przepływający przez przekrój tej grzałki w ciągu minut wynosi Tu uzupełnij Tu uzupełnij .
Opór tego żelazka wynosi Tu uzupełnij .
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 15
RFaLHFVogbjIE
Podczas burzy w ziemię uderzył piorun. Czas wyładowania wynosił , a ładunek przeniesiony między chmurą a ziemią miał wartość . Wykonaj obliczenia niezbędne do uzupełnienia luk w poniższych zdaniach. Kliknij w lukę, aby rozwinąć listę, a następnie wybierz poprawną odpowiedź.
Jeśli napięcie między ziemią, a chmurą wynosiło , to praca potrzebna do przeniesienia ładunku elektrycznego wynosiła 1. , 2. , 3. chmury, 4. , 5. , 6. , 7. , 8. , 9. , 10. ziemi, 11. , 12. , 13. .
Jeśli chmura była naelektryzowana dodatnio, to dodatnie jony powietrza podczas tego wyładowania poruszały się w kierunku 1. , 2. , 3. chmury, 4. , 5. , 6. , 7. , 8. , 9. , 10. ziemi, 11. , 12. , 13. .
Podczas burzy w ziemię uderzył piorun. Czas wyładowania wynosił , a ładunek przeniesiony między chmurą a ziemią miał wartość . Wykonaj obliczenia niezbędne do uzupełnienia luk w poniższych zdaniach. Kliknij w lukę, aby rozwinąć listę, a następnie wybierz poprawną odpowiedź.
Jeśli napięcie między ziemią, a chmurą wynosiło , to praca potrzebna do przeniesienia ładunku elektrycznego wynosiła 1. , 2. , 3. chmury, 4. , 5. , 6. , 7. , 8. , 9. , 10. ziemi, 11. , 12. , 13. .
Jeśli chmura była naelektryzowana dodatnio, to dodatnie jony powietrza podczas tego wyładowania poruszały się w kierunku 1. , 2. , 3. chmury, 4. , 5. , 6. , 7. , 8. , 9. , 10. ziemi, 11. , 12. , 13. .
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 1
Narysuj schemat obwodu, jaki należy zbudować, aby wyznaczyć moc suszarki elektrycznej.
R17uh6CmEIDMP
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
Opisz schemat obwodu, jaki należy zbudować, aby wyznaczyć moc suszarki elektrycznej.
R187aT1q77EKX
(Uzupełnij).
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
RO7FlWQ3Fj9dY
Kreski oznaczające przewody tworzą kształt prostokąta. Na lewym boku prostokąta symbol włącznika. Na górnym boku symbol ogniwa. Na podstawie symbol amperomierza oraz urządzenia badanego. Do niego równolegle podłączony woltomierz. Symbol włącznika to przerwa w obwodzie, ogniwa - pionowa gruba i krótka kreska dla bieguna ujemnego, pionowa cienka i długa kreska dla bieguna dodatniego, urządzenia elektrycznego - okrąg z "iksem" w środku, amperomierza - okrąg z literą duże a w środku, woltomierza - okrąg z literą duże fał w środku.
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
RXz8SNG0LAzZQ
Ćwiczenie 16
Na żarówce znajduje się napis: "; ". Dopasuj nazwy wielkości fizycznych z wartościami podanymi w tym opisie. Możliwe odpowiedzi: 1. napięcie, 2. moc Możliwe odpowiedzi: 1. napięcie, 2. moc
Na żarówce znajduje się napis: "; ". Dopasuj nazwy wielkości fizycznych z wartościami podanymi w tym opisie. Możliwe odpowiedzi: 1. napięcie, 2. moc Możliwe odpowiedzi: 1. napięcie, 2. moc
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 2
Na żarówce znajduje się napis: „; ”. Czy można tę żarówkę podłączyć do baterii wytwarzającej napięcie ? Odpowiedź uzasadnij.
R14e0Kd3Bgqfj
(Uzupełnij).
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
Nie. Urządzenie ulegnie uszkodzeniu przez zbyt wysokie napięcie. Moc żarówki zostanie przekroczona, co doprowadzi do przepalenia się żarówki.
Ćwiczenie 17
R15vSEmiDprTB
Podczas zabiegów leczniczych stosuje się prąd o małym natężeniu, który przepływa przez chore części ciała. W czasie takich zabiegów natężenie prądu stałego nie może przekraczać . Jaką maksymalną wartość może mieć napięcie przyłożone do ręki pacjenta, jeśli wiadomo, że jej opór (dokładnie: opór suchej skóry) wynosi ? Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. , 2. , 3. , 4.
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 3
Wiele urządzeń elektrycznych wyposażonych jest w lampkę kontrolą, która sygnalizuje, że przez urządzenie płynie prąd. Czy taka lampka połączona jest z obwodem szeregowo czy równolegle? Uzasadnij swój wybór.
REfvgKYG8vYng
(Uzupełnij).
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
Równolegle, ponieważ w przypadku zepsucia się urządzenia prąd dalej będzie przepływał przez czujnik sygnalizując, iż urządzenie jest podpięte pod prąd.
Ćwiczenie 18
RoLIWb5K3WHFI
Przez spiralę grzejnika elektrycznego płynie prąd o natężeniu . Grzejnik zasilany jest napięciem . Wykonaj obliczenia niezbędne do uzupełnienia luk w poniższych zdaniach, a następnie wpisz otrzymane wartości w puste pola z przybliżeniem do trzech liczb znaczących. Liczba kilowatogodzin energii, jaką "zużyje" ten grzejnik podczas sześciu godzin pracy wynosi Tu uzupełnij , natomiast w dżulach Tu uzupełnij .
Przez spiralę grzejnika elektrycznego płynie prąd o natężeniu . Grzejnik zasilany jest napięciem . Wykonaj obliczenia niezbędne do uzupełnienia luk w poniższych zdaniach, a następnie wpisz otrzymane wartości w puste pola z przybliżeniem do trzech liczb znaczących. Liczba kilowatogodzin energii, jaką "zużyje" ten grzejnik podczas sześciu godzin pracy wynosi Tu uzupełnij , natomiast w dżulach Tu uzupełnij .
Źródło: ZPE, licencja: CC BY 3.0.
Najpierw oblicz moc grzejnika i wyraź ją w kilowatach.