Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

RkSYu4B6duXWm1

Ćwiczenie 1

Ile wynosi moc użyteczna ładowarki do telefonu, której wyjściowe natężenie prądu wynosi 2A. Napięcie w standardzie USB, używanym w ładowarkach, wynosi 5 V.

10 W
10 kW
2,5 W
2,5 Ω

Ćwiczenie 2

R17gedRG3kqzI

Moc znamionowa grzałki wynosi 1 kW. Przewody domowej instalacji elektrycznej, które do niej prowadzą mają opór równy 1 Ω. Jaka moc faktycznie wydziela się na tej grzałce? Odpowiedź podaj z dokładnością do 3 cyfr znaczących.

P_r = ............ W.

Grzałka o mocy znamionowej PIndeks dolny z ma opór elektryczny równy $R=\frac{U^2}{P_z}$ , gdzie U jest wartością napięcia sieciowego.

Całkowity opór elementów podłączonych do napięcia sieciowego, to suma R i oporu przewodów r, a więc, na mocy prawa Ohma, prąd płynący zarówno przez przewody, jak i grzałkę wynosi:

$I=\frac{U}{R+r}$ ,

z czego wynika, że szukana moc rzeczywiście wydzielona na grzałce równa jest:

$P_r=U\cdot I=U\frac{U}{R+r}=\frac{U^2}{\frac{U^2}{P_z}+r}$ .

R4CPHd03YdTQp2

Ćwiczenie 3

Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Ćwiczenie 4

RaGdJ3DMUqnuq

Klasa energetyczna lodówek EEI wprowadzona dyrektywą Unii Europejskiej, to stosunek rocznego (czyli przez 365 dni) zużycia energii przez tę lodówkę do standardowego, określonego w przepisach, rocznego zużycia energii przez urządzenie chłodnicze (SAE_C) pomnożony przez 100. Najmniejsza wartość EEI dla klasy A++ wynosi 22. Ułóż wzór na średnie natężenie prądu płynącego przez lodówkę o takiej wartości EEI, jeżeli (SAE_C) dla tej klasy urządzeń wynosi 500 kWh/rok, a lodówka pracuje w Polsce. Oblicz to natężenie z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.

$EEI$ , $230$ , $365$ , $24$ , $100$ , $55$ , ${SAE}_{C}$

	kWh/rok⋅
$I =$	$——————————————————$	⋅ $1000 =$ mA
	⋅ dni⋅ h⋅ V

Skorzystaj ze wzoru na pracę prądu $W=U\cdot I\cdot t$ .

Ćwiczenie 5

Pokazana na zdjęciu dźwignica podnosi ładunki za pomocą bloku ruchomego, którego łańcuch nawijany jest na bęben o promieniu r = 25 cm, poruszany przez silnik o sprawności eta = 90%, zasilany z sieci o napięciu U = 230 V. Oblicz natężenie prądu przepływającego przez silnik, jeśli masa m podnoszonego ładunku wynosi jedną tonę, a bęben obraca się z częstotliwością f = 0,5 Hz. Obliczenia wykonaj przy założeniu braku siły tarcia łańcucha, bębna i bloka, z dokładnością do 2 cyfr znaczących. Załóż g = 10 m/sIndeks górny 2.

R1AvCRbnqwKDt

Zdjęcie przedstawia elektryczną dźwignię. Dźwignia ma postać prostopadłościennego urządzenia z zawieszonym na stalowej lince hakiem. Linka nawinięta jest na okrągły bloczek, widoczny w dolnej części urządzenia i zawieszony na dwóch stalowych linach. Wewnątrz prostopadłościennej części urządzenia zamontowany jest silnik elektryczny, który wykonując pracę nawija lub rozwija stalową linkę, na której zawieszony jest hak. — Źródło: dostępny w internecie: https://pixabay.com/photos/crane-cargo-industry-dock-harbour-2654996/ [dostęp 12.07.2022].

R1GiLR9uhfoo0

I = ............ A.

RntU79B8WTMn9

Na rysunku zaprezentowano siły działające na blok ruchomy służący do podnoszenia ciężkich ładunków. W centralnej części widoczny jest blok ruchomy w postaci niebieskiego koła. Blok zawieszony jest na dwóch linach narysowanych w postaci pionowych czarnych linii z prawej i lewej strony bloku. Górny koniec prawej liny przyłożony i zamocowany jest do poziomego, niebieskiego prostokąta, symbolizującego silnik elektryczny. Wzdłuż lin, na których zawieszony jest blok narysowano takie same czerwone pionowe strzałki, skierowane w górę, które symbolizują wektory sił, wielka litera F. Do środka okrągłego bloku przyłożono czerwoną, pionową strzałkę skierowaną w dół, która symbolizuje siłę ciężkości ładunku zawieszonego na bloku, wielka litera Q. Wszystkie czerwone strzałki są tej samej długości. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Praca mechaniczna, jaką silnik wykonuje w ciągu jednego pełnego obrotu bębna wynosi

$W_m=F\cdot s=\frac{mg}{2}2\pi r$ ,

gdyż długość zwiniętej w tym czasie liny jest równa obwodowi bębna. Możemy teraz napisać wzór określający moc mechaniczną i porównać ją do mocy elektrycznej sinika:

P_{m} = \frac{W_{m}}{T} = \frac{m g}{2} \cdot 2 π r \cdot f = η \cdot P_{e} = η \cdot U \cdot I

Stąd

$I=\frac{\pi r m g f}{\eta U}\approx 19\ A$

Ćwiczenie 6

R1Mly34Jgjm0Q

Uczniowie chcą wyznaczyć wartość ciepła właściwego wody za pomocą zwykłego czajnika o mocy 1250 W, podgrzewając w nim litr wody od temperatury 30 ^oC do 40 ^oC i szacując straty ciepła na 20%. Czas podgrzewania wynosił 42 s. Jaką wartość ciepła właściwego wody otrzymali uczniowie?

C_w = ............ $\frac{J}{k g \cdot K}$

$C_{w} = \frac{η \cdot P \cdot t}{m \cdot Δ T} = \frac{80 % \cdot 1250 W \cdot 42 s}{1 k g \cdot 10_{}^{o} C} = 4 200 \frac{J}{k g \cdot K}$

Ćwiczenie 7

RwWn9Ua3wY3Dw

W celu wyznaczenia oporu skomplikowanego układu elektrycznego, podłączono do niego szeregowo opornik o wartości R = 100 Ω i wyznaczono, że moc wydzielana na tym oporniku wynosi P. Następnie opornik zamieniono na taki, którego opór jest dwa razy większy i stwierdzono, że wydzielana na nim moc jest n =

\frac{9}{8}

razy większa, niż poprzednio. Oblicz opór układu elektrycznego. r = Tu uzupełnij Ω

R_X = ............ Ω.

Oznaczmy nieznany opór układu literą $R_X$ , a napięcie źródła – $U$ . Na podstawie prawa Ohma, natężenie prądu płynącego przez obwód (układ i opornik, połączone szeregowo) w pierwszym przypadku wynosi

$\begin{matrix} (1) & I_{1} = \frac{U}{R_{X} + R} \end{matrix}$

a w drugim:

$\begin{matrix} (2) & I_{2} = \frac{U}{R_{X} + 2 R} \end{matrix}$

Moce wydzielane na opornikach wynoszą wobec tego odpowiednio:

$\begin{matrix} (3) & P_{1} = {(\frac{U}{R_{X} + R})}^{2} R \end{matrix}$

$\begin{matrix} (4) & P_{2} = n P_{1} = {(\frac{U}{R_{X} + 2 R})}^{2} 2 R \end{matrix}$

Dzieląc stronami (4) przez (3) otrzymujemy:

$\begin{matrix} (5) & n = \frac{{(R_{X} + R)}^{2}}{{(R_{X} + 2 R)}^{2}} \cdot 2 \end{matrix}$ Przyjmując $n=\frac{9}{8}$ i obustronnie pierwiastkując powyższe równanie otrzymujemy

$\frac{3}{4}=\frac{R_X+R}{R_X+2R}$

i stąd

$R_X=2R=200\ \Omega$

Ćwiczenie 8

Na rysunku poniżej przedstawiono dwa obwody, podłączone do takich samych źródeł o napięciu 230 V. W obu obwodach zastosowano identyczne żarówki. Czy moc wydzielona w obu obwodach będzie jednakowa? Uzasadnij odpowiedź i porównaj z naszym rozwiązaniem.

R1GrzJizdOcDi

Ilustracja podzielona jest na dwie części, prawą i lewą, które przedstawiają dwa obwody elektryczne. Układ po lewej stronie opisany jest cyfrą jeden z nawiasem prawym. Obwód elektryczny narysowano w postaci pionowego prostokąta o czarnych krawędziach. Na dolnej krawędzi obwodu znajduje się symbol źródła napięcia, widoczny w postaci czarnego okręgu, wewnątrz którego wpisano czarną poziomą falkę. Na górnej krawędzi obwodu widoczny jest symbol odbiornika prądu elektrycznego w postaci czarnego okręgu, wewnątrz którego znajduje się ukośny czarny krzyżyk. Obwód po prawej stronie opisano cyfrą dwa z nawiasem prawym. Obwód ten narysowano w postaci poziomego prostokąta o czarnych krawędziach. Na dolnej krawędzi obwodu znajduje się symbol źródła napięcia, widoczny w postaci czarnego okręgu, wewnątrz którego wpisano czarną poziomą falkę. Na górnej krawędzi pokazano układ czterech odbiorników prądu elektrycznego. Układ odbiorników narysowano w postaci mniejszego, poziomego prostokąta o czarnych krawędziach. Na górnej krawędzi układu odbiorników widoczne są dwa odbiorniki, jeden obok drugiego, narysowane w postaci czarnych okręgów z ukośnymi czarnymi krzyżami wewnątrz. Na dolnej krawędzi układu odbiorników pokazano dwa odbiorniki, jeden obok drugiego, narysowane w postaci czarnych okręgów z ukośnymi czarnymi krzyżami wewnątrz. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

	$a$
$I =$	$——————$	$= 55$ mA
	$a$

	$a$
$I =$	$——————$	$= 55$ mA
	$a$

Film samouczek

Dla nauczyciela