Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

R1NB1mVOxnzOQ1

Ćwiczenie 1

Co powoduje przepływ prądu w obwodzie elektrycznym? Zaznacz wszystkie poprawne stwierdzenia.

Siła elektromotoryczna źródła
Siły elektrostatyczne działające na ładunki elektryczne
Napięcie wytwarzane przez źródło
Spadek napięcia na przewodniku

R1bYfAWGmUo891

Ćwiczenie 2

W elektrostatyce, napięcie definiuje się jako różnicę potencjałów elektrycznych miedzy dwoma punktami, czyli wielkość równą zmianie energii potencjalnej ładunku jednostkowego przy przenoszeniu go między tymi punktami. Czym się różni się ta definicja od definicji siły elektromotorycznej źródła SEM? Obie oparte są przecież o zmianę elektrycznej energii potencjalnej ładunku jednostkowego.

Niczym.
SEM dotyczy tylko wzrostu energii potencjalnej, a U - także spadku.
Każda z nich dotyczy innego działu fizyki (jedna prądu, druga elektrostatyki) - nie da się więc ich porównać.

R1TBPPt0AUrcu1

Ćwiczenie 3

Od czego, Twoim zdaniem, zależy SEM źródła prądu?

Od wartości oporu wewnętrznego źródła.
Od wartości podłączonego do źródła oporu zewnętrznego.
Od napięcia panującego między zaciskami źródła prądu.
Żadne z powyższych.

Ćwiczenie 4

Bateria zbudowana jest z n jednakowych źródeł o SEM równej ℰ i oporze wewnętrznym równym r każde, połączonych szeregowo. Jakie napięcie panuje na zaciskach baterii, jeśli pobierany prąd ma natężenie równe I ?

$U = n (ℰ - Ir)$

Ćwiczenie 5

R1cJ8lXOVFHDn

W celu pomiaru SEM źródła wyznaczono jego opór wewnętrzny i uzyskano wynik 5 Ω. Następnie podłączono do niego opór zewnętrzny o wartości 40 Ω i zmierzono napięcie panujące na zaciskach woltomierzem o oporze, który można uznać za nieskończenie duży i uzyskano wartość 10 V. Ile wynosi szukana SEM źródła?

Odpowiedź: ............ V

RQ4BCE3gJp9XO

Na rysunku przedstawiony jest schemat obwodu elektrycznego złożony ze źródła napięcia, opornika oraz woltomierza, który połączony jest równolegle z opornikiem. Źródło napięcia narysowane jest w postaci dwóch kresek niejednakowej długości, przy których napisane są symbole Epsilon i małe r – siły elektromotorycznej i oporu wewnętrznego. Kierunek prądu jest zaznaczony zgodnie z oznaczeniem źródła to znaczy od bieguna dodatniego i w całym oczku jest przeciwnie do wskazówek zegara. Na oporniku, który narysowany jest jako prostokąt jest napisana wielka litera R. Woltomierz jest narysowany w postaci kółka z wielką literą V w środku.

Posługując się oznaczeniami takimi, jak na rysunku, możemy napisać warunek równości napięć w dwóch wersjach:

$\begin{matrix} (5.1) & ℰ - I r = I R \end{matrix}$

$\begin{matrix} (5.2) & ℰ - I r = U \end{matrix}$

Wyznaczając I z równania (5.2) i podstawiając do (5.1) otrzymujemy:

$\begin{matrix} (5.3) & ℰ = U \frac{R + r}{R} = 11,25 V \end{matrix}$

Ćwiczenie 6

W baterii składającej się z sześciu identycznych ogniw o SEM = 5 V każde, jedno z nich uległo zwarciu, wskutek czego powstał układ, jak na rysunku. Jakie napięcie panuje na zaciskach baterii?

RqszAQLEnHfap

Rysunek przedstawia 5 źródeł napięcia, z których każde narysowane jest symbolicznie w postaci dwóch kresek niejednakowej długości. Przy nich napisane są litery Epsilon i małe r oznaczając siłę elektromotoryczną i opór wewnętrzny. Trzy z nich połączone szeregowo połączone są równolegle do pozostałych dwóch, przy czym te dwa są względem siebie połączone szeregowo. Gałąź, gdzie są trzy leży na schemacie wyżej, gdzie są dwa źródła jest pod nią. Układ taki tworzy baterię, której końce zaznaczone są dużymi kropkami. Pomiędzy tymi kropkami narysowana jest strzałka o dwóch grotach (w lewo i w prawo) a nad nią napisana jest duża litera U oznaczająca szukane napięcie. Na rysunku schematu jest to narysowane jeszcze niżej.

R1I7kHvliU8Uv

Odpowiedź: ............ V

Rv465qO4Uj5NS

Rysunek wygląda dokładnie tak jak w treści zadania. Różnica polega na tym, że na kabelkach łączących elementy zaznaczony jest kierunek prądu. Płynie on zgodnie z konwencją od plusa w gałęzi górnej, gdzie są trzy źródła, i przeciwnie w gałęzi dolnej, gdzie są dwa źródła. Ponadto podkreślony jest ten fakt fantazyjnie (owalem) zakręcona strzałką pokazującą taki właśnie kierunek prądu. Strzałka narysowana jest wewnątrz oczka.

Wskutek zwarcia jednego ogniwa, w zaznaczonym oczku baterii płynie prąd bez względu na to, czy podłączono opór zewnętrzny. Suma SEM w tym oczku jest równa $ℰ$ , gdyż trzy górne źródła działają przeciwnie do dwóch dolnych. Całkowity opór tym oczku, to suma pięciu oporów wewnętrznych każdego z ogniw. Możemy więc napisać dla tego oczka:

$\begin{matrix} (6.1) & ℰ = 5 I r \end{matrix}$

Napięcie na zaciskach możemy obliczyć korzystając z górnej lub dolnej gałęzi, na przykład:

$\begin{matrix} (6.2) & 3 ℰ - 3 I r = U \end{matrix}$

Wyznaczając Ir z (6.1) i podstawiając do (6.2) otrzymujemy:

$\begin{matrix} (6.3) & 3 ℰ - \frac{3}{5} ℰ = U = \frac{12}{5} ℰ = 12 V \end{matrix}$

Ćwiczenie 7

Trzy identyczne źródła prądu o SEM = 12 V i oporze wewnętrznym 1 omega połączono w baterię tak, jak na rysunku i połączono z odbiornikiem o oporze równym 10 omega. Jakie napięcie panuje na zaciskach baterii?

RHYAoMN2IrOkC

Rysunek przedstawia dwa źródła połączone ze sobą szeregowo i połączone równolegle z trzecim takim samym źródłem. Do takiej baterii podłączony jest równolegle opornik.

RC3ipoznQHlBT

Odpowiedź: ............ V

RlmEWoEIM84Ia

Na rysunku przedstawiony jest schemat baterii złożonej z dwóch źródeł połączonych szeregowo i równoległe do nich podłączonego trzeciego źródła. Przy każdym z nich napisane są litery Epsilon i małe r oznaczające siłę elektromotoryczna i opór wewnętrzny. Na rysunku gałąź z dwoma źródłami narysowana jest na górze schematu, a pod nią jest gałąź z jednym źródłem. Źródła te tworzą baterię. Na samym dole jest opornik połączony z baterią równolegle. Przez górną gałąź płynie prąd o natężeniu I z indeksem dolnym 1 i jego kierunek jest zgodny z konwencją - od bieguna dodatniego, w dolnej gałęzi również od bieguna dodatniego i oznaczony jest jako I z indeksem dolnym 2. Przez opornik płynie prąd o natężeniu duże I. W oczku, w którym jest opornik i pojedyncze źródło prąd płynie przeciwnie do wskazówek zegara. Kierunki prądu zaznaczone są strzałkami.

Stosując oznaczenia pokazane na rysunku, napiszmy równanie wyrażające fakt, że na końcach obu równolegle połączonych gałęzi baterii panuje takie samo napięcie. Dla oczka zawierającego obie gałęzie wewnątrz baterii mamy:

$\begin{matrix} (7.1) & 2 ℰ - 2 I_{1} r = ℰ - I_{2} r \end{matrix}$

Bilans napięć (II prawo Kirchhoffa) dla dolnego obwodu (oczka), zawierającego jedno źródło i odbiornik zewnętrzny, wygląda następująco:

$\begin{matrix} (7.2) & ℰ - I_{2} r = U \end{matrix}$

Korzystając z faktu, że natężenie prądu płynącego przez odbiornik jest sumą prądów IIndeks dolny 1 i IIndeks dolny 2

a spadek napięcia na nim wynosi U, możemy napisać:

$\begin{matrix} (7.3) & U = I R = (I_{1} + I_{2}) R \end{matrix}$

Wyznaczając IIndeks dolny 1 z równania (7.3), podstawiając do (7.1) a następnie obliczając z niego IIndeks dolny 2 i podstawiając do (7.2) otrzymujemy:

$\begin{matrix} (7.4) & I_{1} = \frac{U}{R} - I_{2} \end{matrix}$

$\begin{matrix} (7.5) & I_{2} = \frac{1}{3} (\frac{2 U}{R} - \frac{ℰ}{r}) \end{matrix}$

$\begin{matrix} (7.6) & U = ℰ \frac{4 R}{3 R + 2 r} = 15 V \end{matrix}$

Ćwiczenie 8

Do pomiaru parametrów źródła prądu często używa się metody polegającej na pomiarze napięcia między zaciskami za pomocą dwóch woltomierzy o różnych oporach wewnętrznych. Wyprowadź wzory pozwalające obliczyć tym sposobem SEM i opór wewnętrzny źródła.

Stosując bilans napięć i prawo Ohma do obu pomiarów i rozwiązując układ równań otrzymujemy:

$ℰ = U_{1} U_{2} \frac{R_{2} - R_{1}}{U_{1} R_{2} - U_{2} R_{1}}$

$r = R_{1} R_{2} \frac{U_{2} - U_{1}}{U_{1} R_{2} - U_{2} R_{1}}$

We wzorach tych cyfry 1 i 2 odnoszą się odpowiednio do obu pomiarów, U oznacza wskazanie woltomierza a r – opór wewnętrzny źródła.

Film samouczek

Dla nauczyciela