Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

Ćwiczenie 1

Wymień blokowe części składowe ładowarki.

Ćwiczenie 2

Dany jest przebieg napięciowy prostokątny taki, jak na załączonym wykresie $U_{w e} (t)$ . Napięcie to jest napięciem wejściowym

a) na prostowniku z jedną diodą,
b) na mostku Gretza.

Narysuj przebieg napięcia wyjściowego $U_{w y} (t)$ dla obu przypadków.

RhY0j3Fqi1w2r

Na rysunku znajduje się wykres, składający się z poziomych i pionowych odcinków. Na osi poziomej odłożono czas. Na osi pionowej odłożono napięcie wejściowe. Wykres funkcji zaczyna się na osi napięcia w punkcie o wartości plus wielkie U z indeksem dolnym zero. Początkowo wykres biegnie w prawo, tworząc krótki, poziomy odcinek. Następnie biegnie w dół, tworząc długi, pionowy odcinek, który kończy się dla wartości napięcia minus wielkie U z indeksem dolnym zero. Kolejny poziomy odcinek ma długość równą pierwszemu poziomemu odcinkowi i następny odcinek pionowy również jest taki sam, jak pierwszy pionowy odcinek. Dalej wykres powtarza się cyklicznie. Cały wykres ma kształt długich prostokątów, których oś symetrii pokrywa się z osią czasu. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Rysunki poniżej przedstawiają wykresy napięcia wyjściowego $U_{w y} (t)$ .

R1bdMKBhwIuZx

Na rysunku znajduje się wykres. Na osi poziomej odłożono czas. Na osi pionowej odłożono napięcie wyjściowe. Wykres ma podobny kształt jak wykres napięcia wejściowego z tym, że dolne odcinki wykresu leżą na osi czasu. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

RL45kJjGPpSfi

Na rysunku znajduje się wykres. Na osi poziomej odłożono czas. Na osi pionowej odłożono napięcie wyjściowe. Wykres jest poziomą linią prostą o wartości napięcia plus wielkie U z indeksem dolnym zero. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Ćwiczenie 3

R1ZaXHrpKSk1K

Z lewej strony rysunku znajduje się punt A, z prawej punkt B. W środku jest kwadratowy obwód elektryczny ustawiony tak, że przekątne kwadratu są skierowane poziomo i pionowo. Na pionowej przekątnej znajduje się opór wielkie R z indeksem dolnym 1. Na górnej, lewej krawędzi kwadratu znajduje się opór wielkie R z indeksem dolnym 2. Na dolnej, prawej krawędzi kwadratu znajduje się opór wielkie R z indeksem dolnym 3. Na górnej, prawej krawędzi kwadratu znajduje się symbol diody skierowany wierzchołkiem w dół i w prawo. Na dolnej, lewej krawędzi kwadratu znajduje się symbol diody skierowany wierzchołkiem w dół i w prawo. Lewy wierzchołek kwadratowego obwodu połączono z punktem A, prawy wierzchołek połączono z punktem B. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

RuevaRAid4QzJ

Dany jest układ elektryczny, którego schemat pokazano na rysunku. Diody obecne w tym układzie są idealne, tzn. w kierunku przewodzenia ich opór wynosi zero, w kierunku zaporowym ich opór jest nieskończony. Do obwodu między punkty A i B podłączono napięcie przemienne.

Wybierz dla przypadków a) i b) właściwe uzupełnienie zdania.

a) Gdy punkt A obwodu ma wyższy potencjał niż B, obwód równoważny jest połączeniu {#równoległemu} / {szeregowemu} oporników.

b) Gdy punkt A obwodu ma niższy potencjał niż B, obwód równoważny jest połączeniu {równoległemu} / {#szeregowemu} oporników.

Zgodnie ze wskazówką, możemy narysować zastępcze schematy dla obu przypadków, jak na rysunku:

R1WeD6R3kWDDk

Na rysunku znajduje się schemat elektryczny taki, jak na rysunku w treści zadania, z tym że przy punkcie wielkie A z lewej strony znajduje się znak plus, wskazujący potencjał dodatni, a przy punkcie wielkie B z prawej strony znajduje się znak minus, wskazujący potencjał ujemny. Zamiast diod narysowano przewody ze strzałkami wskazującymi przepływ prądu w prawo i w dół. Na wszystkich pozostałych przewodach też narysowano strzałki wskazujące kierunek przepływu prądu. Na przewodzie od punktu wielkie A do lewego wierzchołka kwadratu strzałka skierowana jest w prawo. W wierzchołku prąd rozgałęzia się na prąd płynący w górę i w prawo przez opór wielkie R z indeksem dolnym 2 oraz na prąd płynący w dół i w prawo przez przewodnik zastępujący diodę w kierunku przewodzenia. Na oporze wielkie R z indeksem dolnym 1 leżącym na pionowej przekątnej strzałka skierowana jest do góry. Na oporze wielkie R z indeksem dolnym 3 leżącym na prawej, dolnej krawędzi kwadratu strzałka skierowana jest do góry i w prawo. Od prawego wierzchołka kwadratu do punktu wielkie B strzałka skierowana jest w prawo. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

R1CO0P5A8IQEy

Na rysunku znajduje się schemat elektryczny podobny, jak na rysunku w treści zadania, z tym że przy punkcie wielkie A z lewej strony znajduje się znak minus, wskazujący potencjał ujemny, a przy punkcie wielkie B z prawej strony znajduje się znak plus, wskazujący potencjał dodatni. Boki kwadratu: lewy, dolny oraz prawy, górny, na których znajdowały się diody w kierunku zaporowym zostały pominięte. Na rysunku zostały 3 opory połączone szeregowo. Patrząc od prawej, od punktu B do początku oporu wielkie R z indeksem dolnym 3 kierunek przepływu prądu wskazuje strzałka skierowana poziomo w lewo. Na oporze wielkie R z indeksem dolnym 3, leżącym na prawej, dolnej krawędzi kwadratu, strzałka skierowana jest w dół i w lewo. Na oporze wielkie R z indeksem dolnym 1, leżącym na pionowej przekątnej, strzałka skierowana jest do góry. Na oporze wielkie R z indeksem dolnym 2 leżącym na lewej, górnej krawędzi kwadratu strzałka skierowana jest w dół i w lewo. Od końca oporu wielkie R z indeksem dolnym 2 do punktu wielkie A strzałka skierowana jest w lewo. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Ćwiczenie 4

R1bHev47hJtiT

Przebieg napięcia składa się z fragmentów sinusoidy leżących powyżej osi czasu, połączonych poziomymi odcinkami, które leżą na osi czasu. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

RBvDgtWAAlmAl

Uzupełnij poprawnie poniższe zdanie.

prostownika dwu-połówkowego, mostka Gretza, prostownika jedno-połówkowego

Rysunek przedstawia zdjęcie ekranu oscyloskopu. Widoczny jest na nim przebieg napięcia uzyskany za pomocą .............................................................., gdy przyłożono do niego napięcie przemienne.

Ćwiczenie 5

R1QsDQQSYlgZx

Ilustracja przedstawia schemat obwodu elektrycznego. Obwód składa się z trzech równych, pionowych odcinków, których końce z obu stron połączone są poziomymi odcinkami. Pierwszy i drugi odcinek zawierają po dwie diody skierowane do góry. Na trzecim pionowym odcinku znajduje się opór duże R. Z lewej strony obwodu narysowano symbol źródła napięcia przemiennego, czyli kółko z falką w środku. Źródło napięcia przemiennego jest połączone z dwoma punktami obwodu. Pierwszy punt znajduje się na pierwszym pionowym odcinku pomiędzy diodami. Drugi punt znajduje się na drugim pionowym odcinku pomiędzy diodami. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

R1cZ4ayUwWrkq

Rysunek przedstawia pewnego rodzaju prostownik. Przeanalizuj jego działanie.

Uzupełnij poprawnie zadania.

Jest to prostownik {jedno-połówkowy} / {#dwu-połówkowy}. Będzie dawał wyższy potencjał (+) na {#górze} / {dole} opornika.

R17byROxVtlrH1

Ćwiczenie 6

W diodzie zastosowany jest pewien specyficzny materiał(y). Z poniższej listy wybierz właściwą opcję:

ferromagnetyk
ciekły kryształ
półprzewodniki typu n i p
nadprzewodnik

Ćwiczenie 7

RvKDjaDeJBv5n

Ilustracja przedstawia schemat obwodu elektrycznego w kształcie prostokąta. Na lewym boku prostokąta znajduje się symbol źródła napięcia przemiennego, czyli kółko z falką w środku. Na górnym boku znajduje się symbol diody skierowany wierzchołkiem w prawo. Na prawym boku prostokąta znajduje się opór wielkie R. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

RpOBZT40bDQQj

Do obwodu przedstawionego na rysunku podłączono źródło napięcia przemiennego o wartości skutecznej równej 110 V. Maksymalne napięcie na diodzie prostowniczej jest wtedy równe 0,8 V. Oblicz ciepło wydzielone w ciągu jednej minuty na oporniku $R$ o oporze równym 500 Ω. Wynik podaj z dokładnością do czterech cyfr znaczących.

Odp.: Wydzielone ciepło $Q$ = ............ J.

Oblicz najpierw maksymalne napięcie na oporniku, a później napięcie skuteczne na nim, biorąc pod uwagę to, że dla przebiegu prostownika jedno‑połówkowego zależność między napięciem skutecznym a maksymalnym jest następująca: $U_{sk}=U_{max}\cdot\frac{1}{2}$ .

Napięcie maksymalne źródła obliczymy standardowo. Dla napięcia przemiennego mamy związek: $U_{max}=\sqrt{2}U_{sk}=155,56\hspace{2mm}\textrm{V}$ .

Maksymalne napięcie na oporniku będzie wobec tego wynosiło: $U_{Rmax}=U_{max}-U_{Dmax}=154,76\hspace{2mm}\textrm{V}$ . Należy teraz obliczyć napięcie skuteczne przebiegu napięcia z prostownika jedno‑połówkowego, z jakim mamy tu do czynienia.

Dla prostownika jedno‑połówkowego mamy: $U_{sk}=U_{max}\cdot\frac{1}{2}$ . Wobec tego, napięcie skuteczne na oporniku $U_{Rsk}=\frac{154,76\hspace{2mm}\textrm{V}}{2}=77,38\hspace{2mm}\textrm{V}$ . Teraz ze znanej zależności $Q=\frac{U_{Rsk}^{2}}{R}\cdot t$ obliczamy wartość wydzielonego ciepła.

Ćwiczenie 8

Rozważ mostek Gretza, w którym jedna z diod jest uszkodzona w taki sposób, że blokuje każdy prąd, niezależnie od polaryzacji (sytuacja ta jest przedstawiona na rysunku poniżej — uszkodzoną diodę zaznaczono kolorem czerwonym). Opisz, jak będzie działał mostek w tym przypadku.

R1X3iLxvboLJg

Ilustracja przedstawia schemat obwodu elektrycznego zawierającego mostek Gretza. Mostek ma kształt kwadratu ustawionego tak, że przekątne kwadratu są skierowane poziomo i pionowo. Na każdym z boków kwadratu znajduje się symbol diody skierowany wierzchołkiem w prawo. Dioda na dolnym, lewym boku ma kolor czerwony. Napięcie wejściowe wielkie U z indeksem dolnym we przyłożone jest do górnego i dolnego wierzchołka mostka. Napięcie wyjściowe wielkie U z indeksem dolnym wy odkłada się na oporze wielkie R, który jest podłączony do lewego i prawego wierzchołka mostka. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

R1SdTS0PjqNHH2

Ćwiczenie 9

Wskaż spośród wymienionych poniżej urządzenia techniczne, których częścią będzie prostownik.

komputer stacjonarny
transformator
telefon komórkowy
zasilacz do laptopa
odkurzacz
ładowarka akumulatorów

Ćwiczenie 10

RJxW6Zx13aoFx

Ilustracja przedstawia schemat obwodu elektrycznego w kształcie prostokąta. Na lewym boku prostokąta znajduje się symbol źródła napięcia stałego, czyli dwa poziome odcinki, dłuższy ze znakiem plus u góry i krótszy, grubszy odcinek u dołu. Na górnym boku znajduje się symbol diody skierowany wierzchołkiem w prawo. Na prawym boku prostokąta znajduje się opór wielkie R. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

RQvYdHRDlC2to

R

= 10 Ω. Oblicz natężenie prądu płynącego w obwodzie, gdy ogniwo jest podłączone a/ jak na rysunku; b/ przeciwnie niż na rysunku. Odp.: a/

I

= Tu uzupełnij A; b/

I

= Tu uzupełnij A.

Idealna dioda prostownicza ma zerowy opór w kierunku przewodzenia i nieskończony opór w kierunku zaporowym. Taką diodę zastosowano w obwodzie, którego schemat przedstawiono na rysunku. Użyte ogniwo ma znikomy opór wewnętrzny i daje napięcie 9 V. Wartość oporu $R$ = 10 Ω. Oblicz natężenie prądu płynącego w obwodzie, gdy ogniwo jest podłączone a) jak na rysunku; b) przeciwnie niż na rysunku. Wynik podaj z dokładnością do jednej cyfry znaczącej.

Odp.:
a) $I$ = ............ A.
b) $I$ = ............ A.

a) W tym przypadku dioda spolaryzowana jest w kierunku przewodzenia. Jej opór wynosi zero, wobec tego $I=\frac{U}{R}=\frac{9\hspace{2mm}\textrm{V}}{10\hspace{2mm}\Omega}=0,9\hspace{2mm}\textrm{A} > > > > > > > > > >$ .

b) Gdy odwrócimy ogniwo, dioda będzie spolaryzowana w kierunku zaporowym – nie będzie przez nią płynął prąd.

Film samouczek

Dla nauczyciela