sk|en|

Elektrický proud v kovech

1.Charakterizujte důležité vlastnosti stejnosměrného elektrického proudu!

Řešení:

fyzika-elektricky-prud-v-kovoch-1.gif


2.Při rozjíždění elektrické soupravy ozubnicové dráhy se odebírá z vedení proud 500A. Určitě celkový elektrický náboj, který přenesou volné elektrony za 1 minutu. Kolik elektronů přešlo vodičem? e = 1,602.10-19C.

Řešení:

Rozbor:

I = 500A,  t = 60s,  e = 1,602.10-19C  Q = ?,  n = ?

 fyzika-elektricky-prud-v-kovoch-2.gif

Celkový elektrický náboj přenesen elektrony je Q = 3.104C. Řidičům prošlo 1,87.1023 elektronů.


3.Telegrafní kabel z mědi (ρ = 0,017.10-6Ώ. M) mezi Snina a Humenného měl průřez 8mm2 a rezistenci 46,75 Ώ. Jakou měl délku?

Řešení:

Rozbor:

S = 8.10-6m2,  R = 46,75 Ώ,  ρ = 0,017.10-6Ώ.m,   l = ?

 fyzika-elektricky-prud-v-kovoch-3.gif

Kabel měl délku 22 km.


4.Nikelínový drát (ρ1 = 0,4.10-6Ώm) má délku l1 = 1,25m. Jakou délku by měl konštantánový drát (ρ2 = 0,5.10-6Ώm) se stejným průřezem a stejným ohmický odpor?

Řešení:

Rozbor:

l1 = 1,25m,  ρ1 = 0,4.10-6Ώm,  ρ2 = 0,5.10-6Ώm,  l2 = ?

fyzika-elektricky-prud-v-kovoch-4.gif 

Délka konštantánového drátu by byla l2 = 1m.


5.Platinový odporový teploměr (α = 3,9.10-3K-1) má při teplotě 200C odpor 500Ώ. Odpor teploměru v rozpálené peci je 2500Ώ. Jaká je teplota pece?

Řešení:

Rozbor:

R20 = 500Ώ,  Rt = 2500Ώ,  α = 3,9.10-3K-1,   t1 = 200C,  Δt = ?,  t2 = ?

fyzika-elektricky-prud-v-kovoch-5.gif 

Teplota rozpálené pece je 10460C.


6.Drát z mědi (ρ1 = 0,02.10-6Ώm) s průměrem d1 = 4mm je třeba nahradit hliníkovým drátem (ρ2 = 0,03.10-6Ώm) stejné délky. Jaký hrubý musí být hliníkový drát, aby se odpor nezměnil?

Řešení:

Rozbor:

d1 = 4.10-3m,  ρ1 = 0,02.10-6Ώm,  ρ2 = 0,03.10-6Ώm,  d2 = ?

fyzika-elektricky-prud-v-kovoch-6.gif 

Tloušťka hliníkového drátu musí být asi 4,9 mm.


7.Dva rezistory R1, R2 při sériovém zapojení mají výsledný odpor 5 Ώ, při paralelním 1,2 Ώ. Jaké odpory mají jednotlivé rezistory?

Řešení:

Rozbor:

R1 = x,  R2 = y

fyzika-elektricky-prud-v-kovoch-7.gif 

Odpory rezistorů jsou R1 = 2 Ώ a R2 = 3 Ώ, nebo R1 = 3 Ώ a R2 = 2 Ώ


8.Rezistor s odporem R = 3,8 Ώ je zapojen na elektromotorické napětí Ue = 12V. Obvodem prochází proud I = 3A. Určitě vnitřní odpor, svorkové napětí a maximální proud.

Řešení:

Rozbor:

R = 3,8Ώ,  Ue = 12V,  I = 3A,  Ri = ?.  U = ?,  Imax=?

fyzika-elektricky-prud-v-kovoch-8.gif 

Vnitřní odpor je Ri = 0,2 Ώ, svorkové napětí U =11,4V a maximální (zkratový) proud Imax = 60A.


9.Ke zdroji elektromotorického napětí 15 V s vnitřním odporem 5 Ώ je připojen rezistor s odporem 10 Ώ. Ke svorkám zdroje napětí je paralelně připojen kondenzátor s kapacitou 1μ F. Určitě náboj na kondenzátoru!

Řešení:

Rozbor:

R = 10 Ώ,  Ri = 5 Ώ,  Ue = 15 V,  C = 10-6F,  Q = ?

fyzika-elektricky-prud-v-kovoch-9.gif 

Náboj kondenzátoru je Q = 10 μC.


10.Zopakujte si znalosti krátkým testem!

1.)    Dohodnutý směr elektrického proudu v kovech je směr pohybu

        a.) částice s kladným elektrickým nábojem

        b.) částice se záporným elektrickým nábojem

        c.) částice bez náboje

        A.) a,b,c     B.) a      C.) b, c

fyzika-elektricky-prud-v-kovoch-10.gif

Řešení:

1B, 2C, 3B, 4A, 5C, 6B, 7C.


11. Přímým vodičem délky da elektrickým odporem R prochází konstantní proud I. Vypočítejte velikost intenzity elektrického pole v tomto vodiči pokud platí:

elektricky-prud-v-vkovoch-11z

Řešení:

elektricky-prud-v-vkovoch-11 

Intenzita elektrického pole ve vodiči je 120 V.m–1.


12. Vláknem wolframové žárovky s teplotou 280C prochází při napětí 10 V proud 300 mA. Určetě teplotu vlákna svítící žárovky, pokud vláknem prochází proud 0,5 A a napětí na koncích vlákna je 220 ​​V.

Řešení:

 elektricky-prud-v-vkovoch-12.gif

Vlákno svítící žárovky má teplotu 25440C.


13.  Vodičem s odporem 15 ohmů prošel za 2 minuty elektrický náboj 30C.

  • a.) Kolik elektronů vodičem prošlo
  • b.) Jak velký proud prošel vodičem
  • c.) Jaké bylo napětí na konci vodiče

Řešení:

elektricky-prud-v-vkovoch-13.gif 

  • Vodičem prošlo 18,73.1019 elektonů.
  • Vodičem prošel proud 0,25 A. 
  • Na konci vodiče bylo napětí 3,75 V.

14. Vzdálenost elektrárny od města, které elektrárna zásobuje elektrickou energií je 900 km. Za jaký čas od zapnutí proudu v elektrárně začnou ve městě pracovat elektrické spotřebiče. Rychlost, kterou se ve vodiči šíří elektrické pole je v = c.

Řešení:

elektricky-prud-v-vkovoch-14.gif 

Elektrické spotřebiče ve městě začnou pracovat za 3 milisekundy.


15.Měděný drát o průměru d1 = 2mm máme nahradit hliníkovým drátem, který má stejnou délku i stejný odpor. Jaký musí být poloměr hliníkového drátu.

Řešení:

 elektricky-prud-v-vkovoch-15.gif

 Poloměr hliníkového drátu musí být 1,26 mm.


16.Určete hmotnost mědi potřebné na zhotovení elektrického vedení se dvěma vodiči, každý délky 5km, pokud odpor vedení nemá překročit 5 ohmů.

Řešení:

 elektricky-prud-v-vkovoch-16.gif

Na zhotovení elektrického vedení je potřeba 3204 kg mědi.


17.Jak velké napětí bude mezi dvěma body hliníkového drátu o průměru 0.2 mm, pokud jsou tyto body od sebe vzdáleny 10 cm. Vodičem protéká proud 1 A.

Řešení:

 

Mezi dvěma body hliníkového drátu bude napětí 0,0955 V.


18. Při zvýšení teploty termistoru se jeho odpor zmenšil o 30%. O kolik procent se při tom zvětšil proud procházející termistorem?

Řešení:

elektricky-prud-v-vkovoch-18.gif  

Proud se zvětšil o 43%.


19.V homogenním kovovém vodiči dlouhém l = 5m a průměrem d = 1,2 mm, jehož konce jsou připojeny k elektrickému napětí U = 4,5 V je stálý proud I = 5A. určitě:

  • a.) počet elektronů, který projde vodičem za 1 ms
  • b.) odpor a měrný odpor vodiče

Řešení:

 elektricky-prud-v-vkovoch-19.gif

  •  Vodičem za 1 milisekundu projde 3,12.1016 elektronů. Odpor vodiče je 0,9 Ώ.
  • Měrný odpor vodiče je 2,03.10-7 Ώm.

20. Určete hmotnost mědi potřebné na zhotovení elektrické dvojlinky délky l = 5 km, pokud odpor vodiče je R = 5 Ώ. Hustota mědi je  ρ/(Cu) = 8,9.103.kg.m-3 a měrný elektrický odpor je ρ(Cu) = 0,017.10–6Ώm. Kolik stojí materiál na toto zařízení, pokud 1 kg mědi stojí 40 €.

Řešení:

 elektricky-prud-v-vkovoch-20.gif

Cena 3024 kg mědi je 121 040 €.


21.Pokud na akumulátor připojíme vodič s R1 = 3,95 Ώbude jím procházet proud I1 = 3A. při odporu R2 = 2,95 Ώ zase proud I2 = 4 A, Určete vnitřní odpor akumulátoru.

Řešení:

 elektricky-prud-v-vkovoch-21.gif

Vnitřní odpor akumulátoru. je Ri = 0,05 Ώ.


22.Jaký je odpor vnější části vedení, pokud vnitřní odpor vedení je 0,2 Ώ a elektromotorické napětí zdroje je 1,1 V. Voltmetr zapojen na svorky ukazuje 1V.

Řešení:

elektricky-prud-v-vkovoch-22.gif 

Odpor vnější části vedení je R = 2 Ώ.


23.Jak dlouhý železný drát (ρ = 0,1.10–6Ώm) s průřezem S = 0,2 mm2 je třeba připojit na článek s elektromotorickým napětím Ue = 2 V a vnitřním odporem Ri = 1 Ώ, aby obvodem procházel proud
I = 0,25A.

Řešení:

 elektricky-prud-v-vkovoch-23.gif

Na článek třeba připojit 14 m dlouhý drát.


24.Kolik zdrojů s Ue = 2 V a Ri = 0,2 Ώ je třeba spojit sériově, abychom při svorkovém napětí U = 120 V dostali v obvodu proud I = 2,5 A.

Řešení:

elektricky-prud-v-vkovoch-24.gif 

Je třeba zapojit 80 zdrojů.


25.Pokud na baterii s Ue = 4,5 V zapojíme vodič s odporem R = 2 Ώ, prochází jím proud I = 1,5 A. Jaký proud bude vodičem procházet při krátkém spojení?

Řešení:

 elektricky-prud-v-vkovoch-25.gif

Při krátkém spojení bude řidičům procházet proud 4,5 A.


26.Galvanometr má základní rozsah Ug = 200 mV a Ig = 1mA.

  • a.) Jaký rezistor Rp je třeba galvanometru předřadit, pokud jej chceme použít jako voltmetr s rozsahem Up = 10 V
  • b.) Jaký rezistor RB připojíme ke galvanometru, abychom s galvanometrem mohli měřit proud do IB = 0,1A

Řešení:

elektricky-prud-v-vkovoch-26.gif 

  • a.) Odpor předřazeného rezistoru je Rp = 9800 Ώ.
  • b.) Odpor bočníku je RB = 2,02 Ώ.

27.Ke zdroji elektromotorického napětí 15 V s vnitřním odporem 5Ώ je připojen rezistor s odporem 10Ώ. Ke svorkám zdroje napětí je paralelně připojen kondenzátor s kapacitou 1μF. Určitě náboj na kondenzátoru.

Řešení:

 elektricky-prud-v-vkovoch-27.gif

Náboj na kondenzátoru je Q = 10μC.


28.Vláknem wolframové žárovky s teplotou 00C prochází při napětí 10 V proud 0,3 A., při napětí 220 V proud 0,5 A, při čemž se vlákno zahřeje na 29760C. Určitě teplotní součinitel odporu wolframu.

Řešení:

 elektricky-prud-v-vkovoch-28.gif

Teplotní součinitel odporu wolframu je α = 4,1.10–3K–1


29.Když žárovka svítí, její wolframové drátek je zahřátý na teplotu 25000C. Žárovka je zapojena na napětí U = 220 V a prochází jí proud I = 0,272 A. Jaký je nárazový proud procházející žárovkou v okamžiku jejího zapojení? (Tj. při pokojové teplotě t1 = 200C )

Řešení:

elektricky-prud-v-vkovoch-29.gif 

Nárazový proud při zapojení je asi 11-krát větší než proud zahřáté žárovky. Proto se často při zapojení vlákno žárovky propálí.