sk|en|

Práce a výkon elektického proudu

1.Uveďte základní vztahy pro výpočet práce a výkonu v obvodu stejnosměrného proudu.

Řešení:

fyzika-praca-a-vykon-elektickeho-prudu-1.gif


2.Příkony dvou topných tělísek jsou P1 = 18W, P2 = 24W při napětí U = 12V. Jaký příkon budou mít obě tělíska, zapojené na totéž napětí 12V, pokud jejich spojíme:

  • a) paralelně
  • b) sériově

Řešení:

Rozbor:

P1 = 18W,  P2 = 24W,  U = 12V, R1 = ?, R2 =?,  P = ?,  P‘ =?

fyzika-praca-a-vykon-elektickeho-prudu-2.gif 

  • Při paralelním zapojení tělísek bude příkon 42W
  • Při sériovém 10,28 W.


3.Z nikelínového drátu (ρ = 0,44.10-6Ώ. M) s průměrem d = 0,5 mm se má zhotovit topná spirála, v níž by při napětí 120V vzniklo 1667 kJ tepla za 1 hodinu. Jak dlouhý drát je k tomu třeba?

Řešení:

Rozbor:

fyzika-praca-a-vykon-elektickeho-prudu-3.gif 

Na zhotovení topné spirály je potřebný drát dlouhý 14m.


4.Elektrický polštář připojen na nejvyšší stupeň vyhřívání má při napětí U = 220V příkon P = 15W. Jaký je odpor polštáře? Jaký proud jím prochází? Kolik elektrické energie spotřebuje za 10 hodin provozu?

Řešení:

Rozbor:

fyzika-praca-a-vykon-elektickeho-prudu-4.gif 

Odpor polštáře je 3,2 kOhm, proud 68mA a za 10 hodin spotřebuje 0,15 kWh elektrické energie.


5.Kolik ampérovou pojistku třeba zapojit na ochranu elektrického vedení, ve kterém při napětí 220V je paralelně zapojených 10 žárovek 100W/220V.

Řešení:

Rozbor:

U = 220V,  P = 100W,  n = 10,  I = ?

fyzika-praca-a-vykon-elektickeho-prudu-5.gif 

Do elektrického vedení je třeba zapojit 5A pojistku.


6.K ploché baterii s Ue = 4,5 V a Ri = 1Ώ je připojena žárovka s odporem R = 9Ώ. Určitě celkový výkon baterie Pz, užitečný výkon ve vnějším obvodu (příkon žárovky P) a účinnost přenosu energie z baterie na žárovku.

Řešení:

Rozbor:

Ue = 4,5V,   Ri = 1Ώ,  R = 9Ώ,  PZ = ?,  η = ?

 fyzika-praca-a-vykon-elektickeho-prudu-6.gif

Účinnost přenosu energie z baterie na žárovku je η = 90.


7.Jaký proud prochází elektrickým vařičem, pokud se na něm 10 litrů vody ohřeje z 200C na 1000C za 30 minut? Účinnost vařiče je 75%, napětí v síti je 230V.(c = 4180 J.kg-1K-1)

Řešení:

Rozbor:

m = 10kg,  Δt = 800C = 80K,  U = 230V,  τ = 30min = 1800s,  η = 0,75, c = 4180 J.kg-1K-1

 fyzika-praca-a-vykon-elektickeho-prudu-7.gif

Elektrickým vařičem prochází proud asi 11A.


8.Výtah o hmotnosti 1,2 tuny se za 0,5 min. dostal do výšky 15m. Napětí na svorkách elektromotoru, který zvedal výtah je 230V (η = 90%) Určitě proud procházející elektroměrem!

Řešení:

Rozbor:

m = 1200kg,  t = 30s,  h = 15m,  U = 230V,  η = 90% = 0,9,  I = ?

fyzika-praca-a-vykon-elektickeho-prudu-8.gif 

Elektroměrem prochází proud I = 29A.


9.V obvodu jsou zapojeny tři ploché stejné baterie, každá s Ue = 4,5 A a Ri = 1,5 Ώ. Vnější odpor zapojený do obvodu je R = 10Ώ. Určitě výkon elektrického proudu ve vnějším obvodu, pokud jsou baterie zapojeny:

  • a.) sériově
  • b.) paralelně

Řešení:

Rozbor:

Ue = 4,5A a Ri = 1,5Ώ,  R = 10Ώ,  n = 3,  P1 = ?,  P2 = ?

fyzika-praca-a-vykon-elektickeho-prudu-9.gif 

  • Při sériovém zapojení baterií P1 = 8,67W
  • Při paralelním P2 = 1,84W.

10.Když na daný zdroj Ue zapojíme spotřebič s R1 = 5Ώ je příkon spotřebiče stejný, jako příkon spotřebiče s R2 = 0,2 Ώ zapojeného na tentýž zdroj. Určitě vnitřní odpor zdroje Ri a pro každý spotřebič i jeho účinnost.

Řešení:

Rozbor:

R1 = 5Ώ,  R2 = 0,2Ώ,  Ri = ?,  η1= ?,  η2= ?, 

fyzika-praca-a-vykon-elektickeho-prudu-10.gif


11.Svíčka na vánoční stromek má příkon P = 8,9 W a odpor R = 20Ώ. Kolik svíček lze zapojit sériově na napětí U/ = 220 V.

Řešení:

praca-a-vykon-elektrickeho-prudu-11.gif 

Na vánoční stromeček můžeme sériově zapojit 16 svíček.


12. V obchodech lze koupit vařič na napětí U = 220V s příkony P1 = 300W, P2 = 900W. Jaké odpory odpovídají jednotlivým příkonem. Ve třetím vařiči jsou odpory R1 a R2 zapojeny paralelně.

Řešení:

praca-a-vykon-elektrickeho-prudu-12 

K daným příkonem odpovídají odpory R1 = 161,33Ώ, R2 = 53,77Ώ, a R3 = 40,33 Ώ.


13.Na síť 220 V jsou do série zapojeny dvě žárovky jedna 25 W, druhá 100 W. Zjistěte jaké je napětí na každé žárovce.

Řešení:

praca-a-vykon-elektrickeho-prudu-13 

Napětí na žárovkách je U1 = 44V a U2 = 176V.


14.Jaký proud prochází malým ponorným vařičem s údaji 220V / 500W. Za jaký čas zahřeje tento vařič 1kg vody z 100C na 1000C. ( Straty neuvažujte )

Řešení:

praca-a-vykon-elektrickeho-prudu-14 

Malým ponorným vařičem prochází proud I = 2,27 A. Voda se ohřeje za τ = 12,55 minuty.


15. Při odchodu z domu jste zapomněli vypnout 100W žárovku. Zbytečně svítila 24 hodin. Kolik elektrické energie spotřebovala. Určitě hmotnost vody, která by se využitím této energie dala vyčerpat čerpadlem do výšky 10 m.

Řešení:

praca-a-vykon-elektrickeho-prudu-15 

Žárovka zbytečně spotřebovala W = 8,64.106 J elektrické energie. Využitím této energie se dá vyčerpat
m = 8,64.104 kg vody.

 

16.K akumulátoru s elektromototickým napětím Ue = 10V a vnitřním odporem Ri = 1Ώ je připojen rezistor. Výkon elektrického proudu v rezistoru je P = 9 W. Určitě svorkové napětí akumulátoru.

Řešení:

praca-a-vykon-elektrickeho-prudu-16 

Svorkové napětí akumulátoru. je U1 = 9 V,nebo U2 = 1 V. Ve vnějším obvodu je zapojen rezistor
R1 = 9 Ώ, alebo R2 = 1/9 Ώ.


17.Na elektrický zdroj s Ue = 240 V a Ri = 1 Ώ je zapojen spotřebič s elektrickým odporem R = 23 Ώ. Vypočtěte:

  • a.) výkon spotřebiče (příkon)
  • b.) výkon zdroje
  • c.) účinnosť zdroje

Řešení:

 praca-a-vykon-elektrickeho-prudu-17

Výkon spotřebiče je P = 2,3 kW, výkon zdroje je Pz = 2,4 kW a účinnost zdroje je η = 96%


18.Dvě stejné žárovky se stejným příkonem P1=P2=60W jsou zapojeny na napětí U = 220 V. Žárovky jsou:

  • a.) spojené do série
  • b.) spojené paralelne. Vypočítajte Joulovo teplo v obidvoch prípadoch, ak žiarovky svietili 10 min.

Řešení:

praca-a-vykon-elektrickeho-prudu-18


19.Železný drát má dvakrát větší odpor než je odpor měděného drátu. Ve kterém z drátů se vyvíjí více tepla při zapojení vodičů paralelně na síť se stálým napětím? R (Cu) = R1,  R(Fe) = R2

Řešení:

praca-a-vykon-elektrickeho-prudu-19 

V měděném drátě se vyvine dvakrát více tepla než v železném.


20.Železný drát má dvakrát větší odpor než je odpor měděného drátu. Ve kterém z drátů se vyvíjí více tepla při zapojení řidiče sériově na síť se stálým napětím? R(Cu) = R1,  R(Fe) = R2

Řešení:

 praca-a-vykon-elektrickeho-prudu-20

V měděném řidiči se vyvine dvakrát méně tepla než v železném.