cz|en|

Elektrický prúd v kovoch

1.Charakterizujte dôležité vlastnosti jednosmerného elektrického prúdu!

Riešenie:

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


2.Pri rozbiehaní elektrickej súpravy ozubnicovej dráhy sa odoberá z vedenia prúd 500A. Určite celkový elektrický náboj, ktorý prenesú voľné elektróny za 1 minútu. Koľko elektrónov prešlo vodičom? e = 1,602.10-19C.

Riešenie:

Rozbor:

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

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

Celkový elektrický náboj prenesený elektrónmi je Q = 3.104C. Vodičom prešlo 1,87.1023 elektrónov.


3.Telegrafný kábel z medi (ρ = 0,017.10-6Ώ.m) medzi Sninou a Humenným mal prierez 8mm2 a rezistanciu 46,75Ώ. Akú mal dĺžku?

Riešenie:

Rozbor:

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

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

Kábel mal dĺžku 22 km.


4.Nikelínový drôt (ρ1 = 0,4.10-6Ώm) má dĺžku l1 = 1,25m. Akú dĺžku by mal konštantánový drôt (ρ2 = 0,5.10-6Ώm) s rovnakým prierezom a rovnakým ohmickým odporom?

Riešenie:

Rozbor:

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

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

Dĺžka konštantánového drôtu by bola l2 = 1m.


5.Platinový odporový teplomer (α = 3,9.10-3K-1) má pri teplote 200C odpor 500Ώ. Odpor teplomera v rozpálenej peci je 2500Ώ. Aká je teplota pece?

Riešenie:

Rozbor:

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

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

Teplota rozpálenej pece je 10460C.


6.Drôt z medi (ρ1 = 0,02.10-6Ώm) s priemerom d1 = 4mm je potrebné nahradiť hliníkovým drôtom (ρ2 = 0,03.10-6Ώm) rovnakej dĺžky. Aký hrubý musí byť hliníkový drôt, aby sa odpor nezmenil?

Riešenie:

Rozbor:

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

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

Hrúbka hliníkového drôtu musí byť asi 4,9mm.


7.Dva rezistory R1, R2 pri sériovom zapojení majú výsledný odpor 5 Ώ, pri paralelnom 1,2 Ώ. Aké odpory majú jednotlivé rezistory?

Riešenie:

Rozbor:

R1 = x,  R2 = y

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

Odpory rezistorov sú R1 = 2 Ώ a R2 = 3 Ώ, alebo R1 = 3 Ώ a R2 = 2 Ώ


8.Rezistor s odporom R = 3,8 Ώ je zapojený na elektromotorické napätie Ue = 12V. Obvodom prechádza prúd I = 3A. Určite vnútorný odpor, svorkové napätie a maximálny prúd.

Riešenie:

Rozbor:

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

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

Vnútorný odpor je Ri = 0,2 Ώ, svorkové napätie U =11,4V a maximálny (skratový) prúd Imax = 60A.


9.Ku zdroju elektromotorického napätia 15 V s vnútorným odporom 5 Ώ je pripojený rezistor s odporom 10 Ώ. Ku svorkám zdroja napätia je paralelne pripojený kondenzátor s kapacitou 1μ F. Určite náboj na kondenzátore!

Riešenie:

Rozbor:

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

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

Náboj kondenzátora je Q = 10 μC.


10.Zopakujte si vedomosti krátkym testom!

1.)    Dohodnutý smer elektrického prúdu v kovoch je smer pohybu

        a.) častice s kladným elektrickým nábojom

        b.) častice so záporným elektrickým nábojom

        c.) častice bez náboja

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

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

Riešenie:

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


11. Priamym vodičom dĺžky d a elektrickým odporom R prechádza  konštantný prúd I. Vypočítajte veľkosť intenzity elektrického poľa v tomto vodiči ak platí:

elektricky-prud-v-vkovoch-11z

Riešenie:

elektricky-prud-v-vkovoch-11 

Intenzita elektrického poľa vo vodiči je 120 V.m–1.


12. Vláknom volfrámovej žiarovky s teplotou 280C prechádza pri napätí 10 V prúd 300 mA. Určite teplotu vlákna svietiacej žiarovky,  ak vláknom prechádza prúd 0,5 A a napätie na koncoch vlákna je 220 V.

Riešenie:

 elektricky-prud-v-vkovoch-12.gif

Vlákno svietiacej žiarovky má teplotu 25440C.


13.  Vodičom s odporom 15 ohmov prešiel za 2 minúty elektrický náboj 30C.

  • a.) Koľko elektrónov vodičom prešlo
  • b.) Aký veľký prúd prešiel vodičom
  • c.) Aké bolo napätie na konci vodiča

Riešenie:

elektricky-prud-v-vkovoch-13.gif 

  • Vodičom prešlo 18,73.1019 elektónov.
  • Vodičom prešiel prúd 0,25 A.
  • Na konci vodiča bolo napätie 3,75 V

14. Vzdialenosť elektrárne od mesta, ktoré elektráreň zásobuje elektrickou energiou je 900 km. Za aký čas od zapnutia prúdu v elektrárni začnú v meste pracovať elektrické spotrebiče. Rýchlosť, ktorou sa vo vodiči šíri elektrické pole je v = c.

Riešenie:

elektricky-prud-v-vkovoch-14.gif 

Elektrické spotrebiče v meste začnú pracovať za 3 milisekundy.


15.Medený drôt s priemerom d1 = 2mm máme nahradiť hliníkovým drôtom, ktorý má rovnakú dĺžku aj rovnaký odpor. Aký musí byť polomer hliníkového drôtu.

Riešenie:

 elektricky-prud-v-vkovoch-15.gif

 Polomer hliníkového drôtu musí byť 1,26mm.


16.Určite hmotnosť medi potrebnej na zhotovenie elektrického vedenia s dvoma vodičmi, každý dĺžky 5km, ak odpor vedenia nemá prekročiť 5 ohmov.

Riešenie:

 elektricky-prud-v-vkovoch-16.gif

Na zhotovenie elektrického vedenia je potrebné 3204 kg medi.


17.Aké veľké napätie bude medzi dvoma bodmi hliníkového drôtu s priemerom 0.2 mm, ak sú tieto body od seba vzdialené 10 cm. Vodičom preteká prúd 1 A.

Riešenie:

 

Medzi dvoma bodmi hliníkového drôtu bude napätie 0,0955 V.


18. Pri zvýšení teploty termistora sa jeho odpor zmenšil o 30%. O koľko percent sa pri tom zväčšil prúd prechádzajúci termistorom?

Riešenie:

elektricky-prud-v-vkovoch-18.gif  

Prúd sa zväčšil o 43%.


19.V homogénnom kovovom vodiči dlhom l = 5m a priemerom d = 1,2mm, ktorého konce sú pripojené k elektrickému napätiu U = 4,5 V je stály prúd I = 5A. Určite:

  • a.) počet elektrónov, ktorý prejde vodičom za 1 ms
  • b.) odpor a merný odpor vodiča

Riešenie:

 elektricky-prud-v-vkovoch-19.gif

  • Vodičom za 1 milisekundu prejde 3,12.1016elektrónov. Odpor vodiča je 0,9 Ώ.
  • Merný odpor vodiča je 2,03.10-7 Ώm.

20. Určite hmotnosť medi potrebnej na zhotovenie elektrickej dvojlinky dĺžky l = 5 km, ak odpor vodiča je R = 5 Ώ. Hustota medi je  ρ/(Cu) = 8,9.103.kg.m-3 a merný elektrický odpor je ρ(Cu) = 0,017.10–6Ώm. Koľko stojí materiál na toto zariadenie, ak 1 kg medi stojí 40 €.

Riešenie:

 elektricky-prud-v-vkovoch-20.gif

Cena 3024 kg medi je 121 040 €.


21.Ak na akumulátor pripojíme vodič s R1 = 3,95 Ώ bude ním prechádzať  prúd I1 = 3A. pri odpore R2 = 2,95 Ώ zase prúd I2 = 4 A, Určite vnútorný odpor akumulátora.

Riešenie:

 elektricky-prud-v-vkovoch-21.gif

Vnútorný odpor akumulátota je Ri = 0,05 Ώ.


22.Aký je odpor vonkajšej časti vedenia, ak vnútorný odpor vedenia je 0,2 Ώ a elektromotorické napätia zdroja je 1,1 V. Voltmeter zapojený na svorky ukazuje 1V.

Riešenie:

elektricky-prud-v-vkovoch-22.gif 

Odpor vonkajšej časti vedenia je R = 2 Ώ.


23.Aký dlhý železný drôt (ρ = 0,1.10–6Ώm) s prierezom S = 0,2 mm2 treba  pripojiť na článok s elektromotorickým napätím Ue = 2 V a vnútorným odporom Ri = 1 Ώ, aby obvodom prechádzal prúd I = 0,25A.

Riešenie:

 elektricky-prud-v-vkovoch-23.gif

Na článok treba pripojiť 14 m dlhý drôt.


24.Koľko zdrojov s Ue = 2 V a Ri = 0,2 Ώ treba spojiť sériovo, aby sme pri svorkovom napätí U = 120 V dostali v obvode prúd I = 2,5 A.

Riešenie:

elektricky-prud-v-vkovoch-24.gif 

Treba zapojiť 80 zdrojov.


25.Ak na batériu s Ue = 4,5V zapojíme vodič s odporom R = 2 Ώ, prechádza ním prúd I = 1,5A. Aký prúd bude vodičom prechádzať pri krátkom spojení?

Riešenie:

 elektricky-prud-v-vkovoch-25.gif

Pri krátkom spojení bude vodičom prechádzať prúd 4,5 A.


26.Galvanometer má základný rozsah Ug = 200 mV a Ig = 1mA.

  • a.) Aký rezistor Rp je treba galvanometru predradiť, ak ho chceme použiť ako voltmeter s rozsahom Up = 10 V
  • b.) Aký rezistor RB pripojíme ku galvanometru, aby sme s galvanometrom mohli merať prúd do IB = 0,1A

Riešenie:

elektricky-prud-v-vkovoch-26.gif 

  • a.) Odpor predradeného rezistora je Rp = 9800 Ώ.
  • b.) Odpor bočníka je RB = 2,02 Ώ.

27.Ku zdroju elektromotorického napätia 15 V s vnútorným odporom 5Ώ  je pripojený rezistor s odporom 10Ώ. Ku svorkám zdroja napätia je paralelne pripojený kondenzátor s kapacitou 1μF. Určite náboj na kondenzátore.

Riešenie:

 elektricky-prud-v-vkovoch-27.gif

Náboj na kondenzátore je Q = 10μC.


28.Vláknom volfrámovej žiarovky s teplotou 00C prechádza pri napätí 10 V prúd 0,3A., pri napätí 220 V prúd 0,5A, pri čom sa vlákno zohreje na 29760C. Určite teplotný súčiniteľ odporu volfrámu.

Riešenie:

 elektricky-prud-v-vkovoch-28.gif

Teplotný súčiniteľ odporu volfrámu je α = 4,1.10–3K–1


29.Keď žiarovka svieti, jej volframový drôtik je zohriaty na teplotu 25000C. Žiarovka je zapojená na napätie U = 220 V a prechádza ňou prúd I = 0,272 A. Aký je nárazový prúd prechádzajúci žiarovkou v okamihu jej zapojenia? ( t.j. pri izbovej teplote t1 = 200C )

Riešenie:

elektricky-prud-v-vkovoch-29.gif 

Nárazový prúd pri zapojení je  asi 11-krát väčší ako prúd zohriatej žiarovky. Preto sa často pri zapojení vlákno žiarovky prepáli.