ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 2.1 ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ

Transcript

1 ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 2Η ΕΝΟΤΗΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ 2.1 ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ Τι είναι ; Ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζεται η προσανατολισμένη κίνηση των ηλεκτρονίων ή γενικότερα των φορτισμένων σωματιδίων Που μπορεί να δημιουργηθεί προσανατολισμένη κίνηση ; Στους αγωγούς μπορεί να δημιουργηθεί προσανατολισμένη κίνηση φορτισμένων σωματιδίων (στα μέταλλα έχουμε τα ελεύθερα ηλεκτρόνια), ενώ στους μονωτές δε δημιουργείται τέτοια κίνηση. Ορισμένα υλικά (πχ. Πυρίτιο, Γερμάνιο) άλλοτε συμπεριφέρονται σαν αγωγοί και άλλοτε σαν μονωτές ανάλογα με τις συνθήκες που επικρατούν. Τα σώματα αυτά ονομάζονται ημιαγωγοί. Παρατηρήσεις : Τα ηλεκτρόνια δεν κινούνται με την ίδια ευκολία σε όλους τους αγωγούς, γι αυτό κάποια σώματα είναι καλύτεροι αγωγοί από κάποια άλλα. Τα ηλεκτρόνια κινούνται και μέσα στους μονωτές αλλά με πολύ μεγαλύτερη δυσκολία από ότι στους αγωγούς. Θα λέμε ότι το ηλεκτρικό ρεύμα διαρρέει τον αγωγό. Πως δημιουργείται ηλεκτρικό ρεύμα ; Ηλεκτρικό ρεύμα δημιουργείται με τη βοήθεια μιας ηλεκτρικής πηγής (μπαταρία). Μια ηλεκτρική πηγή έχει δύο αντίθετα ηλεκτρισμένες περιοχές που ονομάζονται ηλεκτρικοί πόλοι. Μεταξύ των δύο πόλων δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο. Μόλις συνδέσουμε τους πόλους μιας πηγής με μεταλλικό σύρμα, στο εσωτερικό του σύρματος δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο που ασκεί δύναμη στα ελεύθερα ηλεκτρόνια του σύρματος και τα αναγκάζει να κινηθούν με κατεύθυνση από τον αρνητικό πόλο της πηγής προς το θετικό πόλο. Αυτή η προσανατολισμένη κίνηση των ηλεκτρονίων είναι το ηλεκτρικό ρεύμα. Ένταση ηλεκτρικού ρεύματος Ορίζουμε την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος (I) που διαρρέει έναν αγωγό, ως το φορτίο (q) που διέρχεται από μία διατομή του αγωγού σε κάποιο χρονικό διάστημα προς το χρονικό διάστημα (t) Μονάδα έντασης ηλεκτρικού ρεύματος : 1 Ampere (A) (θεμελιώδες μέγεθος) 1mA 10-3 A, 1μΑ 10-6 Α Όργανα μέτρησης ηλεκτρικού ρεύματος : Αμπερόμετρα (συνδέονται σε σειρά σε ένα κύκλωμα) 1

2 Φορά του ηλεκτρικού ρεύματος : Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στο εσωτερικό των μεταλλικών αγωγών κινούνται με την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου που προκαλεί η πηγή από τον αρνητικό πόλο της πηγής προς το θετικό πόλο της πηγής. Αυτή η φορά κίνησης είναι η πραγματική φορά του ρεύματος. Όμως, έχει επικρατήσει για ιστορικούς λόγους να θεωρούμε ότι η φορά του ηλεκτρικού ρεύματος είναι από το θετικό πόλο προς τον αρνητικό πόλο της πηγής. Αυτή είναι η συμβατική φορά του ρεύματος. Αποτελέσματα ηλεκτρικού ρεύματος : Θερμικά αποτελέσματα Ηλεκτρομαγνητικά αποτελέσματα Χημικά αποτελέσματα Φωτεινά αποτελέσματα 2.2 ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΠΗΓΗ : Είναι κάθε συσκευή που μετατρέπει μια μορφή ενέργειας σε ηλεκτρική. ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ (ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΤΑΣΗ) ΣΤΟΥΣ ΠΟΛΟΥΣ ΠΗΓΗΣ Ονομάζουμε διαφορά δυναμικού ή τάση (V) στα άκρα μιας ηλεκτρικής πηγής το πηλίκο της ενέργειας(e) που προσφέρεται από την πηγή σε φορτίο (q) που διέρχεται από αυτήν προς το φορτίο q αυτό. Μονάδα διαφοράς δυναμικού : 1 Volt (V) 1 Joule/Coulomb ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ (ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΤΑΣΗ) ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΚΑΤΑΝΑΛΩΤΗ Ονομάζουμε διαφορά δυναμικού ή τάση (V) μεταξύ δύο άκρων ενός καταναλωτή το πηλίκο της ενέργειας(e) που μεταφέρουν ηλεκτρόνια φορτίου(q) όταν διέρχονται από αυτόν προς το φορτίο q αυτό. ++ Όργανα μέτρησης ηλεκτρικής τάσης : Βολτόμετρα (συνδέονται παράλληλα με τον καταναλωτή ή τη πηγή) Σύμβολο ηλεκτρικής πηγής Παρατηρήσεις : Η τάση στα άκρα ενός καταναλωτή είναι μηδέν όταν δεν διαρρέεται από ρεύμα Η τάση στα άκρα πηγής είναι διαφορετική από μηδέν είτε διαρρέεται από ρεύμα είτε όχι. 2

3 Ταχύτητα ηλεκτρονίων σε ένα κύκλωμα Τα ηλεκτρόνια σε έναν μεταλλικό αγωγό κινούνται διαρκώς προς τυχαίες κατευθύνσεις με πολύ μεγάλη ταχύτητα. Όταν ο αγωγός συνδεθεί στα άκρα πηγής, το ηλεκτρικό πεδίο που δημιουργείται ασκεί δύναμη στα ηλεκτρόνια και τα αναγκάζει να κινηθούν προσανατολισμένα με μικρή ταχύτητα (εκατοστά του χιλιοστού ανά δευτερόλεπτο). Άρα αυτό που μεταφέρεται ακαριαία (με τη ταχύτητα του φωτός) είναι το ηλεκτρικό πεδίο ενώ τα ηλεκτρόνια μέσα στο κύκλωμα κινούνται με πολύ μικρή ταχύτητα. Προέλευση των ηλεκτρονίων σε ένα κύκλωμα Τα ηλεκτρόνια δεν δημιουργούνται από την ηλεκτρική πηγή, αλλά προϋπάρχουν στο εσωτερικό των αγωγών που αποτελούν το ηλεκτρικό κύκλωμα. Άρα η ηλεκτρική πηγή προσφέρει ενέργεια στα ηλεκτρόνια για να κινηθούν και δε δημιουργεί φορτία. 2.3 ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΔΙΠΟΛΑ Ηλεκτρικά δίπολα ονομάζουμε όλες τις ηλεκτρικές συσκευές που διαθέτουν δύο άκρα (πόλους) με τα οποία συνδέονται στο ηλεκτρικό κύκλωμα. ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΔΙΠΟΛΟΥ Ηλεκτρική αντίσταση ενός ηλεκτρικού διπόλου (R) ονομάζουμε το πηλίκο της ηλεκτρικής τάσης (V) που εφαρμόζεται στα άκρα του διπόλου προς την ένταση (I) του ηλεκτρικού ρεύματος που το διαρρέει Μονάδα αντίστασης : 1 Ohm (Ω), 1Ω 1V/A R Όργανα μέτρησης αντίστασης : Ωμόμετρα Σύμβολο αντίστασης ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ Ηλεκτρικά δίπολα των οποίων η αντίσταση είναι σταθερή, δηλαδή ανεξάρτητη της τάσης που εφαρμόζεται στα άκρα τους και της έντασης του ρεύματος που τους διαρρέει. ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ ΩΜ (Ohm) Η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος (Ι) που διαρρέει έναν μεταλλικό αγωγό είναι ανάλογη της διαφοράς δυναμικού (V) που εφαρμόζεται στα άκρα του. V Σύμφωνα με τον νόμο του Ωμ, η αντίσταση ενός μεταλλικού αγωγού είναι ανεξάρτητη της διαφοράς δυναμικού που εφαρμόζεται στα άκρα του και του ρεύματος που τον διαρρέει. I 3

4 Παρατηρήσεις : Δεν υπακούουν στο νόμο του Ωμ όλα τα ηλεκτρικά δίπολα. Οι συσκευές που υπακούουν στο νόμο του Ωμ λέγονται αντιστάτες. Τα δίπολα που δεν υπακούουν στο νόμο του Ωμ (λαμπτήρες νέου, κρυσταλλοδίοδοι) έχουν αντίσταση που μεταβάλλεται με την ηλεκτρική τάση που εφαρμόζεται στα άκρα τους. Μικροσκοπική ερμηνεία του νόμου του Ωμ και της αντίστασης ενός μεταλλικού αγωγού Σύμφωνα με το μοντέλο των ελεύθερων ηλεκτρονίων στο εσωτερικό των μεταλλικών αγωγών, όταν αυξάνεται η ηλεκτρική τάση τα ηλεκτρόνια αποκτούν μεγαλύτερη ενέργεια και κινούνται με πιο μεγάλη ταχύτητα. Όσο πιο μεγάλη ταχύτητα έχουν τα ηλεκτρόνια τόσο περισσότερα θα περνάνε από μια διατομή του αγωγού σε ορισμένο χρόνο και άρα τόσο μεγαλύτερη θα είναι και η ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό. Άρα η τάση στα άκρα ενός αγωγού θα είναι ανάλογη της έντασης του ρεύματος που τον διαρρέει. Η αντίσταση εκφράζει τη δυσκολία που εμφανίζει ένας αγωγός στη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από αυτόν. Καθώς εφαρμόζουμε μια τάση στα άκρα ενός μεταλλικού αγωγού, δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο που ασκεί δύναμη στα ελεύθερα ηλεκτρόνια και τα αναγκάζει να κινηθούν πιο γρήγορα. Κατά την κίνησή τους τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με τα θετικά ιόντα του μετάλλου τα οποία ταλαντώνονται γύρω από κάποιες σταθερές θέσεις. Η αντίσταση του μεταλλικού αγωγού οφείλεται στις συγκρούσεις των ελεύθερων ηλεκτρονίων με τα ιόντα του μετάλλου. ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΑΠΟ ΤΟΥΣ ΟΠΟΙΟΥΣ ΕΞΑΡΤΑΤΑΙ Η ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ 2.4 Η αντίσταση ενός μεταλλικού αγωγού : Είναι ανάλογη του μήκους του (ℓ ) Είναι αντιστρόφως ανάλογη του εμβαδού της διατομής του (Α) Εξαρτάται από το είδος του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένος Εξαρτάται από τη θερμοκρασία του αγωγού ℓ Ο συντελεστής αναλογίας ρ ονομάζεται ειδική αντίσταση του υλικού κατασκευής, εξαρτάται από το υλικό και τη θερμοκρασία και μετριέται σε Ω m. Η εξάρτηση της ειδικής αντίστασης από τη θερμοκρασία δίνεται από τη σχέση : (1 + ) Όπου ρ0 είναι η ειδική αντίσταση στους 0 0C, ρθ η ειδική αντίσταση στους θ 0C και α ο θερμικός συντελεστής αντίστασης. 4

5 Στους αγωγούς, η ειδική αντίσταση αυξάνεται με τη θερμοκρασία, στους ημιαγωγούς η ειδική αντίσταση ελαττώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας ενώ σε αγωγούς από ειδικά κράματα η ειδική αντίσταση παραμένει σταθερή με τη μεταβολή της θερμοκρασίας. Μεταβλητός αντιστάτης Ο μεταβλητός αντιστάτης είναι ένας αντιστάτης του οποίου μπορούμε να μεταβάλλουμε την αντίσταση ρυθμίζοντας το μήκος του. Τον συνδέουμε κατάλληλα στο κύκλωμα για να ρυθμίσουμε την ένταση του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα (ροοστάτης) ή για να ρυθμίσουμε τη τάση που εφαρμόζεται στα άκρα μιας συσκευής (ποτενσιόμετρο). ΡΟΟΣΤΑΤΗΣ Ρυθμίζει την ένταση του ρεύματος που διαρρέει ένα κύκλωμα. Αποτελείται από ένα δρομέα που μετακινείται πάνω στον αγωγό του ροοστάτη και ανάλογα με τη θέση του μεταβάλλει την αντίσταση του αγωγού του ροοστάτη που συμμετέχει στο κύκλωμα. ΠΟΤΕΝΣΙΟΜΕΤΡΟ Ρυθμίζει τη ηλεκτρική τάση στα άκρα μιας συσκευής. Σε συνδυασμό με μια ηλεκτρική πηγή, το ποτενσιόμετρο παρέχει μια επιθυμητή τάση στα άκρα μιας συσκευής. ΜΕΛΕΤΗ ΑΠΛΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ 2.4 Κύκλωμα σύνδεσης σε σειρά Όταν συνδέουμε δύο ή περισσότερους λαμπτήρες σε σειρά, και κλείσουμε το διακόπτη, παρατηρούμε ότι οι λαμπτήρες ανάβουν ταυτόχρονα. Αυτό συμβαίνει γιατί τα ηλεκτρόνια κινούνται κατά μήκος του κυκλώματος και δεν δημιουργούνται από τη πηγή. Η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος είναι ίδια σε όλα τα σημεία του κυκλώματος (λόγω αρχής διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου). Η τάση στα άκρα του κυκλώματος ισούται με το άθροισμα των τάσεων στα άκρα κάθε λαμπτήρα (λόγω αρχής διατήρησης της ηλεκτρικής ενέργειας). Οι λαμπτήρες δε λειτουργούν ανεξάρτητα η μία από την άλλη. 5

6 Λ1 Λ2 V Κύκλωμα σε παράλληλη σύνδεση Δύο λαμπτήρες που συνδέονται στα ίδια άκρα ενός κυκλώματος λέμε ότι βρίσκονται σε παράλληλη σύνδεση και λειτουργούν ανεξάρτητα η μια από την άλλη. Οι λαμπτήρες αφού έχουν τα ίδια άκρα θα έχουν και την ίδια τάση, ενώ το ρεύμα που τις διαρρέει θα είναι διαφορετικό. Το άθροισμα των εντάσεων των ρευμάτων στους δύο λαμπτήρες θα ισούται με το συνολικό ρεύμα του κυκλώματος. Λ1 Λ2 V ΣΥΝΔΕΣΗ ΑΝΤΙΣΤΑΤΩΝ ΣΥΝΔΕΣΗ ΣΕ ΣΕΙΡΑ R1 R2 + A ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΣΥΝΔΕΣΗ R1 R2 AM1 V1 V Ηλεκτρικό ρεύμα Ίδια ένταση ρεύματος Ι Ι1 Ι2 Διαφορετική τάση Ι Ι1 + Ι2 Τάση Διαφορετική τάση στα άκρα V V2 + V2 Ίδια τάση V V2 V2 Ισοδύναμη αντίσταση R R1 + R2 Η ισοδύναμη αντίσταση είναι μεγαλύτερη από τις επιμέρους Η ισοδύναμη αντίσταση είναι μικρότερη από τις επιμέρους 6

7 ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ 2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ 1. Τι ονομάζουμε ηλεκτρικό ρεύμα ; 2. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λανθασμένες (Λ); α) Η μπαταρία είναι πηγή ρεύματος β) ηλεκτρικό ρεύμα είναι η κίνηση φορτίων γ) Εϊναι αδύνατη η κίνηση ηλεκτρονίων στους μονωτές δ) στους αγωγούς οι φορείς του ηλεκτρικού ρεύματος είναι τα ελεύθερα ηλεκτρόνια 3. Ποια είναι η μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού ρεύματος στο S.I. ; Με ποια όργανα μετριέται η ένταση του ρεύματος και πως συνδέονται σε ένα κύκλωμα ; 4. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές ; α) Η πραγματική φορά του ηλεκτρικού ρεύματος είναι η φορά κίνησης των ελεύθερων ηλεκτρονίων β) Η ηλεκτρική πηγή παράγει ηλεκτρικό ρεύμα γ) Η φορά κίνησης των ηλεκτρονίων σε ένα μεταλλικό αγωγό είναι η πραγματική φορά του ρεύματος δ) Η φορά κίνησης των θετικών ιόντων σε έναν αγωγό ονομάζεται πραγματική φορά του ρεύματος 5. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστή ; α) για να είναι μία διάταξη ηλεκτρικό κύκλωμα, πρέπει απαραίτητα νε έχει σχήμα κύκλου β) από ένα ανοιχτό ηλεκτρικό κύκλωμα δε διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα γ) η ηλεκτρική πηγή θέτει σε κίνηση τα ελεύθερα ηλεκτρόνια, επειδή δημιουργεί μαγνητικό πεδίο δ) η ηλεκτρική πηγή θέτει σε κίνηση τα ελεύθερα ηλεκτρόνια, αναγκάζοντάς τα να κινηθούν από το θετικό πόλο της πηγής προς τον αρνητικό 6. Τι ονομάζουμε ηλεκτρική τάση πηγής; Ποια είναι η μονάδα μέτρησής της και με ποια όργανα μετριέται ; 7. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση : α) Η τάση στα άκρα ενός καταναλωτή είναι μηδέν όταν από αυτόν δε διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα β) Η τάση στα άκρα ενός καταναλωτή δεν είναι ποτέ μηδέν γ) Η τάση στα άκρα μιας μπαταρίας θα είναι μηδέν αν δε διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα δ) Όταν τα ηλεκτρόνια περνούν μέσα από ένα λαμπτήρα, η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται μόνο σε φωτεινή ενέργεια 7

8 8. Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι λανθασμένες ; α) Η προσανατολισμένη κίνηση των ηλεκτρονίων σε έναν αγωγό διεξάγεται με την ταχύτητα του φωτός β) Τα άκρα ενός βολτομέτρου συνδέονται με τα άκρα του στοιχείου του οποίου θέλουμε να μετρήσουμε τη διαφορά δυναμικού γ) Η προσανατολισμένη κίνηση των ηλεκτρονίων σε ένα κύκλωμα γίνεται με μικρή ταχύτητα, αλλά η εντολή για να κινηθούν δίνεται με τη ταχύτητα του φωτός δ) Τα ηλεκτρόνια κινούνται με κατεύθυνση από τον αρνητικό πόλο της πηγής προς το θετικό 9. Τι ονομάζουμε αντίσταση ενός αγωγού ; Ποια η μονάδα μέτρησης ; 10. Να διατυπώσετε το νόμο του Ωμ. Να κάνετε την αντίστοιχη γραφική παράσταση. 11. Ποιες από τις ακόλουθες προτάσεις είναι σωστές ; α) Αντιστάτες είναι όλοι οι αγωγοί β) Ο νόμος του Ωμ ισχύει για όλους τους αγωγούς γ) Ο νόμος του Ωμ δεν ισχύει για όλους τους αγωγούς δ) Οι αντιστάτες μετατρέπουν εξ ολοκλήρου την ηλεκτρική ενέργεια σε θερμική 12. Όταν σε έναν αντιστάτη διπλασιάσουμε την τάση στα άκρα του, τότε η ένταση του ρεύματος που τον διαρρέει θα : α) υποδιπλασιαστεί β) διπλασιαστεί γ) τετραπλασιαστεί δ) παραμείνει ίδια 13. Η ηλεκτρική αντίσταση ενός μεταλλικού σύρματος οφείλεται : α) στην ύπαρξη ηλεκτρικού ρεύματος β) στην κίνηση των θετικών ιόντων του μεταλλικού σύρματος γ) στην κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων του σύρματος δ) στις συγκρούσεις των ελεύθερων ηλεκτρονίων με τα ιόντα του μετάλλου 14. Να χαρακτηρίσεις τις προτάσεις που ακολουθούν ως σωστές ή λάθος : α) Ο νόμος του Ωμ ισχύει για όλα τα δίπολα β) Μονάδα αντίστασης στο S.I. είναι το 1 Ohm (Ω) γ) Η αντίσταση ενός μεταλλικού αγωγού προέρχεται από τις συγκρούσεις των ελεύθερων ηλεκτρονίων με τα θετικά ιόντα του μετάλλου δ) Οι αντιστάτες είναι συσκευές που υπακούουν στο νόμο του Ωμ 15. Από ποιους παράγοντες εξαρτάται η αντίσταση ενός μεταλλικού αγωγού ; 16. Αν ένα χάλκινο σύρμα διπλωθεί σε δύο, τότε η ειδική του αντίσταση θα : α) διπλασιαστεί γ) παραμείνει ίδια β) υποδιπλασιαστεί δ) υποτετραπλασιαστεί 8

9 17. Η αντίσταση ενός μεταλλικού αγωγού : είναι.. του μήκους του,.. του εμβαδού διατομής, εξαρτάται από τη και του. Κατασκευής 18. Τι ονομάζουμε ειδική αντίσταση ; Από τι εξαρτάται και ποια είναι η μονάδα μέτρησής της ; 19. Ποιες προτάσεις είναι σωστές ; α) Ο ροοστάτης είναι ρυθμιστής ηλεκτρικού ρεύματος β) Μια μεταβλητή αντίσταση μπορεί να λειτουργήσει σαν ροοστάτης ή σαν ποτενσιόμετρο γ) Το ποτενσιόμετρο είναι ρυθμιστής ηλεκτρικής τάσης δ) Στο ροοστάτη όλη η ρυθμιστική αντίσταση διαρρέεται από ρεύμα 20. Ο ροοστάτης είναι μια διάταξη με την οποία : α) διακόπτουμε τη ροή των ηλεκτρονίων σε ένα κύκλωμα β) μεταβάλλουμε τη τάση στα άκρα ενός καταναλωτή γ) μεταβάλλουμε την ένταση του ρεύματος που διαρρέει μια συσκευή δ) μεταβάλλουμε την αντίσταση μιας ηλεκτρικής συσκευής 21. Τι κοινό έχουν δύο αντιστάτες που συνδέονται σε σειρά και τι όταν συνδέονται παράλληλα ; 22. Πως υπολογίζουμε την ισοδύναμη αντίσταση τριών (3) αντιστάσεων που συνδέονται σε σειρά και 3 αντιστάσεων που συνδέονται παράλληλα ; 23. Με ποιον τρόπο σύνδεσης, οι αντιστάτες λειτουργούν ανεξάρτητα ο ένας από τους υπόλοιπους ; 24. Πως θα συνδέσουμε αντιστάτες ώστε η ισοδύναμη αντίσταση να είναι μεγαλύτερη από την αντίσταση κάθε ενός ; 25. Έχουμε τέσσερις ίδιους αντιστάτες των 10Ω. Πως θα τους συνδέσουμε ώστε η ισοδύναμη αντίστασή τους να είναι : α) 40 Ω β) 2,5 Ω γ) 10 Ω δ) 25 Ω 9

10 ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Ένας μεταλλικός αγωγός διαρρέεται από ρεύμα Ι0,8 Α. Να υπολογίσετε : Α) πόσο φορτίο περνάει από μια διατομή του αγωγού σε χρόνο t2 sec ; Β) πόσα ηλεκτρόνια διέρχονται από την ίδια διατομή στον ίδιο χρόνο ; Δίνεται το φορτίο κάθε ηλεκτρονίου : e1, C. 2. Ένας αγωγός διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα. Σε χρονικό διάστημα t0,2sec από μία διατομή του αγωγού διέρχεται ηλεκτρικό φορτίο q0,2 C. Να υπολογίσετε την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό. 3. Ένας ηλεκτρικός λαμπτήρας διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα έντασης Ι20mA. Να υπολογίσετε : Α) σε πόσο χρόνο περνάει από τον λαμπτήρα φορτίο q2c ; Β) πόσο φορτίο περνά σε χρόνο t10min ; 4. Από έναν λαμπτήρα περνάνε ηλεκτρόνια συνολικού φορτίου q4c που μεταφέρουν ενέργεια E 18J. Να υπολογίσεις την ηλεκτρική τάση μεταξύ των δύο άκρων του λαμπτήρα. 5. Ένας λαμπτήρας διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα έντασης Ι2 Α και λειτουργεί για χρόνο t2min. Να βρεθεί : Α) πόσο φορτίο περνάει από τον λαμπτήρα στον αντίστοιχο χρόνο ; Β) πόση ενέργεια μεταφέρεται από το ηλεκτρικό ρεύμα στο λαμπτήρα, αν η ηλεκτρική τάση στα άκρα του λαμπτήρα είναι V20V ; 6. Ο λαμπτήρας ενός κυκλώματος διαρρέεται από ρεύμα Ι1,6 Α και η ηλεκτρική τάση στα άκρα του είναι V16V. Α) πόσο ηλεκτρικό φορτίο διέρχεται από μια διατομή του σύρματος του λαμπτήρα ανά δευτερόλεπτο ; Β) πόση είναι η ηλεκτρική ενέργεια που μετέφερε η πηγή στον λαμπτήρα ; 7. Μια μπαταρία των 9V συνδέεται στα άκρα αντιστάτη με αντίσταση 3Ω. Να υπολογίσετε : Α) την ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον αντιστάτη Β) το φορτίο που περνάει από μια διατομή του κυκλώματος ανά δευτερόλεπτο Γ) την ενέργεια που μεταφέρει η πηγή στο κύκλωμα ανά δευτερόλεπτο 8. Ένα σύρμα από χαλκό έχει μήκος ℓ4m, εμβαδό διατομής Α3, m2.αν η ειδική αντίσταση του χαλκού είναι ρ1, Ωm, να υπολογίσετε την αντίσταση R του σύρματος. 10

11 9. Ένα χάλκινο σύρμα έχει μήκος ℓ1m, εμβαδό διατομής Α1, m2 και η ειδική αντίσταση του χαλκού είναι ρ1, Ωm. Το σύρμα συνδέεται με πηγή τάσης V4V. Να υπολογίσετε : Α) την αντίσταση του χάλκινου σύρματος Β) την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει το σύρμα Γ) το ηλεκτρικό φορτίο που διέρχεται ανά δευτερόλεπτο από μία διατομή του χάλκινου σύρματος Δ) τον αριθμό των ηλεκτρονίων που διέρχονται ανά δευτερόλεπτο από μία διατομή του σύρματος. Δίνεται το φορτίο κάθε ηλεκτρονίου : e1, C. 10. Κόβουμε στη μέση ένα χάλκινο σύρμα και ενώνουμε τα κομμάτια μεταξύ τους ώστε ο νέος αγωγός να έχει διπλάσιο εμβαδό διατομής. Να υπολογίσετε την νέα αντίσταση του αγωγού που θα δημιουργηθεί. 11. Δύο αντιστάτες με αντίσταση R 10Ω και R5Ω συνδέονται σε σειρά με πηγή τάσης V30V. Να σχεδιάσετε το κύκλωμα και να υπολογίσετε το ρεύμα που διαρρέει τους αντιστάτες και τη διαφορά δυναμικού στα άκρα κάθε αντιστάτη 12. Να υπολογίσετε στις παρακάτω περιπτώσεις : Α) την ολική αντίσταση, Β) το ηλεκτρικό ρεύμα που διαρρέει κάθε αντίσταση και Γ) τη διαφορά δυναμικού στα άκρα κάθε αντίστασης R 1 2 (Β) (Α) R1 10 R2 20 R2 3 R3 6 R 3 10 V 4 V V 6 V (Γ) (Δ) R2 2 R 2 10 R3 4 R1 5 R 3 10 R1 3 V 6V V 20 V 11