ČO SPÔSOBUJÚ VOĽNÉ ELEKTRÓNY V LÁTKE?

V kovových vodičoch sú voľné pohyblivé častice s elektrickým nábojom vodivostné elektróny . . .

• Nakreslite schematicky kovový vodič s elektrickým prúdom, vykreslite v ňom niekoľko voľných elektrónov. Vyznačte v obrázku ľubovoľne smer elektrického prúdu vo vodiči a smer pohybu voľných elektrónov.
• Vyjadrite vzťah medzi celkovým nábojom, ktorý prejde prierezom vodiča za určitý čas, týmto časom a elektrickým nábojom jedného elektrónu veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi elektrickým prúdom vo vodiči, celkovým nábojom, ktorý prejde prierezom vodiča za určitý čas a týmto časom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi elektrickým napätím medzi koncami vodiča a elektrickým prúdom prechádzajúcim vodičom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte, koľko elektrónov prešlo prierezom vodiča, ak ním prešiel náboj 30 C za 2 minúty?
• Vypočítajte veľkosť elektrického prúdu, ktorý prechádza za týchto podmienok vodičom.
• Aké veľké napätie je na koncoch vodiča, ak jeho elektrický odpor je 15?

13.2

PREČO JE "ELEKTRICKÝ ODPOR" ODPOR?

Elektrický odpor je fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje vlastnosti látky z hľadiska jej schopnosti viesť elektrický prúd . . .

• Nakreslite schematicky kovový vodič, vykreslite v ňom niekoľko zvyškov atómov v kryštálovej mriežke a voľných elektrónov. Vysvetlite podstatu elektrického odporu vodiča.
• Ako závisí elektrický odpor vodiča od jeho parametrov? Vyjadrite tento vzťah veličinovou rovnicou, popíšte a vysvetlite ju.
• Ako závisí elektrický odpor vodiča od jeho teploty? Svoje tvrdenie zdôvodnite. Vyjadrite vzťah medzi elektrickým odporom vodiča a zmenou jeho teploty veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte, aký prierez má mať medený drôt potrebný na zhotovenie elektrického vedenia s dvoma vodičmi s dĺžkou 5 km, ak odpor vedenia nemá prekročiť hodnotu 5. Merný elektrický odpor medi je 1,8.10^-8 .m.
• Vyjadrite vzťah medzi hmotnosťou telesa, jeho objemom a hustotou látky, z ktorej je teleso, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Určite hmotnosť medi potrebnej na zhotovenie tohto vedenia, ak hustota medi je 8,9.10³ kg.m^-3.

13.3

KEDY SA ŽIAROVKA OBYČAJNE VYPÁLI?

Volfrámové vlákno žiarovky je pri svietení zohriaté na pomerne veľkú teplotu, ktorá dosahuje hodnoty niekoľko tisíc stupňov Celzia . . .

• Porovnajte pohyby atómov v kryštálovej mriežke kovu pri nižších a vysokých teplotách.
• Ktorá elektrická fyzikálna veličina, charakterizujúca vlastnosti látky z elektrického hľadiska, mení svoju veľkosť so zmenou teploty? Vyjadrite vzťah medzi týmito veličinami veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi elektrickým napätím na koncoch vodiča a elektrickým prúdom, ktorý vodičom prechádza, veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vláknom volfrámovej žiarovky s teplotou 2500 ^oC prechádza pri napätí 220 V elektrický prúd 0,5 A. Vypočítajte elektrický odpor vlákna v tomto stave, keď je žiarovka zapálená.
• Pri zapnutí má volfrámové vlákno v žiarovke izbovú teplotu 20 ^oC. Vypočítajte elektrický odpor vlákna žiarovky pri tejto teplote. Teplotný súčiniteľ odporu volfrámu je 4,88.10^-3K^-1.
• Vypočítajte veľkosť prúdu prechádzajúceho vláknom žiarovky pri jej zapnutí, ak napätie na nej je 220 V.
• Vlákno žiarovky sa zvykne prepáliť buď v okamihu jej zapnutia, alebo vypnutia. Vysvetlite prečo.

13.4

PREČO CEZ SPÚŠŤAČ AUTOMOBILU PRETEKÁ VEĽKÝ PRÚD?

Pri zapnutí štartéra automobilu ním musí prechádzať pomerne veľký elektrický prúd, aby pretočil motorom automobilu . . .

• Čo je zdrojom elektrického prúdu pri štartovaní automobilu?
• Z akých častí sa skladá uzavretý elektrický obvod? Nakreslite jednoduchý elektrický obvod, kde štartér automobilu bude predstavovať spotrebič s elektrickým odporom.
• Z akých častí sa skladá výsledný odpor uzavretého elektrického obvodu?
• Vyjadrite vzťah medzi elektromotorickým napätím zdroja a elektrickým prúdom v uzavretom obvode veličinovou rovnicou. Ako sa táto závislosť nazýva? Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte elektrický odpor štartéra automobilu, ak po zapnutí obvodu ním prechádza prúd 120 A. Elektrický zdroj má elektromotorické napätie 10 V a vnútorný odpor 0,06  .
• Vysvetlite situáciu, keď v elektrickom obvode nastane skrat. Aký veľký elektrický prúd by vtedy prechádzal obvodom, kde je elektrický zdroj z daného automobilu.

13.5

MÔŽEME POUŽIŤ ZDROJ S VYŠŠÍM ELEKTROMOTORICKÝM NAPÄTÍM?

Na batérii vreckovej baterky je uvedené elektromotorické napätie 4,5 V a na žiarovke 3,5 V . . .

• Nakreslite jednoduchý elektrický obvod s baterkou, žiarovkou, vypínačom a spojovacími vodičmi.
• Aké napätie ukáže voltmeter pripojený na nezaťažený elektrický zdro ?
• Aké napätie ukáže voltmeter pripojený na zaťažený elektrický zdroj? Ako sa nazýva rozdiel týchto napätí? Zapíšte tento rozdiel veličinovou rovnicou.
• Ktoré fyzikálne veličiny charakterizujú vonkajšiu a vnútornú časť elektrického obvodu? Vyjadrite vzťah medzi týmito veličinami veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte svorkové napätie zdroja s elektromotorickým napätím 4,5 V, ak v obvode so žiarovkou s odporom 4 dáva elektrický prúd 0,8 A ? Výsledok výpočtu vysvetlite.
• Porovnajte svietivosť tejto žiarovky so svietivosťou dvoch takých istých, zaradených sériovo k tomuto zdroju. Svoje tvrdenie zdôvodnite.
• Porovnajte svietivosť tejto žiarovky so svietivosťou dvoch takých istých, zaradených paralelne k tomuto zdroju. Svoje tvrdenie zdôvodnite.

13.6

V ELEKTRICKEJ SIETI JE TO ZLOŽITEJŠIE

Sieť je zložitý elektrický obvod, pozostáva z viacerých jednoduchých uzavretých obvodov . . .

• Aké zákony platia v zloženom elektrickom obvode? Sformulujte ich znenie a zapíšte ich všeobecne veličinovou rovnicou.
• Vyznačte v uvedenej sieti prúdy v jednotlivých vetvách siete.
• Napíšte zákon platiaci pre jeden z uzlov siete.
• Vyznačte smery napätí na elektrických zdrojoch v sieti.
• Vyznačte v sieti smery spočítavania v dvoch ľubovoľných jednoduchých obvodoch siete.
• Napíšte zákony platiace pre dva jednoduché obvody siete .
• Vypočítajte veľkosti elektrických prúdov v jednotlivých vetvách siete pre parametre
  U^e1 = U^e2 = 10 V
  R¹ = R² = 20 .
  Vnútorné odpory zdrojov zanedbajte.
• Ako je potrebné opraviť smery elektrických prúdov, ak výsledná hodnota elektrického prúdu je záporná?
• Prečo nemá zmysel písať zákony pre obidva uzly v sieti? Vysvetlite.

13.7

AKO SA PRISPÔSOBUJE ROZSAH VOLTMETRA MERANÉMU NAPÄTIU?

Pri meraní elektrického napätia niekedy potrebujeme odmerať väčšie napätie ako umožňuje rozsah voltmetra . . .

• Nakreslite jednoduchý elektrický obvod so zdrojom napätia, žiarovkou, vypínačom a spojovacími vodičmi.
• Ako zaraďujeme do obvodu voltmeter? Nakreslite do obvodu voltmeter, ktorý odmeria elektrické napätie na žiarovke.
• Ako sa zmení elektrický prúd prechádzajúci žiarovkou po pripojení voltmetra do elektrického obvodu? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
• Ak chceme zmeniť rozsah voltmetra zaraďujeme do obvodu predradný rezistor. Nakreslite predradný rezistor do obvodu, vysvetlite jeho funkciu.
• Vyjadrite vzťah medzi hodnotou elektrického odporu predradného rezistora, vnútorným odporom voltmetra a násobkom zmeny rozsahu voltmetra veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte hodnotu predradného rezistora, ak chceme zväčšiť rozsah voltmetra s vnútorným odporom 1k z 3V na 60V.

13.8

AKO SA PRISPÔSOBUJE ROZSAH AMPÉRMETRA MERANÉMU PRÚDU?

Pri meraní elektrického prúdu niekedy potrebujeme odmerať väčšiu hodnotu prúdu, ako umožňuje rozsah ampérmetra . . .

• Nakreslite jednoduchý elektrický obvod so zdrojom napätia, spotrebičom, vypínačom a spojovacími vodičmi.
• Ako zaraďujeme do obvodu ampérmeter? Nakreslite do obvodu ampérmeter, ktorý odmeria elektrický prúd prechádzajúci žiarovkou.
• Ako sa zmení elektrický prúd prechádzajúci žiarovkou po pripojení ampérmetra do elektrického obvodu? Svoje tvrdenie zdôvodnite.
• Ak chceme zmeniť rozsah ampérmetra, zaraďujeme do obvodu bočník. Nakreslite bočník do obvodu, vysvetlite jeho funkciu.
• Vyjadrite vzťah medzi hodnotou elektrického odporu bočníka, vnútorným odporom ampérmetra a násobkom zmeny rozsahu ampérmetra veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte hodnotu odporu bočníka, ak chceme zväčšiť rozsah ampérmetra s vnútorným odporom 0,2 z 50mA na 1A.

13.9

AKÁ JE ÚČINNOSŤ ELEKTRICKÉHO VARIČA?

Ak zohrievame vodu elektrickým varičom, vo variči nastáva premena energie a medzi varičom a vodou výmena energie . . .

• Vyjadrite vzťah medzi teplom prijatým vodou pri jej zohrievaní, hmotnosťou tejto vody a zmenou jej teploty veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vyjadrite vzťah medzi hustotou látky, z ktorej je teleso, hmotnosťou telesa a jeho objemom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte teplo, ktoré musí prijať voda s objemom 4 l, ak sa má zohriať z 20 ^oC na 100 ^oC. Merná tepelná kapacita vody je 4180 J.kg^-1.K^-1.
• Vyjadrite vzťah medzi výkonom variča, odovzdanou energiou varičom a časom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Aký je výkon elektrického variča, ak sa zohriatie vody za uvedených podmienok uskutoční za 30 minút?
• Vyjadrite vzťah medzi účinnosťou premeny energie, príkonom variča a jeho výkonom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte účinnosť variča pri tomto zohrievaní, ak jeho príkon je 800 W.
• Vysvetlite, kde sa spotrebuje ostatná energia, ktorá chýba do 100% účinnosti variča.

13.10

AK ZABUDNEME VYPNÚŤ ŽIAROVKU, NIEČO NÁS TO STOJÍ.

Občas sa stane, že pri odchode z domu zabudneme vypnúť žiarovku . . .

• Na žiarovke je údaj 100 W. Vysvetlite, čo tento údaj znamená.
• Vyjadrite vzťah medzi príkonom žiarovky, celkovou spotrebovanou energiou a časom veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte hodnotu spotrebovanej elektrickej energie 100 W žiarovkou, ak zbytočne svietila 24 h.
• Spotreba elektrickej energie sa udáva v jednotkách 1 kWh. Uveďte prevodný vzťah medzi jednotkami energie Joule a kWh.
• Koľko zaplatíte za zbytočné svietenie, ak 1 kWh elektrickej energie stojí 0,87 Sk?
• Vyjadrite vzťah medzi potenciálnou energiou telesa, jeho hmotnosťou a výškou nad povrchom Zeme veličinovou rovnicou. Popíšte a vysvetlite uvedenú rovnicu.
• Vypočítajte hmotnosť vody, ktorá by sa s využitím tejto energie dala vyčerpať čerpadlom do výšky 10 m, ak predpokladáme jeho 100% účinnosť.

späť