Fizyka zadania

• Prąd elektryczny; o jego gęstości i natężeniu

1. W czasie wyładowania atmosferycznego o średnim natężeniu prądu I=135 kA między chmurą a powierzchnią Ziemi przepływa ładunek elektryczny. Oblicz wartość tego ładunku jeżeli wyładowanie trwało około t=25µs
2. Bateria w telefonie była całkowicie naładowana. Pewna osoba rozmawiała przez telefon przez t=1h 24 min, a po tym czasie bateria rozładowała się. Oblicz pojemność baterii wyrażoną w mAh jeśli wiadomo, że podczas rozmowy przez telefon płynie prąd o natężeniu I=800mA.
3. Przez miedziany przewodnik o polu przekroju poprzecznego S₁=1.2mm² w czasie t=15s przepłynęło n=140*10¹⁸ elektronów. Oblicz natężenie prądu płynącego w przewodniku aluminiowym o polu przekroju poprzecznego S₂=3mm², jeżeli wiesz że gęstość prądu w obu przewodnikach jest taka sama.

• Koncentracja i nośność ładunku, czyli dodatkowych cech prądu kilka

4. W aluminiowym przewodniku o polu przekroju poprzecznego S=0,3mm² energia kinetyczna swobodnych elektronów wynosi E_k=8.1eV przy koncentracji n= 9*10²² 1/cm³. Podczas gdy przez przewodnik płynie prąd o natężeniu I=6A, wyznacz iloraz prędkości elektronów swobodnych i ich prędkości unoszenie. Masa elektronu m=9.1*10^-28

• Prawo Ohma oraz wpływ temperatury na przepływ ładunku

5. Drut o średnicy d=3.2mm oraz długości l=16m ma w temperaturze pokojowej opór elektryczny R=5Ω. Oblicz opór właściwy tego drutu.
6. Współczynnik temperaturowy dla srebra wynosi α=4.1*10³ 1/K. Podgrzewając srebrny drut od temperatury t₁=20°C do temperatury t₂=50°C wyznacz ile razy wzrośnie opór właściwy tego drutu. Zmiany długości i przekroju poprzecznego podczas podgrzewania pomijamy.
7. Do badań wybrano materiał, którego opór właściwy ρ=7.4*10^-5Ω*m. Z materiału wytworzono cztery kawałki drutu o równych długościach l=6.6 cm każdy, ale różnych średnicach d₁=0,22mm ; d₂= 0,34 mm ; d₃=0,48 mm ; d₄=0,76mm. Wskaż który kawałek drutu najlepiej nadawałby się do wykonania opornika o oporze R=50Ω?

• Praca i moc prądu – poznaliśmy pojęcia w mechanice zastosujmy w elektryczności

8. Przez grzałkę o mocy P=1,5kW przepływa prąd w czasie t=1,8 min. Oblicz jaką pracę wykonuje prąd?
9. Na oporniku, do którego końcówek przyłożono napięcie U=5,8 V wydziela się moc P= 42 mW. Oblicz jaki ładunek przepływa przez ten opornik w każdej sekundzie.

• Połączenia rezystorów; obliczmy opór zastępczy!

10. Oporniki można łączyć ze sobą szeregowo lub równolegle. Zakładając, że mamy dwa różne oporniku o oporach R₁ i R₂, należy stwierdzić czy w każdym z tych typów połączeń będą czerpać ze źródła prądu taką samą moc?
11. Przez pojedyncze ogniwo galwaniczne przepływa w ciągu t=1.2 min ładunek q=4mC wykonując pracę W=4800 µJ. Oblicz napięcie na tym ogniwie.
12. Z 5 ogniw z zadania 11 uzyskano baterię. Oblicz ile wyniesie moc urządzenia zasilanego tą baterią.

• Zadania, gdzie przećwiczysz zdobytą wiedzę na przykładach z codziennego życia

13. Odparowując wodę w temperaturze wrzenia a następnie ją skraplając można uzyskać wodę destylowaną. Destylarka o mocy P=1800W została podłączona do sieci o napięciu U=230V, a z jej pomocą w ciągu 80 min pracy uzyskano pewną ilość wody destylowanej. Zakładając sprawność urządzenia η=90% oraz początkową temperaturę wody t₀=25°C oblicz ile wody destylowanej uzyskano. Ciepło parowania wody L=22,6*10⁵ J/kg
14. Dwie spirale o oporach R₁=18Ω oraz R₂=36Ω są elementami grzejnika elektrycznego. Grzejnik ten działa przy napięciu zasilającym 120V. Każda ze spiral można zasilać osobno lub w połączeniu szeregowym/równoległym. Grzejnik ten pracuje w trzech zakresach mocy P₁=400W P₂=800W oraz P₃= 1200 W. Ustal jak należy łączyć spirale, aby uzyskać przedstawione zakresy mocy.
15. W pomieszczeniu znajduje się elektryczny ogrzewacz wody o pewnej mocy. W ogrzewaczu mieści się V= 80dm³ wody, która może zostać podgrzana maksymalnie do temperatury T_max=80° Znając sprawność urządzenia η=94% temperaturę początkową wody T₀=20°C oraz czas ogrzewania wynoszący t=4h, wyznacz moc ogrzewacza. Ciepło właściwe wody Cw=4200 J/(kg*K), gęstość wody d=1 g/cm³

 

• Zbiory zadań