Vzdělávací materiál vytvořený v projektu OP VK Název školy:
Gymnázium, Zábřeh, náměstí Osvobození 20
Číslo projektu:
CZ.1.07/1.5.00/34.0211
Název projektu:
Zlepšení podmínek pro výuku na gymnáziu
Číslo a název klíčové aktivity:
III/2 - Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT
Anotace Název tematické oblasti:
Řešení fyzikálních úloh pro nižší gymnázium - 2
Název učebního materiálu:
Výpočty v elektrických obvodech
Číslo učebního materiálu:
VY_32_INOVACE_F0208
Vyučovací předmět:
Fyzika
Ročník:
3., 4. ročník osmiletého gymnázia
Autor:
RNDr. Lenka Mádrová
Datum vytvoření:
28. 10. 2013
Datum ověření ve výuce:
28. 11. 2013
Druh učebního materiálu:
pracovní list
Očekávaný výstup:
Žák s využitím dosud získaných fyzikálních poznatků nakreslí schéma obvodu a provádí výpočty proudu, napětí a odporu ve složených elektrických obvodech. Při řešení úloh provede zápis fyzikálních veličin ze zadání, vyjádří požadovanou veličinu ze vzorce, dosadí ve správných jednotkách, provede výpočet, správně zaokrouhlí a zapíše výsledek.
Metodické poznámky:
Pracovní list žáka je doplněn vypracovanou verzí využitelnou jak žákem, tak učitelem. Úlohy lze použít k frontálnímu procvičování probraného učiva, k samostatné práci žáků, k práci ve skupinách, k zadání domácího úkolu nebo k individuální práci s talentovanými žáky. Vyučující rovněž může vybrané úlohy zadat jako písemnou práci. Vypracovaná verze pracovního listu může sloužit vyučujícímu pro snadnější kontrolu práce žáků nebo může být dána k dispozici žákům pro zpětnou kontrolu samostatné práce. Žák má možnost kontrolovat nejen výsledek, ale také správný postup řešení úlohy a formálně správný zápis.
VÝPOČTY V ELEKTRICKÝCH OBVODECH 1) Na vánočním stromku je 32 stejných žárovek zapojených sériově. Při jakém napětí musí svítit jednotlivé žárovky, chceme-li řetěz žárovek připojit k zásuvce s napětím 230 V? Jaký musí být odpor řetězu a jaký odpor musí mít jedna žárovka, aby odebíraný proud byl 125 mA? 2) Tři rezistory o odporech R1 = 40 Ω, R2 = 20 Ω, R3 = 60 Ω jsou zapojeny tak, že první dva jsou spojeny paralelně a třetí k nim sériově. Nakreslete schéma zapojení a vypočítejte celkový odpor obvodu, napětí na jednotlivých rezistorech a proudy procházející jednotlivým rezistory, je-li svorkové napětí zdroje 22 V. 3) Čtyři rezistory o odporech R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 20 Ω jsou zapojeny podle schématu. Svorkové napětí zdroje je 60 V. Vypočítejte celkový odpor zapojení a proudy procházející jednotlivými rezistory.
4) Určete výsledný odpor rezistorů zapojených podle schématu, je-li R1 = 15 Ω, R2 = 25 Ω, R3 = 60 Ω. Vypočítejte napětí na jednotlivých rezistorech a proud tekoucí každým rezistorem, jestliže celkový proud tekoucí obvodem činí 2 A.
VÝPOČTY V ELEKTRICKÝCH OBVODECH - výsledky 1) Na vánočním stromku je 32 stejných žárovek zapojených sériově. Při jakém napětí musí svítit jednotlivé žárovky, chceme-li řetěz žárovek připojit k zásuvce s napětím 230 V? Jaký musí být odpor řetězu a jaký odpor musí mít jedna žárovka, aby odebíraný proud byl 125 mA? N = 32 U = 230V I = 125 mA U1 = ? R1 = ? R=? U1 =
U N
U1 =
230 32
𝐔𝟏 = 𝟕, 𝟐 𝐕 R=
U I
R=
230 0,125
𝐑 = 𝟏, 𝟖𝟒 𝐤𝛀 R1 =
R N
R1 =
1840 32
𝐑 𝟏 = 𝟓𝟕, 𝟓 𝛀
2) Tři rezistory o odporech R1 = 40 Ω, R2 = 20 Ω, R3 = 60 Ω jsou zapojeny tak, že první dva jsou spojeny paralelně a třetí k nim sériově. Nakreslete schéma zapojení a vypočítejte celkový odpor obvodu, napětí na jednotlivých rezistorech a proudy procházející jednotlivým rezistory, je-li svorkové napětí zdroje 22 V. R1 = 40 Ω R2 = 20 Ω R3 = 60 Ω U = 26 V R=? U1,2,3 = ? I1,2,3 = ? 1 1 1 = + R′ R 2 R 3 1 1 1 = + R′ 20 60 R′ = 15 Ω R = R′ + R 1 R = 15 + 40 𝐑 = 𝟓𝟓 𝛀 U R 22 I= 55 I=
𝐈 = 𝟒𝟎𝟎 𝐦𝐀 = 𝐈𝟏 U1 = I1 ∙ R 1 U1 = 0,4 ∙ 40 𝐔𝟏 = 𝟏𝟔 𝐕 U2 = U3 = U − U1 U2 = 22 − 16 𝐔𝟐 = 𝐔𝟑 = 𝟔 𝐕 I2 =
U2 R2
I2 =
6 20
𝐈𝟏 = 𝟑𝟎𝟎 𝐦𝐀 I3 =
U3 R3
I3 =
6 60
𝐈𝟑 = 𝟏𝟎𝟎 𝐦𝐀
3) Čtyři rezistory o odporech R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 20 Ω jsou zapojeny podle schématu. Svorkové napětí zdroje je 60 V. Vypočítejte celkový odpor zapojení a proudy procházející jednotlivými rezistory. R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = 20 Ω U = 60 V R=? I1,2,3 = ? 1 1 1 = + Ra R2 R3 1 1 1 = + R a 20 20 𝐑 𝐚 = 𝟏𝟎 𝛀 R b = R a + R1 R b = 10 + 20 𝐑 𝐛 = 𝟑𝟎 𝛀 1 1 1 = + R R4 Rb 1 1 1 = + R 20 30 𝐑 = 𝟏𝟐 𝛀 U R 60 I= 12 I=
𝐈=𝟓𝐀 U4 = U I4 =
U4 R4
I4 =
60 20
𝐈𝟒 = 𝟑 𝐀 I1 = I − I4 I1 = 5 − 3 𝐈𝟏 = 𝟐 𝐀 U 2 = U 3 , R 2 = R 3 ⇒ I2 = I3 I1 = I2 + I3 I1 = 2 ∙ I2 I2 =
1 ∙I 2 1
𝐈𝟐 = 𝐈 𝟑 = 𝟏 𝐀
4) Určete výsledný odpor rezistorů zapojených podle schématu, je-li R1 = 15 Ω, R2 = 25 Ω, R3 = 60 Ω. Vypočítejte napětí na jednotlivých rezistorech a proud tekoucí každým rezistorem, jestliže celkový proud tekoucí obvodem činí 2 A. R1 = 15 Ω R2 = 25 Ω R3 = 60 Ω I=2A I1,2,3 = ? U1,2,3 = ? 1 1 1 = + R R′ R 3 R′ = R 1 + R 2 R′ = 15 + 25 𝐑′ = 𝟒𝟎 𝛀 1 1 1 5 = + = R 40 60 120 R = 24 𝛀 U = R∙I U = 24 ∙ 2 𝐔 = 𝟒𝟖 𝐕 = 𝐔𝟑 I3 =
U3 R3
I3 =
48 60
𝐈𝟑 = 𝟎, 𝟖 𝐀 I1 = I2 = I − I3 I1 = 2 – 0,8 𝐈𝟏 = 𝐈𝟐 = 𝟏, 𝟐 𝐀 U1 = R 1 ∙ I1 U1 = 15 ∙ 1,2 𝐔𝟏 = 𝟏𝟖 𝐕 U 2 = R 2 I2 U2 = 25 ∙ 1,2 𝐔𝟐 = 𝟑𝟎 𝐕
Zdroj: archiv autorky
