Κλείνοντας έναν – έναν τους διακόπτες.

 

Στο κύκλωμα του διπλανού σχήματος, οι διακόπτες είναι ανοικτοί, τα όργανα ιδανικά, ενώ δίνονται για την πηγή, ΗΕΔ Ε=20V και r=2Ω, ενώ οι δυο αντιστάτες έχουν αντιστάσεις R1=5Ω και R2=3Ω.

Α) Να βρεθούν οι ενδείξεις των δύο οργάνων (αμπερομέτρου και βολτομέτρου), καθώς και η ισχύς της πηγής, στις εξής περιπτώσεις:

i) Οι διακόπτες είναι ανοικτοί. 

ii) Ο διακόπτης δ1είναι κλειστός και ο δ2 ανοικτός. 

iii) Και οι δύο διακόπτες είναι κλειστοί.

Β) Ένα φορτίο |q|=3C περνά από την πηγή. Πόση ενέργεια κερδίζει από την πηγή και πόση ενέργεια, το ίδιο φορτίο, αποδίδει με τη μορφή της θερμότητας περνώντας από την αντίσταση R2; Θεωρείστε το παραπάνω φορτίο θετικό, δουλεύοντας με την συμβατική φορά του ρεύματος. Να εξετασθεί το ερώτημα και για τις τρεις παραπάνω περιπτώσεις i), ii) και iii).

Απάντηση:

ή

Κλείνοντας έναν – έναν τους  διακόπτες.

Κλείνοντας έναν – έναν τους  διακόπτες.

Κλείνοντας έναν – έναν τους  διακόπτες.

Κίνηση φορτισμένου σφαιριδίου

 

Ένα μικρό σφαιρίδιο μάζας m=80g είναι δεμένο στο άκρο κατακόρυφου μονωτικού νήματος μήκους l=0,4m, το άλλο άκρο του οποίου έχει δεθεί σε σταθερό σημείο Ο. Το σφαιρίδιο φέρει φορτίο q=1μC και ισορροπεί στη θέση Β, ενώ στην προέκταση της ΟΒ, στη θέση Γ, έχει στερεωθεί μια μικρή φορτισμένη σφαίρα, η οποία φέρει κάποιο θετικό φορτίο Q. Εκτρέπουμε το σφαιρίδιο, φέρνοντάς το στη θέση Α, όπου το νήμα σχηματίζει γωνία θ=60° με την κατακόρυφο και το αφήνουμε να κινηθεί. Το σφαιρίδιο διαγράφει κυκλική τροχιά και μετά από λίγο φτάνει στη θέση Β με ταχύτητα υ1 όπως στο σχήμα. Αν η γωνία ΓΑΟ είναι ορθή, ενώ δίνεται  g=10m/s2.

i)  Να δικαιολογήσετε γιατί η δύναμη Coulomb που ασκείται στο σφαιρίδιο στη θέση Α, έχει μικρότερο μέτρο από το βάρος του σφαιριδίου.

ii) Αν υ1=1,8m/s, να υπολογιστούν:

α) Το μέγιστο δυνατό μέτρο της δύναμης Coulomb F2max, ώστε το νήμα να παραμένει τεντωμένο στη θέση Β.

β) Η διαφορά δυναμικού μεταξύ των θέσεων Α και Β (VAB), του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργεί το φορτίο Q.

iii)  Αν το μέτρο της δύναμης Coulomb στη θέση Β είναι  F2=1,2Ν, ποιο το αντίστοιχο μέτρο της F1 στη θέση Α;

Απάντηση:

ή

Κίνηση φορτισμένου σφαιριδίου

Κίνηση φορτισμένου σφαιριδίου

Κίνηση φορτισμένου σφαιριδίου

Μετρήσεις σε κύκλωμα με ιδανικά όργανα…

 

Δίνεται το κύκλωμα του διπλανού σχήματος, όπου η πηγή έχει ΗΕΔ Ε=10V και εσωτερική αντίσταση r=1Ω, ενώ μεταξύ των σημείων Α και Β μπορούμε να συνδέουμε διάφορους αντιστάτες. Τα όργανα αμπερόμετρο και βολτόμετρο είναι ιδανικά, ενώ μπορούμε να ανοιγοκλείνουμε το διακόπτη, προκειμένου να πετύχουμε κάποια αποτελέσματα.

i)  Ποια είναι η μέγιστη δυνατή ένδειξη του βολτομέτρου; Πότε μπορούμε να πάρουμε τη μέγιστη αυτή ένδειξη; Τι θα δείχνει στην περίπτωση αυτή το αμπερόμετρο;

ii) Ποια η μέγιστη ένδειξη του αμπερομέτρου; Σχεδιάστε το κύκλωμα που θα μας επιτρέψει να πάρουμε τη μέγιστη αυτή ένδειξη. Ποια θα είναι στην περίπτωση αυτή η ένδειξη του βολτομέτρου;

iii) Μεταξύ των σημείων Α και Β συνδέουμε αντιστάτη με αντίσταση R=4Ω και κλείνουμε το διακόπτη δ. Ποιες οι ενδείξεις των δύο οργάνων;

iv) Ποια η απόδοση στην τελευταία περίπτωση;

Ορίζουμε το συντελεστή απόδοσης ως το πηλίκο της ωφέλιμης προς την δαπανώμενη ισχύ, όπου στην περίπτωσή μας υλοποιείται ως το πηλίκο της ισχύος που μεταφέρεται στον αντιστάτη προς της ισχύ που η πηγή παρέχει στο κύκλωμα α=ΡR/ΡΕ.

Απάντηση:

ή

Μετρήσεις σε κύκλωμα με ιδανικά όργανα…

Μετρήσεις σε κύκλωμα με ιδανικά όργανα…

Μετρήσεις σε κύκλωμα με ιδανικά όργανα…