ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ ΣΕ ΣΕΙΡΑ ΚΑΙ ΣΕ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΣΥΝΔΕΣΗ

Transcript

1 ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ ΣΕ ΣΕΙΡΑ ΚΑΙ ΣΕ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΣΥΝΔΕΣΗ Όμοιοι λαμπτήρες Τάση στα άκρα της μπαταρίας 9V α) Οι λάμπες είναι σε σειρά ή παράλληλα συνδεδεμένες και γιατί; β) Ποια η τάση στα άκρα κάθε λάμπας; γ) Αν καεί μια λάμπα τι θα συμβεί; δ) Αν προσθέσω άλλες δύο λάμπες θα αλλάξει η φωτεινότητα των αρχικών λαμπτήρων; Εξηγήστε. Τι μπορείτε να πείτε για την ισχύ που καταναλώνεται;

2 ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ ΣΕ ΣΕΙΡΑ ΚΑΙ ΣΕ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΣΥΝΔΕΣΗ Όμοιοι λαμπτήρες Τάση στα άκρα της μπαταρίας 9V α) Οι λάμπες είναι σε σειρά ή παράλληλα συνδεδεμένες και γιατί; β) Πως σχετίζεται η συνολική ένταση του ρεύματος που φεύγει από την μπαταρία με αυτή που διαρρέει κάθε λάμπα; γ) Αν σβήσουμε μια λάμπα τι θα συμβεί με τις υπόλοιπες; (ρεύμα που τις διαρρέει, φωτεινότητα, συνολικό ρεύμα στο κύκλωμα) δ) Αν προσθέσω και άλλες λάμπες τι θα συμβεί στο συνολικό ρεύμα που διαρρέει το κύκλωμα; Πόση η ισχύς που καταναλώνεται;

3 ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ ΣΕ ΣΕΙΡΑ ΚΑΙ ΣΕ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΣΥΝΔΕΣΗ Πως συνδέονται μεταξύ τους οι οικιακές συσκευές; Εξηγήστε. Παράλληλα γιατί αν θέσουμε μια εκτός λειτουργίας ή αν μια από αυτές καεί οι υπόλοιπες λειτουργούν κανονικά Θερμάστρα ισχύος P2,2kW Τοστιέρα με ισχύ P1,76kW Λάμπα ισχύος P220W P V... μέγιστο 1Α Τι θα συμβεί αν στα παραπάνω συνδέσω και ένα στεγνωτήρα μαλλιών (μπιστολάκι) με ισχύ P1,2kW; Θα τραβήξει επιπλέον ρεύμα 5,5Α Υπερφόρτωση της γραμμής

4 ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ ΣΕ ΣΕΙΡΑ ΚΑΙ ΣΕ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΣΥΝΔΕΣΗ ΛΑΜΠΑ ΛΑΜΠΑ 0,45Α Max 10A Αν σε γραμμή στο σπίτι σας που καταλήγει σε ασφάλεια των 10Α είναι συνδεδεμένα όλοι οι λαμπτήρες πόσους τέτοιους των 100W μπορείτε να συνδέσετε χωρίς να πέσει η ασφάλεια; P 100W P V 0, 45A V 220V Κάθε λαμπτήρας διαρρέεται από 0,45Α. Άρα μπορώ να χρησιμοποιήσω: 10A 0,45A 22 λαμπτήρες

5 ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ ΣΕ ΣΕΙΡΑ ΚΑΙ ΣΕ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΣΥΝΔΕΣΗ Ποιος λαμπτήρας τραβά περισσότερο ρεύμα ένας με χοντρό νήμα βολφραμίου ή με λεπτό; (Θεωρήστε το μήκος του νήματος ίδιο και στις 2 περιπτώσεις). R L ρ A... Ο λαμπτήρας με το χοντρό σύρμα θα έχει μικρότερη αντίσταση. R V... Ο λαμπτήρας με το χοντρό σύρμα θα διαρρέεται από το μεγαλύτερο ρεύμα. Ποιος λαμπτήρας θα έχει μεγαλύτερη ισχύ; 2 V P... R Ο λαμπτήρας με το χοντρό σύρμα

6 ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ ΣΕ ΣΕΙΡΑ ΚΑΙ ΣΕ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΣΥΝΔΕΣΗ R 1 R R Σε σειρά R Συνδέω μια πηγή στα σημεία 1 και 2 του κυκλώματος. Ποια η συνολική αντίσταση; R 2 Σε σειρά Απάντηση: R/2

7 ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ ΣΕ ΣΕΙΡΑ ΚΑΙ ΣΕ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΣΥΝΔΕΣΗ Αν η ισχύς που καταναλώνεται στον αντιστάτη των 9Ω είναι 36W, ποια η διαφορά δυναμικού στον αντιστάτη των 2Ω; V9 _ P V9 _ 6 PR9 V9 _ 6 36W 9Ω V9 _ 6 18V R 9 2 Άρα από τον αντιστάτη των 9Ω περνά ρεύμα: V9 _ 6 18V 2A R9 9Ω V9 _ 6 18V και από τον αντιστάτη των 6Ω περνά ρεύμα: 3A R 6Ω Το συνολικό ρεύμα από τους αντιστάτες 9 και 6Ω είναι: 6 o 2 A + 3A 5A λ Άρα στον αντιστάτη των 2Ω : V R V A 2Ω V 10V 2 ολ

8 ΚΑΝΟΝΕΣ TOY KRCHHOFF Πολλά πρακτικά κυκλώματα δεν μπορούν να αναχθούν σε απλούς συνδυασμούς αντιστατών σε σειρά ή σε παράλληλη σύνδεση. Κομβος σε ένα κύκλωμα είναι ένα σημείο στο οποίο συνενώνονται τρεις ή περισσότεροι αγωγοί. Βρόχος είναι οποιοσδήποτε κλειστός αγώγιμος δρόμος.

9 ΚΑΝΟΝΕΣ TOY KRCHHOFF Κανόνας των κόμβων: Το αλγεβρικό άθροισμα των ρευμάτων σε οποιονδήποτε κόμβο είναι μηδέν, δηλαδή, 0 (για καθέναν κόμβο) Ο κανόνας των κόμβων βασίζεται στην διατήρηση του ηλεκτρικού φορτίου. Δεν μπορεί να συσσωρεύεται ή να εξαφανίζεται φορτίο σε ένα κόμβο, άρα το ολικό φορτίο που εισρέει προς τον κόμβο ανά μονάδα χρόνου ισούται με το ολικό φορτίο που εκρέει από αυτόν ανά μονάδα χρόνου. Αναλογία: μια διακλάδωση Τ σε μια υδραυλική εγκατάσταση

10 ΚΑΝΟΝΕΣ TOY KRCHHOFF Κανόνας των βρόχων: Το αλγεβρικό άθροισμα των διαφορών δυναμικού κατά μήκος οιουδήποτε βρόχου, συμπεριλαμβανομένων αυτών που σχετίζονται με ΗΕΔ (emf) και αυτών που σχετίζονται με ωμικά στοιχεία, είναι ίσο με μηδέν δηλαδή, V 0 (για καθέναν κλειστό βρόχο) Υποθέτουμε ότι κινούμαστε κατά μήκος ενός βρόχου. Όταν επιστρέψουμε στο σημείο εκκίνησης, πρέπει να διαπιστώσουμε ότι το αλγεβρικό άθροισμα διαφορών δυναμικού στα άκρα των στοιχείων του κυκλώματος είναι μηδέν: αν αυτό δεν συνέβαινε δεν θα μπορούσαμε να ισχυριστούμε ότι το δυναμικό σε αυτό το σημείο έχει μια σαφώς καθορισμένη τιμή.

11 Κανόνας των βρόχων Διατήρηση της ενέργειας

12 ΚΑΝΟΝΕΣ TOY KRCHHOFF Ορισμός των προσήμων: Όταν διερχόμαστε δια μέσου πηγής κατά τη φορά κατά την οποία αυξάνεται το δυναμικό, δηλ. από - σε +, η ΗΕΔ θεωρείται θετική. Όταν "κατερχόμαστε", δηλ. από + σε -, η ΗΕΔ θεωρείται αρνητική. Όταν διερχόμαστε από αντιστάτη κατά τη φορά του ρεύματος που καθορίσαμε στην αρχή, το R θεωρείται αρνητικό διότι το ρεύμα «κατέρχεται», αν ακολουθεί τη φορά ελάττωσης του δυναμικού. Όταν «ανερχόμαστε» κατά τη διαδρομή μας δια μέσου αντιστάτη, αντίθετα προς το ρεύμα που καθορίσαμε στην αρχή, το R είναι θετικό, γιατί η κατεύθυνση μας αντιστοιχεί σε αύξηση του δυναμικού.

13 ΚΑΝΟΝΕΣ TOY KRCHHOFF Ποιο το Ι; A V V V V 0, ) (16 0 ) (3 ) (2 12 ) (7 4 ) (4 Ω + Ω Ω Ω + Ω Ω

14 Έπεσε η μπαταρία του αυτοκινήτου μας και παίρνουμε βοήθεια από άλλο αυτοκίντητο. Η αντίσταση των καλωδίων που χρησιμοποιούμε είναι R j 0,0026Ω. Ποιο το ρεύμα που περνά από το μοτέρ του αυτοκινήτου αν α) χρησιμοποιήσουμε μόνο την πεσμένη μπαταρία και β) αν πάρουμε τη βοήθεια της καλής μπαταρίας του άλλου αυτοκινήτου. α) στην περίπτωση αυτή η ολική αντίσταση του κυκλώματος είναι: Rολ Rs + r 0,15 + 0,1 0, 25Ω E 10,1V και 40A R 0,25Ω ολ

15 Έπεσε η μπαταρία του αυτοκινήτου μας και παίρνουμε βοήθεια από άλλο αυτοκίντητο. Η αντίσταση των καλωδίων που χρησιμοποιούμε είναι R j 0,0026Ω. Ποιο το ρεύμα που περνά από το μοτέρ του αυτοκινήτου αν α) χρησιμοποιήσουμε μόνο την πεσμένη μπαταρία και β) αν πάρουμε τη βοήθεια της καλής μπαταρίας του άλλου αυτοκινήτου. β) εξωτερικός βρόχος: (i) κάτω βρόχος: (ii) Κόμβος Β: (iii) Αντικαθιστώντας στην (i): Από (iii):

16 Έπεσε η μπαταρία του αυτοκινήτου μας και παίρνουμε βοήθεια από άλλο αυτοκίντητο. Η αντίσταση των καλωδίων που χρησιμοποιούμε είναι R j 0,0026Ω. Ποιο το ρεύμα που περνά από το μοτέρ του αυτοκινήτου αν α) χρησιμοποιήσουμε μόνο την πεσμένη μπαταρία και β) αν πάρουμε τη βοήθεια της καλής μπαταρίας του άλλου αυτοκινήτου. β) παίρνουμε τελικά: ,5 A 5,5 A A Τάση φόρτισης πεσμένης μπαταρίας:

17 Ποτέ μην το κάνετε. Θα εκραγούν οι μπαταρίες. Βραχυκυκλώνω 2 μπαταρίες σε σειρά. (2R j 0,1 0,02) + 10,1 + 12,5 0 22,6 0, A

18 ΑΝΤΙΣΤΑΤΕΣ ΣΕ ΣΕΙΡΑ ΚΑΙ ΣΕ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΣΥΝΔΕΣΗ Πως συνδέονται με την μπαταρία του αυτοκινήτου τα 2 μπροστινά φώτα; Εξηγήστε. Μπορείτε να κάνετε σχεδιάγραμμα των μπροστινών φώτων και τη σύνδεσή τους με τη μπαταρία; Γιατί αν έχουμε αναμμένα τα φώτα του αυτοκινήτου τη στιγμή που το βάζουμε μπροστά χαμηλώνει ο φωτισμός τους;