ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Επιµέλεια: Οµάδα Φυσικών της Ώθησης
ΟΜΑ Α ΠΡΩΤΗ ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 Παρασκευή, 6 Ιουνίου 04 Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑ Α. Για τις ημιτελείς προτάσεις Α. και Α. να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της πρότασης και δίπλα σε κάθε αριθμό το γράμμα που αντιστοιχεί στο σωστό A.. Η δίοδος φωτοεκπομπής ή LED εκπέμπει φως α) επειδή σπάνε δεκάδες ζεύγη ηλεκτρονίων και οπών β) όταν είναι ανάστροφα πολωμένη γ) το χρώμα του οποίου είναι ανεξάρτητο από το υλικό του ημιαγωγού δ) όταν πολώνεται ορθά. A.. Για να εξασφαλιστεί η επικοινωνία ενός αναλογικού με ένα ψηφιακό κύκλωμα, είναι απαραίτητη η παρεμβολή ανάμεσά τους α) ενός κυκλώματος διασύνδεσης ή προσαρμογής (interface) β) ενός τροφοδοτικού γ) μιας γεννήτριας συχνοτήτων δ) ενός μετασχηματιστή. A.. Η δίοδος Zener σε ένα τροφοδοτικό χρησιμοποιείται στο κύκλωμα του α) μετασχηματιστή β) σταθεροποιητή γ) φίλτρου δ) ανορθωτή. A.4. Για να λειτουργήσει ένα τρανζίστορ στην ενεργό περιοχή πρέπει α) η επαφή εκπομπού να πολωθεί ορθά και η επαφή του συλλέκτη ανάστροφα β) η επαφή εκπομπού να πολωθεί ορθά και η επαφή του συλλέκτη ορθά γ) η επαφή εκπομπού να πολωθεί ανάστροφα και η επαφή του συλλέκτη ανάστροφα δ) η επαφή εκπομπού να πολωθεί ανάστροφα και η επαφή του συλλέκτη ορθά. Μονάδες 0 A. Να μετατρέψετε τον αριθμό (9A)6 στο δεκαδικό και δυαδικό σύστημα αρίθμησης. Μονάδες 6
ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 Α. Δίνεται το κύκλωμα του σχήματος το οποίο αποτελείται από πηγή συνεχούς τάσης, τους διακόπτες x, y, z και ηλεκτρικό λαμπτήρα f. Στο ψηφίο 0 αντιστοιχούν οι διακόπτες, όταν είναι ανοικτοί (x y z 0), και ο λαμπτήρας, όταν δε φωτοβολεί (f 0). Στο ψηφίο αντιστοιχούν οι διακόπτες, όταν είναι κλειστοί (x y z ), και ο λαμπτήρας, όταν φωτοβολεί (f ). Να κατασκευάσετε τον πίνακα αλήθειας του ψηφιακού κυκλώματος. Μονάδες 0 Α4. Αν Ω, να υπολογίσετε την ισοδύναμη αντίσταση AB του κυκλώματος. Μονάδες 8 A5. α) Να δώσετε τον ορισμό του συντελεστή ενίσχυσης ρεύματος β ενός τρανζίστορ. (μονάδες ) β) Το παρακάτω διάγραμμα απεικονίζει τις χαρακτηριστικές καμπύλες εξόδου ενός τρανζίστορ. Να υπολογίσετε τον συντελεστή ενίσχυσης β του τρανζίστορ αυτού χρησιμοποιώντας τις πληροφορίες του διαγράμματος και τον παραπάνω ορισμό. (μονάδες )
ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 Μονάδες 6 ΑΠΑΝΤΗΣΗ A.) δ A.) α A.) β A.4) α 0 Α. ( 9 A) 6 9 6 + 0 6 ( 54) 0 54 : 77+0 77 : 8+ 8 : 9+0 9 : 9+ 9 : 9+ 4 : +0 : +0 : 0 + Άρα ( 54 ) 0 ( 0000) 4
ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 Α. Η λογική συνάρτηση περιγραφής του κυκλώματος είναι f x y+ z Οπότε ο πίνακας αληθείας : x y z xy f xy+z 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Α4. Α Γ Ισοδύναµο κύκλωµα. A B Γ A B Β Δ AB + + AB Ω 4Ω 5
ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 Α5. O λόγος των μεταβολών των εντάσεων του ρεύματος του συλλέκτη IC και της βάσης IΒ ΔΙC, αποτελεί χαρακτηριστική σταθερή του τρανζίστορ για ορισμένη θερμοκρασία ΔΙB ΔΙC και λέγεται συντελεστής ενίσχυσης ρεύματος β όταν CE σταθερή. ΔΙ Βασιζόμενοι στις χαρακτηριστικές που αντιστοιχούν σε: Ι 00μΑ και Ι 5mAκαι Ι 80μΑ και Ι 4mA Β C B Β C ΔΙC 0 A 0 Α 0 τότε β 50 6 5 ΔΙ 0 0 A 0 Α B ΟΜΑ Α ΕΥΤΕΡΗ Β. Στον διαιρέτη τάσης του σχήματος δίνονται 6Ω, Ω και 7. α) Να υπολογίσετε τις διαφορές δυναμικού AB και BΓ μεταξύ των σημείων A, B και Β, Γ αντίστοιχα. Στα σημεία Β, Γ του κυκλώματος συνδέουμε θερμική συσκευή με συνθήκες κανονικής λειτουργίας PK 96W, K 4. β) Να αποδείξετε ότι η συσκευή δεν λειτουργεί κανονικά. γ) Να υπολογίσετε την τιμή ενός αντιστάτη με τον οποίο πρέπει να αντικαταστήσουμε τον αντιστάτη, έτσι ώστε η συσκευή να λειτουργεί κανονικά. Μονάδες 5 Β. Ενισχυτής έχει απολαβή ρεύματος AΙ 0 και πλάτος της έντασης του ρεύματος στην είσοδό του I 0, εισ 0,5mA. Η απολαβή τάσης του ενισχυτή είναι 80dB τάσης. Να υπολογίσετε α) το ρεύμα εξόδου, καθώς και την απολαβή ρεύματος σε db έντασης β) τα db ισχύος του ενισχυτή. (μονάδες 6) (μονάδες 4) Μονάδες 0 Β. Δίνεται κύκλωμα, C σειράς με 0Ω και C 00μF. Στα άκρα του κυκλώματος εφαρμόζεται ημιτονοειδής εναλλασσόμενη τάση. Η στιγμιαία τιμή του ρεύματος από το οποίο διαρρέεται το κύκλωμα δίνεται από τη σχέση i 4ημ500t, (S.I.) 6
ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 α) Να υπολογίσετε τη χωρητική αντίσταση του πυκνωτή. (μονάδες ) β) Να υπολογίσετε τη σύνθετη αντίσταση του κυκλώματος. (μονάδες 4) γ) Να γράψετε την εξίσωση της τάσης στα άκρα του πυκνωτή, καθώς και την εξίσωση της τάσης στα άκρα του κυκλώματος. (μονάδες 7) δ) Να υπολογίσετε την πραγματική, την άεργο και τη φαινόμενη ισχύ του κυκλώματος και να σχεδιάσετε το τρίγωνο ισχύος του κυκλώματος. (μονάδες 7) ε) Να υπολογίσετε τον συντελεστή αυτεπαγωγής ενός ιδανικού πηνίου, το οποίο πρέπει να συνδεθεί σε σειρά στο κύκλωμα, έτσι ώστε το κύκλωμα αυτό να βρεθεί σε κατάσταση συντονισμού. (μονάδες 4) ίνεται π π ηµ συν 4 4 ΑΠΑΝΤΗΣΗ Β. α) 6 AB 7v 48 + 6+ B Γ 7 4 + 6+ Μονάδες 5 Συσκευή ( P K 96W,4) K K 4 PK K Ω 6Ω P 96 K β) Φτιάχνοντας το ισοδύναμο κύκλωμα : Με + K 6 Ω 6+ K K K Ω Πρέπει η K 4 για να λειτουργεί κανονικά η συσκευή. Όμως Κ K K 7 8 + 6+ Κ Άρα η συσκευή δε λειτουργεί κανονικά. 7 K Α Β Γ (+) (-) K Α Β Γ (+) (-)
ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 Αντικαθιστώντας το με τότε: K Α Β Γ (+) (-) Β. Πρέπει K K 4 K 7 4 6Ω+ Ω+ + + K Ι0εξ 4 ΑΙ Ι0εξ ΑΙΙ0εισ 0 5 0 Α 0,5Α Ι0εισ I0εξ dbρε ύματος 0log 0log AI 0log0 60dB Ι P0εξ 0εξ I0εξ 0εξ I d Β ισχύος 0log 0log 0log + 0log P0εισ 0εισ I0εισ 0εισ I dbτάσης dbρεύματος dβισχ ύος + 70dB B. α) xc Ω Ω 0Ω 6 ωc 5 0 00 0 5 0 0εισ β) z + XC 0 + 0 Ω 0 Ω γ) Το κύκλωμα παρουσιάζει χωρητική συμπεριφορά. Δηλαδή η τάση έπεται του ρεύματος κατά γωνία φ rad. C I X X π 0 0 C C εφφ φ rad I 4 0 0 Η εξίσωση της τάσης στα άκρα του πυκνωτή είναι Άρα π π C C ημ ωt I X ημ ωt 0 C 0 C π π C 4 0ημ 500t (S.I.) C 80ημ 500t (S.I.) Η εξίσωση της τάσης στα άκρα του κυκλώματος είναι π 0 ημ ωt φ I0Ζημ ωt φ 4 0 ημ 500t (S.I.) 4 π 80 ημ 500t (S.I.) 4 ( ) ( ) 8 0εξ 0εισ C0 Ι 0 0 φ 0 4Ω
ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 04 Η πραγματική ισχύς ισούται με 0 Ιεν συνφ I π 4 0 συν 4 4 0 P εν 60W Η άεργος ισχύς επειδή η τάση έπεται του ρεύματος θα έχει αρνητικό πρόσημο και θα ισούται με 0 I0 π 4 0 4 Q εν Ιεν ημφ ημ 60ar 4 Η φαινόμενη ισχύς θα ισούται με 0 I0 0 I0 80 S εν Ιεν 60 A Τρίγωνο Ισχύος: P π φ r 4 S Q Για να υπάρξει συντονισμός πρέπει: xl xc L ω L ω C ω C L H H 0,04H ή 40 mh 4 6 5 0 00 0 5 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ Τα σημερινά θέματα κάλυπταν σημαντικό κομμάτι της εξεταστέας ύλης και ένας καλά προετοιμασμένος μαθητής μπορούσε να ανταποκριθεί χωρίς δυσκολίες. 9