20. Gyakorlás, feladatmegoldás

Középszintű érettségi viszgafeladat
Elemző feladat
Forrás: https://kemfiz.hu/fizika_kozep_egyenaram.html

1. A mellékelt ábrán egy egyenáramú csengő vázlatos rajza látható. A rajz, illetve az alábbi kérdések segítségével részletesen ismertesse a csengő működését.

a) Mi történik, ha a nyomógombbal zárjuk az áramkört?

b) Mit nevezünk elektromágnesnek? Milyen részekből áll?

c) Mit jelent a lágyvas kifejezés? Miért nem helyettesíthetnénk a lágyvas lemezt egy acéllappal?

d) Miért üti meg újra és újra a csengőt a lemez végén lévő kalapács, amíg a nyomógomb zárva van?

megoldás:

a) Nyomógomb zárása

Az áramkör záródik → áram folyik a tekercsben → a tekercs elektromágnessé válik → magához húzza a lemezt → a kalapács ráüt a csengőre.

b) Elektromágnes

Árammal működő mágnes. Részei: tekercs + lágyvas mag.

c) Lágyvas szerepe

A lágyvas könnyen mágneseződik és gyorsan lemágneseződik. Az acél tartósan mágneseződne, ezért nem engedné vissza a lemezt → a csengő nem működne folyamatosan.

d) Miért ismétlődik az ütés?

A lemez odahúzódik → megszakítja az áramkört → az elektromágnes eltűnik → a lemez visszaugrik → újra zárja az áramkört. Ez a gyors nyitás–zárás ciklus okozza a folyamatos csengést.

Középszintű érettségi vizsgafeladat
Tesztek
Forrás: https://kemfiz.hu/fizika_kozep_egyenaram.html 

20. Gyakorlás, feladatmegoldás

31, 44, 50, 52, 57, 63, 65, 80, 89, 91 

31. Mindig nagyobb-e a hosszabb drót ellenállása?

C – A drótok anyagától függ. Az ellenállás a fajlagos ellenállástól is függ, így egy rövidebb, de nagy fajlagos ellenállású drót ellenállása is lehet nagyobb.

44. Mi a különbség vezető és szigetelő között?

C – A vezetőkben vannak szabadon mozgó töltéshordozók, a szigetelőkben nincsenek. 

 A vezetőkben az elektronok könnyen elmozdulnak, a szigetelőkben kötöttek, ezért nem vezetnek áramot.

50. Rézhasáb ellenállása: melyik irányban nagyobb? (A–B vagy C–D lapok között)

A – Az A–B lapok között. 

A–B irányban hosszabb az áram útja és kisebb a keresztmetszet, ezért nagyobb az ellenállás.

52. R₁-en több hő fejlődik, mint R₂-n. Mi a viszony?

B      R₁ < R₂. 

Párhuzamos kapcsolásnál ugyanaz a feszültség jut rájuk, és P=U2/R, így nagyobb teljesítményhez kisebb ellenállás tartozik.

57. R₁-en háromszor akkora áram folyik, mint R₂-n. Mi az ellenállások aránya?

C         R₁ : R₂ = 1 : 3. 

Párhuzamos ágaknál I=U/R; ha I1=3I2, akkor R1=R2/3.

63. Soros R₀ és változtatható Rₓ: hogyan változik U\{AB} és U\{BC}, ha Rₓ nő?

A – U\{AB} nő, U\{BC} csökken. 

Nagyobb Rₓ → nagyobb feszültség esik rajta; a soros áram csökken → R₀-n kisebb feszültség jut.

65. Akkumulátor: 6 V, 0,3 A, 100 s. Mennyivel csökken a kémiai energiája?

A – 180 J-lal.

Az energia W=U⋅I⋅t=6⋅0,3⋅100=180 J.

80. Hogyan változik egy drót ellenállása, ha a hosszát megfelezzük?

A – Csökken. 

Az ellenállás R=ρlA; ha a hossz feleződik, az ellenállás is feleződik.

82. 230 V-os főzőlap 500 W és 750 W fokozaton. Mikor nagyobb az áram?

B – A 750 W teljesítményű fokozat esetén.

Nagyobb teljesítményhez ugyanazon feszültség mellett nagyobb áram tartozik: I=P/U.

89. Milyen mértékegységben méri a szolgáltató a lakás fogyasztását?

D – kWh.

A villamos energia elszámolásának szabványos egysége a kilowattóra.

91. Két különböző huzal közül melyiknek nagyobb az ellenállása?

D – Nem dönthető el adatok nélkül. 

Az ellenállás a hosszúságtól, keresztmetszettől és az anyag fajlagos ellenállásától függ; ezek nélkül nem hasonlítható össze.

Középszintű érettségi viszgafeladat

Forrás:

Középszintű érettségi feladatok
https://kemfiz.hu/fizika_kozep_egyenaram.html

10, 11, 12, 13, 14 (mind kísérleti jellegű, oldatok vezetése)

10. Állandó U feszültség mellett melyik esetben mérjük a legkisebb áramerősséget?

C – Ha K1 nyitva van, K2 pedig zárva.

Magyarázat: Az áramerősség nagyságát az eredő ellenállás határozza meg:

I=UReredő

Minél nagyobb az eredő ellenállás, annál kisebb az áram. A kapcsolók különböző állásaiban az áramkör más-más része kapcsolódik be: ahol kevesebb párhuzamos ág, illetve nagyobb soros ellenállás van, ott az eredő ellenállás nagyobb. A feladat szerint ez a helyzet akkor áll elő, amikor K1 nyitva, K2 zárva, ezért ekkor lesz a legkisebb áramerősség.

12. Ideális, veszteségmentes transzformátor: U1=24 V, N1=600, N2=1200. Mekkora a szekunder feszültség?

C – 48 V.

Magyarázat: Ideális transzformátorra:

U2U1=N2N1

Innen:

U2=U1⋅N2N1=24⋅1200600=24⋅2=48 V

A szekunder tekercs menetszáma kétszer akkora, mint a primeré, ezért a feszültség is kétszeresére nő. Így a szekunder feszültség 48 V.

13. Két különböző nagyságú ellenállást párhuzamosan kapcsolunk. Melyik állítás igaz?

C – Eredő ellenállásuk értéke kisebb, mint a kisebbik ellenállásé.

Magyarázat: Párhuzamos kapcsolásnál:

1ReredŐ=1R1+1R2

A jobb oldali összeg nagyobb, mint bármelyik egyes tag, ezért:

1Reredo˝>1R1,1Reredo˝>1R2

Innen:

Reredo˝<R1,Reredo˝<R2

Tehát az eredő ellenállás mindkét egyes ellenállásnál kisebb, különösen a kisebbiknél is. Ezért igaz az az állítás, hogy az eredő ellenállás kisebb, mint a kisebbik ellenállás.

14. Mit jelent, hogy Magyarországon a hálózati feszültség 230 V?

C – A feszültség effektív értéke 230 V, egy adott pillanatban lehet ennél nagyobb vagy kisebb is.

Magyarázat: A hálózati feszültség váltakozó feszültség, amely időben szinuszosan változik. A 230 V nem a pillanatnyi értéket, hanem az úgynevezett effektív (hatásos) értéket jelenti. Ez az az érték, amely ugyanakkora hőhatást okozna, mint egy azonos nagyságú egyenfeszültség.

A pillanatnyi feszültség:

u(t)=Umaxsin⁡(ωt)

ahol:

Ueff=Umax2=230 V

Tehát egy adott pillanatban a feszültség lehet nagyobb vagy kisebb, mint 230 V, de az effektív értéke 230 V. Ezért helyes a C válasz.

Készítette a Copilot. 

Vissza