ب- اختلاف پتانسيل دو سر لامپ چند ولت است؟

    الف)

ب( 

9- روي لامپي دو عدد 50 وات و 110 ولت نوشته شده است. اختلاف پتانسيل 110 ولت را به لامپ وصل مي كنيم.

الف- مقاومت لامپ را حساب كنيد.

ب- چه جرياني از آن عبور مي كند؟

پ- در مدت يك دقيقه چند ژول انرژي الكتريكي توسط لامپ مصرف مي شود؟

 الف)

 (ب                              

(پ

10- تحقيق كنيد:

الف- مصرف ماهانه راديو- تلويزيون و يكي از لامپ هاي اتاق را حساب كنيد.( فرض كنيد كه هر كدام روزانه 8 ساعت با اختلاف پتانسيل 220 ولت روشن باشند).

ب- بهاي برق مصرفي هر يك از وسيله هاي بالا از قرار هر كيلووات ساعت 100 ريال چقدر مي شود؟

پ- اگر در شهر شما هر يك از خانه ها در هر شب يك لامپ 100 وات اضافي را به مدت 3 ساعت روشن كنند، در يك ماه چند كيلووات ساعت انرژي اضافي مصرف مي شود؟ بهاي آن چند ريال مي شود؟ اگر اين مبلغ صرفه جويي شود براب مردم شهر چه كارهاي مفيدي مي توان انجام داد؟

جواب الف- فرض كنيم توان مصرفي وسايل مورد نظربه ترتيب زير باشند:

P₁=5W راديو

P₂=80W تلويزيون

P₃=100W لامپ

زمان مصرف ماهانه هر كدام از وسايل فوق برابر است با:

در اين صورت خواهيم داشت:

ب)                                                               بهاي مصرفي راديو

بهاي مصرفي تلويزيون

بهاي مصرفي لامپ

پ) فرض كنيم تعداد خانه هاي يك شهر با بزرگي متوسط    باب باشد. بنابراين تعداد لامپ هايي كه اضافه روشن مي شوند به همان تعداد خواهد بود. زمان مصرف اضافي ماهانه هر لامپ برابر مي شود با:

مصزف اضافي انرژي ماهانه يك لامپ برابر است با:

در اين صورت مصرف اضافي انرژي ماهانه تمام لامپ ها برابر خواهد بود با:

در نتيجه :

ريال بهاي مصرف اضافي تمام لامپ ها

اين مبلغ معادل 5/4 ميليون تومان است و با آن مي توان تقريباً 4 كيلومتر خيابان را آسفالت كرد.

11- تفسير كنيد :

11-1- نمودار شكل زيرمربوط به لامپي است كه در يك مدار قرار دارد.

الف- چه رابطه اي بين شرت جريان و اختلاف پتانسيل مي توانيد پيدا كنيد؟

ب- به كمك نمودار، مقاومت لامپ را پيدا كنيد.

پ- هرگاه جريان عبوري از لامپ 5/2 آمپر باشد، اختلاف پتانسيل دو سر لامپ چند ولت مي شود؟

جواب الف: در نمودار فوق به ازاي يك مقدار اختلاف پتانسيل معين يك شدت جريان متناظر با آن وجود دارد. مثلاً براي اختلاف پتانسيل 50 ولت شدت جريان متناظر با آن 5 آمپر است. نسبت اين دو برابر مي شود با:

اگر از مقادير ديگر اختلاف پتانسيل و شدت جريان هاي متناظر با آنها نيز استفاده كنيم، همين مقدار ثابت يعني 10 به دست خواهد آمد. بنابراين رابطه بين اختلاف پتانسيل و شدت جريان به صورت زير خواهد بود:

ب) با توجه به قانون اهم نسبت اختلاف پتانسيل بين دو نقطه از مدار به شدت جريان مقدار ثابتي است و اين مقدار مقاومت الكتريكي آن قسمت از مدار است. بنابراين مقاومت الكتريكي لامپ برابر  است.

پ)                                                                        

11-2- در رابطه هاي 

الف- نمادهاي V وR و P و I هر كدام نماينده چه كميتي هستند و يكاي آنها چيست؟

ب- كاربرد هر يك از رابطه ها را شرح دهيد.

جواب الف- نماد V نماينده اختلاف پتانسيل و يكاي آن ولت است. R نماينده مقاومت الكتريكي و يكاي آن اهم است. Pنماينده توان مصرفي و يكاي آن وات است. I نماينده شدت جريان و يكاي آن آمپر  است.

ب- اين رابطه ها براي محاسبه توان مصرفي وسايل الكتريكي كختلف بكار مي روند. به طوري كه اگر ولتاژ مصرفي يك وسيله و مقاومت الكتريكي آن معلوم باشد رابطه     و اگر ولتاژ مصرفي با شدت جريان در دست باشد رابطه P=VI و اگر مقاومت الكتريكي و شدت جريان معلوم باشند رابطه P=RI²  مورد استفاده قرار مي گيرد.

11-3- در مدار شكل مقابل (شكل كتاب ) به تدريج دماي مقاومت( R ) را بالا مي بريم. در اين صورت:

الف- مقاومت، افزايش مي يابد، كاهش مي يابد و يا تغيير نمي كند؟

ب- شدت جريان در مدار، افزايش مي يابد، كاهش مي يابد و يا تغيير نمي كند؟ پاسخ خود را در هر مورد با دليل بنويسيد.

جواب الف: با افزايش دما مقاومت الكتريكي R افزايش مي يابد زيرا در دماي بيشتر انرژي دروني و در نتيجه انرژي جنبشي بارهاي شارش شد بيشتر شده و به تعداد دفعات بيشتري با هم برخورد مي كنند. در نتيجه عبور بارها مشكل تر مي شود و مقاومت الكتريكي افزايش مي يابد.

جواب ب: با توجه به توضيح بند( الف) با افزايش دما و مقاومت R ، شدت جريان كاهش پيدا مي كند. زيرا شدت جريان با مقاومت الكتريكي نسبت وارون دارد.

Eتذكر: در بعضي از رساناها مثل كربن با افزايش دما، مقاومت كاهش مي يابد و در بعضي نيز مثل آلياژهاي كنيتانتان و مانگانين افزايش دما تأثير چنداني بر مقاومت الكتريكي جسم ندارد.

12- روي يك آسياب برقي دو عدد 700W و 220V نوشته شده است. اين آسياب برقي را به اختلاف پتانسيل 220Vوصل مي كنيم حساب كنيد:

12-1- شدت جرياني كه از آن مي گذرد.

12-2- انرژي الكتريكي مصرفي ماهانه ي اين دستگاه را در صورتي كه هفته اي يك بار و هر بار به مدت 20 دقيقه مورد استفاده قرار مي گيرد.

جواب 1:                                                    

2)                                                         

13- اختلاف پتانسيل دو سر باتري اتومبيل هاي سواري برابر 12V است. اگر 8 باتري قلمي 5/1 ولتي به طور متوالي به يكديگر وصل كنيم، اختلاف پتانسيل دو سر مجموعه آنها نيز برابر 12V مي شود. تحقيق كنيد كه چرا در اتومبيل ها به جاي باتري اتومبيل از 8 باتري قلمي استفاده نمي شود؟

جواب: ميزان بار الكتريكي ذخيره شده در باتري هاي قلمي بسياركمتر از انرژي الكتريكي ذخيره شده در باتري اتومبيل است. لذا باتري هاي قلمي شدت جريان لازم براي راه اندازي موتور و ساير وسايل الكتريكي اتومبيل را نمي توانند تأمين كنند.