جواب بدون عنوان صفحه ۷۹ فیزیک (2) - ریاضی فیزیک

۲ در مدار شکل زیر اختلاف پتانسیل دو سر لامپ ۴/۰V و مقاومت آن ۵/۰Ω است. در مدت ۵ دقیقه چه تعداد الکترون از لامپ می‌گذرد؟

۳ بررسی کنید اگر متهٔ برقی (دریل) معیوبِ شکل‌های زیر را با دوشاخه (شکل الف) یا سه‌شاخه (شکل ب) به پریز وصل کنیم، چه رخ می‌دهد؟

۴ آذرخش مثالی جالب از جریان الکتریکی در پدیده‌های طبیعی است. در یک آذرخش نوعی \(1/0 \times 10^{9}\ \text{J}\) انرژی تحت اختلاف پتانسیل \(5/0 \times 10^{7}\ \text{V}\) در بازهٔ زمانی \(0/20\ \text{s}\) آزاد می‌شود.

۵ در آزمایش تحقیق قانون اهم، نتایج جدول زیر به‌دست آمده است.

۶ شکل زیر نمودار \(I-V\) را برای دو رسانای A و B نشان می‌دهد. مقاومت کدام یک بیشتر است؟ چرا؟

۷ دو رسانای فلزی از یک ماده ساخته شده‌اند و طول یکسانی دارند. رسانای A سیم توپری به قطر \(1/0\ \text{mm}\) است. رسانای B لوله‌ای توخالی به شعاع خارجی \(2/0\ \text{mm}\) و شعاع داخلی \(1/0\ \text{mm}\) است. مقاومت رسانای A چند برابر مقاومت رسانای B است؟

۸ در ماشین‌های چمن‌زنی برقی برای مسافت‌های حداکثر تا \(35\ \text{m}\) از سیم‌های مسی نمرهٔ ۲۰ (قطر \(0/08\ \text{cm}\)) و برای مسافت‌های طولانی‌تر از سیم‌های ضخیم‌تر نمرهٔ ۱۶ (قطر \(0/13\ \text{cm}\)) استفاده می‌کنند تا بدین ترتیب مقاومت سیم را تا آنجا که ممکن است کوچک نگه دارند. الف) مقاومت یک سیم ۳۰ متری ماشین چمن‌زنی چقدر است؟ ب) مقاومت یک

۹. مقاومت رشتهٔ درونی یک برشته‌کن که از جنس نیکروم است، در حالت روشن (دمای \(1200^\circ\mathrm{C}\)) برابر \(44\Omega\) است. مقاومت این رشته در دمای \(20^\circ\mathrm{C}\) چقدر است؟ (از تغییر طول و قطر رشته در اثر تغییر دما چشم‌پوشی شود.)

۱۰. شکل زیر یک مشابهت‌سازی مکانیکی برای درک مقاومت و نیروی محرکهٔ الکتریکی را نشان می‌دهد که در آن بر سطح شیب‌داری میخ‌هایی تعبیه شده و تیله‌ها از ارتفاع بالای سطح شیب‌دار رها می‌شوند و سپس دوباره به بالای سطح شیب‌دار بازگردانده می‌شوند. این مشابهت‌سازی مکانیکی را توجیه کنید.

۱۱. اختلاف پتانسیل دو سر باتری خودروهای سواری برابر ۱۲ولت است. اگر هشت باتری قلمی ۱/۵ ولتی را به طور متوالی به یکدیگر وصل کنیم، اختلاف پتانسیل دو سر مجموعهٔ آنها نیز برابر ۱۲ ولت می‌شود. توضیح دهید چرا در خودروها به جای باتری خودرو از هشت باتری قلمی استفاده نمی‌شود.

۱۲. یک باتری را در نظر بگیرید که وقتی به مدار بسته نیست اختلاف پتانسیل دو سرش برابر \(12/0\mathrm{V}\) است. وقتی یک مقاومت \(10/0\Omega\) به این باتری بسته شود، اختلاف پتانسیل دو سر باتری به \(10/9\mathrm{V}\) کاهش می‌یابد. مقاومت داخلی باتری چقدر است؟

۱۳. در مدار شکل زیر جریان در مدار و اختلاف پتانسیل بین دو نقطهٔ A و B را محاسبه کنید. \((VB - VA)\)

۱۴. در شکل زیر

۱۵. دو لامپ رشته‌ای در اختیار داریم که جنس و طول رشتهٔ آنها یکسان است، ولی رشتهٔ لامپ B ضخیم‌تر از رشتهٔ لامپ A است. وقتی لامپ‌ها به ولتاژ یکسانی وصل شوند، کدام لامپ پرنورتر خواهد بود و چرا؟

۱۶. بر روی وسیله‌های الکتریکی، اعداد مربوط به ولتاژ و توان نوشته می‌شود. برای دو وسیلهٔ زیر،

۱۷ لامپ یک چراغ قوهٔ معمولی با ولتاژ \(2/9\,V\) کار می‌کند و در این حالت توان مصرفی آن \(0/87\,W\) می‌شود. اگر مقاومت رشتهٔ تنگستنی این لامپ در دمای اتاق (\(20^\circ C\)) برابر \(1/1\,\Omega\) باشد، دمای این رشته وقتی که لامپ روشن است، چقدر می‌شود؟

۱۸ شکل زیر جریان \(I\) را در یک مدار تک‌حلقه‌ای با باتری B و مقاومت‌های \(R1\) و \(R2\) (و سیم‌هایی با مقاومت ناچیز) نشان می‌دهد. الف) علامت پایانه‌های باتری B را مشخص کنید. ب) در نقاط a، b و c بزرگی جریان، پ) پتانسیل الکتریکی و ت) انرژی پتانسیل الکتریکی حامل‌های بار مثبت را به‌گونه‌ای مرتب کنید که بیشترین مقدار در ابتدا باشد.

۱۹ تلویزیون و یکی از لامپ‌های خانهٔ خود را در نظر بگیرید و فرض کنید که هرکدام روزی ۸ ساعت با اختلاف پتانسیل ۲۲۰ولت روشن باشد.

۲۰ در شکل زیر، الف) نیروی محرکهٔ الکتریکی و مقاومت داخلی منبع را که به ازای \(I1=5/00\,A\) برابر \(9/50\,W\) و به ازای \(I2=7/00\,A\) برابر \(12/6\,W\) است، محاسبه کنید.

۲۱ به‌نظر شما چرا چراغ‌های خودرو (چراغ‌های جلو، عقب و ...)، به‌طور موازی بسته می‌شوند؟

۲۲ مقاومت یک آمپرسنج برای اندازه‌گیری جریان در یک مدار باید چگونه باشد تا جریان اندازه‌گیری‌شده توسط آمپرسنج با جریان قبل از قرار دادن آمپرسنج، نزدیک به هم باشد؟

۲۳ شکل زیر بخشی از یک مدار را نشان می‌دهد. بزرگی و جهت جریان \(I\) در سیم پایین سمت راست چیست؟

۲۴ در شکل زیر، تعدادی لامپ مشابه به طور موازی به هم متصل شده‌اند و هر لامپ با کلیدی همراه است. بررسی کنید که با بستن کلیدها یکی پس از دیگری، عددهایی که آمپرسنج و ولت‌سنج نشان می‌دهند، چه تغییری می‌کند؟

۲۵ دو لامپ با مقاومت مساوی \(R\) را یک بار به طور متوالی و بار دیگر به طور موازی به یکدیگر می‌بندیم و آنها را هر بار به ولتاژ \(V\) وصل می‌کنیم. نسبت توان مصرف شده در حالت موازی به توان مصرف شده در حالت متوالی چقدر است؟

۲۶ در شکل‌های صفحهٔ بعد، آیا مقاومت‌ها به‌طور متوالی بسته شده‌اند، موازی و یا هیچ کدامؤ

27. در مدار شکل زیر جریان در جهت نشان‌داده‌شده ۱/۲A است.

28. سه مقاومت مشابه ۱۲ اُهمی را یک‌بار به‌طور متوالی و بار دیگر به‌طور موازی به یکدیگر می‌بندیم و به اختلاف پتانسیل ۱۲ولت وصل می‌کنیم. در هر بار، چه جریانی از هر مقاومت می‌گذرد؟

29. دو مقاومت موازی ۶/۰ اُهمی و ۱۲ اُهمی به‌طور متوالی به یک مقاومت ۲/۰ اُهمی وصل شده است. اکنون، مجموعهٔ مقاومت‌ها را به دو سر یک باتری آرمانی ۳۶ ولتی می‌بندیم. توان مصرفی در مقاومت ۶/۰ اُهمی را محاسبه کنید.

30. در شکل زیر، وقتی کلید بسته شود چه جریانی از هر لامپ رشته‌ای می‌گذرد؟

31. جریانی که از منبع نیروی محرکهٔ آرمانی و هر یک از مقاومت‌های شکل زیر می‌گذرد، چقدر است؟

32. لامپ‌های A، B و C در شکل زیر همگی یکسان‌اند. با بستن کلید، کدام‌یک از تغییرات زیر در اختلاف‌پتانسیل رخ می‌دهد؟ (ممکن است بیش از یک پاسخ درست باشد.)

33. در سیم‌کشی منازل، همهٔ مصرف‌کننده‌ها به‌طور موازی متصل می‌شوند. یک اتوی ۱۱۰۰W، یک نان برشته‌کن (توستر) ۱۸۰۰W، پنج لامپ رشته‌ای ۱۰۰W و یک بخاری ۱۱۰۰W به یک مدار سیم‌کشی خانگی ۲۲۰V که فیوز آن حداکثر می‌تواند جریان ۱۵A را تحمل کند وصل شده‌اند. آیا این ترکیب مصرف‌کننده‌ها باعث پریدن این فیوز می‌شود یا خیر؟