Elektrostatyka i prąd stały — szkoła podstawowa

Wzory i wyjaśnienia

• Ładunek elektryczny:

$$q = I \cdot t$$

gdzie $q$ – ładunek (C), $I$ – natężenie prądu (A), $t$ – czas (s).

• Natężenie prądu elektrycznego:

$$I = \frac{q}{t}$$

• Napięcie elektryczne:

$$U = \frac{W}{q}$$

gdzie $U$ – napięcie (V), $W$ – praca (J), $q$ – ładunek (C).

• Prawo Ohma:

$$U = I \cdot R$$

gdzie $R$ – opór elektryczny (Ω).

• Opór elektryczny:

$$R = \frac{U}{I}$$

• Praca prądu elektrycznego:

$$W = U \cdot I \cdot t$$

• Moc elektryczna:

$$P = U \cdot I$$

gdzie $P$ – moc (W).

—

Zadania

• Przez przewodnik płynie prąd $I = 2\ \mathrm{A}$ przez $t = 30\ \mathrm{s}$. Oblicz ładunek $q$.
• Napięcie w obwodzie $U = 12\ \mathrm{V}$, natężenie $I = 0{,}5\ \mathrm{A}$. Oblicz opór $R$.
• Przewodnik ma opór $R = 20\ \Omega$, natężenie $I = 0{,}3\ \mathrm{A}$. Oblicz napięcie $U$.
• Ile pracy wykona prąd $I = 4\ \mathrm{A}$ przy napięciu $U = 9\ \mathrm{V}$ w czasie $t = 10\ \mathrm{s}$?
• Żarówka o mocy $P = 60\ \mathrm{W}$ jest podłączona do napięcia $U = 12\ \mathrm{V}$. Oblicz natężenie $I$.
• Podaj trzy przykłady izolatorów i wyjaśnij, dlaczego nie przewodzą prądu.
• Podaj trzy przykłady przewodników i krótko uzasadnij, dlaczego przewodzą prąd.
• Wyjaśnij, dlaczego dotykanie odkrytych przewodów jest niebezpieczne.
• Narysuj prosty schemat obwodu z baterią, żarówką i włącznikiem.
• Prąd płynie $t = 60\ \mathrm{s}$, $I = 0{,}2\ \mathrm{A}$. Oblicz $q$ i $W$ dla $U = 6\ \mathrm{V}$.
• Przewodnik $R = 10\ \Omega$ podłączono do $U = 24\ \mathrm{V}$. Oblicz moc $P$.
• Urządzenie w domu pobiera $I = 0{,}25\ \mathrm{A}$ przy $U = 230\ \mathrm{V}$. Oblicz $P$.
• Wymień trzy zasady bezpieczeństwa przy doświadczeniach z prądem.
• Czy metalowa łyżka przewodzi prąd? Uzasadnij.
• Ładunek $q = 120\ \mathrm{C}$ przepłynął w czasie $t = 40\ \mathrm{s}$. Oblicz $I$.
• Prąd $I = 0{,}4\ \mathrm{A}$ płynie $t = 15\ \mathrm{s}$. Oblicz $q$.
• Jak zmieni się $I$, jeśli podwoimy napięcie $U$, a $R$ pozostaje stałe?
• W obwodzie $R = 50\ \Omega$, $U = 24\ \mathrm{V}$. Oblicz $I$.
• Urządzenie działa $t = 2\ \mathrm{h}$, $I = 0{,}5\ \mathrm{A}$, $U = 12\ \mathrm{V}$. Oblicz $W$.
• Dlaczego woltomierz podłącza się równolegle, a amperomierz szeregowo?
• Co się stanie z $I$, gdy opór przewodnika zostanie podwojony przy stałym $U$?
• Napięcie w sieci $U = 230\ \mathrm{V}$, $R = 115\ \Omega$. Oblicz $I$.
• Żarówka $P = 60\ \mathrm{W}$ świeci $t = 5\ \mathrm{h}$. Oblicz energię w kWh i J.
• Dlaczego przewody mają izolację z tworzywa sztucznego?
• Napięcie $U = 12\ \mathrm{V}$, $I = 0{,}24\ \mathrm{A}$. Oblicz $R$.
• Jak zmieni się $I$, gdy zmieniamy $U$, a $R$ jest stałe?
• Przewodnik $R = 200\ \Omega$, $I = 0{,}06\ \mathrm{A}$. Oblicz $U$.
• Dlaczego przewodnik nagrzewa się przy przepływie prądu?
• Wymień skutki przeciążenia przewodów.
• Ładunek elementarny $e = 1{,}6 \cdot 10^{-19}\ \mathrm{C}$. Czy SP powinien liczyć liczbę elektronów przy $q = 1\ \mathrm{C}$? Uzasadnij.
• $I = 0{,}1\ \mathrm{A}$, $t = 120\ \mathrm{s}$. Oblicz $q$.
• $U = 6\ \mathrm{V}$, $I = 0{,}15\ \mathrm{A}$. Oblicz moc $P$.
• Od czego zależy opór przewodnika? Napisz krótko.
• Cieńsze przewody w instalacji — co może się dziać?
• Analogia z wodą: napięcie → ciśnienie, natężenie → przepływ, opór → przewężenie rury.
• $I = 0{,}8\ \mathrm{A}$, $R = 15\ \Omega$. Oblicz $U$.
• $U = 9\ \mathrm{V}$, $I = 0{,}3\ \mathrm{A}$. Oblicz $R$.
• Żarówka $U = 3\ \mathrm{V}$, $I = 0{,}5\ \mathrm{A}$. Oblicz $P$.
• Spadek napięcia o 10% — jak zmieni się $I$, jeśli $R$ stałe?
• Zależność $I$ od długości przewodnika przy stałym $U$.