פיסיקה חשמל - תרגיל פתור - מעגל חשמלי עם שלשה נגדים ומקור מתח בעל התנגדות פנימית

שאלה במעגל חשמלי עם שלשה נגדים ומקור מתח בעל התנגדות פנימית - מבגרות 3 יח' פיסיקה 2008

שאלה במעגל חשמלי עם שלשה נגדים ומקור מתח בעל התנגדות פנימית

פתרון

סעיף מספר 1 - במעגל החשמלי שלושת הננגדים R1 , R2 , R3 מחוברים בטור לכן ההתנגדות השקולה R היא סכום ההתנגדויות:

R = R1 + R2 + R3

אום R =  2 +3 + 4 = 9

סעיף מספר 2 - הזרם במעגל ע"פ חוק אום הוא המנה בין המתח להתנגדות. יש להתחשב בהתנגדות הפנימית המחוברת בטור למקור המתח

התנגדות פנימית של מקור מתח

לכן הזרם I שווה: 

1 אמפר


סעיף מספר 3 - מתח ההידקים של מקור המתח : 

סעיף מספר 4 - המתח על הידקי מקור המתח יהיה קטן יותר.
כאשר מחברים נגדים במקביל ההתנגדות במעגל קטנה יותר ולכן הזרם I במעגל יהיה גדול יותר. אם נתבונן בנוסחת המתח על ההידקים:


רואים שככל שהזרם I גדול יותר המתח על ההידקים יהיה קטן יותר.

תרגיל פתור בפיסיקה חשמל - נורות מחוברות בטור עם מתח, הספק, התנגדות וזרם - מתוך בגרות 3 יח' קיץ 2008

שאלה


פתרון

א. הקשר בין הספק P, מתח V, וזרם I, בנורה חשמלית נתון ע"פ הקשר P=I*V, כלומר I=P/V
במקרה בשאלה ההספק P = 3W , והמתח V = 6V, ולכן הזרם I יהיה: I = P/V = 3/6 = 0.5A
יצוינו היחידות: A - אמפר, V - וולט, W - וואט

ב. התנגדות הנורה מסומנת באות R. ע"פ חוק אום V= I*R כלומר R = V/I.
במתח של V= 6V הזרם בנורה כפי שחושב בסעיף הקודם הוא I=0.5A, לכן התנגדות הנורה R=6/0.5=12Ohm

ג. ע"פ נתוני הסעיף המתח על הנורות הוא V=18V, והם מחוברות בטור. הזרם הוא I=0.5A ולכן ההתנגדות השקולה של שתי הנורות הוא: Rs= V/I = 18/0.5=36Ohm.
מאחר והתנגדות שקולה של שתי נורות המחוברות בטור הוא סכום ההתנגדויות ניתן למצוא את התנגדות הנורה N ע"י החסרת ערך ההנגדות הנורה M מההתנגדות השקולה:
RN = Rs -R = 36 - 12 = 24Ohm

מתח הנורה N שווה למכפלת הזרם I=0.5 בהתנגדות RN = 24, לכן V = I*RN=0.5*24 = 12V

הספק הנורה שווה למכפלת הזרם במתח: PN = 0.5*12 = 6W