Hjälpmedel: Penna, papper, sudd, linjal, miniräknare, formelsamling. Ej tillåtet med internetuppkoppling: 1. Skriv ditt för- och efternamn : (1/0/0)

Transkript

1 Prov ellära, Fya Lugnetgymnaset, teknkprogrammet Hjälpmedel: Penna, papper, sudd, lnjal, mnräknare, formelsamlng. Ej tllåtet med nternetuppkopplng: Elektrsk laddnng. Skrv dtt för och efternamn : (/0/0). SIenheten för elektrsk laddnng är C. Hur många elementarladdnngar motsvarar detta? (/0/0) 3. En metallföremål har laddnngen +8,0 µas. Ange om föremålet då har ett överskott eller ett underskott av elektroner. Beräkna även hur stort detta överskott/underskott är, uttryckt antal elektroner. (/0/0) 4. Två lkadana metallkulor är elektrskt laddade med laddnngarna +6 µc och 4 µc. De förs kontakt med varandra och skljs därefter åt. Hur stor elektrsk laddnng har de två metallkulorna efter åtskljandet? (/0/0) 5. Ett batter har en laddnngskapactet på 45 Ah. Uttryck denna laddnng enheten coulomb. (/0/0) 6. Tre lka stora postva punktladdnngar P, Q, och är placerade enlgt fguren nedan. Avståndet mellan P och Q är lka stort som avståndet mellan P och. Åt vlket håll är den resulterande elektrska kraften på laddnngen P rktad. (/0/0) Ange rätt alternatv. g h a P b c Q f e d 7. Två elektrska laddnngar på vardera 35 nc befnner sg 0,70 m från varandra. Med hur stor kraft påverkar laddnngarna varandra? (/0/0) 8. Två små postvt laddade partklar påverkar varandra med elektrska krafter. Den ena partkeln har dubbelt så stor laddnng (Q) som den andra (Q). Vlken av nedanstående blder ger en korrekt beskrvnng av kraftstuatonen. (/0/0) a) +Q +Q b) c) d) e) f) +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q +Q

2 9. Ett elektroskop laddas upp negatvt och gör utslag enlgt fgur A. En stav med postv laddnng närmas tll elektroskopet enlgt fgur B, utan att komma kontakt med det. Vad händer då med elektroskopets utslag? Motvera svaret. (/0/0) A B Två små laddade metallkulor på ett vsst avstånd från varandra har laddnngarna +5 nc resp. 30 nc. Den elektrska kraften på +5 ncladdnngen är 0,40 mn. Hur stor är kraften på 30 ncladdnngen? (/0/0) Elektrsk energ, spännng och ström. Fguren nedan llustrerar det elektrska fältet krng en laddnng. Är laddnngen postv eller negatv? (/0/0). Mellan två plattor hålls en negatvt laddad kula svävande av ett elektrskt fält. Tyngdkraften är markerad som mg fguren. ta ut några elektrska fältlnjer fguren. (/0/0) övre platta mg undre platta 3. För att flytta laddnngen 3,4 C från en punkt B tll en punkt A behöver man tllföra energ. Hur mycket energ krävs om spännngen mellan A och B är 3 V? (/0/0)

3 4. Fguren nedan vsar ett elektrskt fält. I vlken av punkterna A, B, C eller D är den elektrska fältstyrkan störst? (/0/0) C D A B 5. Den elektrska kraften på en postvt laddad partkel är,0 fn. Partkeln befnner sg ett homogent elektrskt kraftfält. a) Hur stor är den elektrska fältstyrkan om laddnngen är 3,0 0 9 C? (/0/0) b) Hur stor är den elektrska spännngen mellan två punkter som befnner sg på avståndet 0,40 m från varandra? Avståndet är uppmätt fältets rktnng. (/0/0) 6. En elektron rör sg från A tll B ett homogent elektrskt fält rktat enlgt fguren nedan. A B Elektrska kretsar a) I vlken av punkterna A eller B är elektronens potentella energ störst? (/0/0) b) I vlken av punkterna A eller B är elektronens rörelseenerg störst? (0//0) 7. Beräkna ersättnngsresstansen för motståndskopplngen fguren nedan. (/0/0) 8. Beräkna ersättnngsresstansen för motståndskopplngen fguren nedan. (/0/0) 4 60

4 9. Vad vsar amperemetern kretsen nedan? (/0/0) 0. Ange vlken eller vlka av lamporna som lyser starkast. (0//0) Alla lamporna har lka stor resstans.. Ett motstånd har märknngen 4,0 k/,0 W. Hur stor ström kan man tllåta genom motståndet? (/0/0). Kretsen nedan vsar ett batter, en glödlampa och en resstor. Man vll mäta strömmen kretsen och polspännngen. ta n en amperemeter och en voltmeter på rätt plats kopplngsschemat. (/0/0) 3. Strömmen en elektrsk krets bestående av ett batter och två glödlampor sere mäts med en amperemeter tll,3 A. Hur många elektroner lämnar batteret varje sekund? (/0/0) 4. Två lkadana galvanska element serekopplades och anslöts tll ett motstånd med resstansen,0 ohm. Strömmen genom motståndet blev då 0,94 A. När elementen stället parallellkopplades och sedan anslöts tll samma motstånd blev strömmen genom motståndet 0,65 A. Bestäm ems och nre resstans för ett av elementen. (0/6/) Maxpoäng (30/8/) Anvå (7/6/) Cnvå (7//) För godkänt på provet (Envå) > 0 poäng

5 Lösnngar Elektrsk laddnng. För och efternamn läsbart : (/0/0). Elementarladdnngen (elektronens laddnng): e =, C C motsvarar,600 9 = 6, elementarladdnngar (p) elementarladdnngar = Svar: 6, st (/0/0) 3. Att metallföremålets laddnng är postv nnebär att det har ett underskott på negatvt laddade elektroner. Antalet Q 8,00 6 elektroner är = st = 5,0 0 3 st (p) e,60 9 Svar: Ett underskott av 5,0 0 3 st elektroner (/0/0) 4. Då kulorna brngats kontakt med varandra har de tllsammans laddnngen (+6 + ( 4)) µc = + µc. (p) Då de sedan skljs åt delar de lka på denna laddnng. (p) Var och en av kulorna får således laddnngen + µc. Svar: Varje kula får laddnngen + C (/0/0) 5. Ah (amperetmme) = A 3600 s = 3600 As = = 3600 C Laddnngen 45 Ah = C =,6 0 5 C (p) Svar: 0,6 MC (/0/0) 6. Laddnngen P repelleras av såväl Q som, eftersom alla laddnngarna är postva. I fguren nedan är F kraften från och F kraften från Q. Den resulterande kraften F blr således rktad snett upp mot vänster. Det nnebär att alternatv h är korrekt. (p) F F F P Q Svar: h (/0/0) 7. Coulombs lag Q Q F k 5 ger F N,50 N (p) r 0,70 Svar: 3 N (/0/0)

6 8. Laddnngarna har lka tecken och repellerar alltså varandra. Då två kroppar påverkar varandra med krafter är krafterna alltd lka stora och motsatt rktade (Newtons 3:e lag). (p) Av fgurerna är det endast b som vsar en korrekt beskrvnng av kraftstuatonen. Svar: b (/0/0) 9. De postva laddnngarna på staven kommer att attrahera negatva laddnngar på elektroskopet. Koncentratonen av negatva laddnngar kommer att öka närmast staven och mnska på elektroskopets blad. (p) epulsonen mellan elektroskopets blad kommer då att avta styrka. (p) Utslaget kommer således att mnska. Svar: Utslaget kommer att mnska (/0/0) 0. Enlgt Newtons 3:e lag påverkar två kroppar varandra med lka stora men motrktade krafter. Kraften på 30 ncladdnngen måste därför också vara 0,40 mn. (p) Svar: 0,40 mn (/0/0) Elektrsk energ, spännng och ström. Fältlnjerna vsar kraftrktnngen på en postv laddnng som befnner sg fältet. (p) En postv laddnng attraheras av negatva laddnngar. (p) + Laddnngen måste således vara negatv. (/0/0) Svar: Negatv. Vd jämvkt gäller att den elektrska kraften F är lka stor som mg och motsatt rktad. (p) Eftersom laddnngen är negatv måste den övre plattan vara postvt laddad. (p) Fältet är rktat från den postva plattan tll den negatva plattan enlgt fguren nedan F m g (/0/0) 3. E = Q. U = 3, J =, J (p) Svar: 0, mj (/0/0)

7 4. Den elektrska fältstyrkan är störst där de elektrska fältlnjerna lgger tätast. (p) Fältlnjetätheten är störst punkten D. Svar: D (/0/0) F, a) Fältstyrkan E = N/C = Q 3,00 9 = 6,5 0 3 N/C (p) U b) E = U E d 6, ,40 V = 500 V (p) d Svar: a) 6,3 kn/c b),5 kv (/0/0), (/0/0) 6. Kraften på elektronen är rktad mot fältrktnngen, dvs. uppåt fguren. (p) örelsen från A tll B måste därför vara nbromsande. (Cp) Elektronen har därför störst rörelseenerg A, men störst potentell energ B. Svar: a) B b) A (/0/0), (0//0) Elektrska kretsar 7. esstorerna är serekopplade. Då är ersättnngsresstansen summan av de båda resstanserna. V får = (5 + 0) = 35. (p) Svar: 35 (/0/0) 8. esstorerna är parallellkopplade. Då får v ersättnngsresstansen med hjälp av formeln 7, (p) 4 60 Svar: 7 (/0/0) 9. Krchhoffs :a lag ger att amperemetern vsar strömmen I = (0,6 0,4) A = 0, A (p) Svar: 0, A (/0/0) 0. Lamporna a och e fnns den ogrenade lednngen (huvudlednngen), där strömmen är störst. a och e lyser alltså starkast. (Cp) Svar: a och e (0//0). Märknngen 4,0 k /,0 W nnebär att motståndets resstans är 4,0 k och att den maxmala effekten är,0 W. (p) P = I ger,0 I P A 0,04 A 4000 (p) Svar: ma (/0/0). Amperemetern kan kopplas n var som helst en sluten krets, men den måste lgga sere kretsen. (p) Voltmetern nkopplas parallellt över batteret för att mäta polspännngen. (p) V A (/0/0)

8 3. Q = I t =,3 C (p) En elektrons laddnng har storleken e =, C. Antalet elektroner N = Q, 3 e 9 st = 8, 0 8 st (p), Svar: 8, 0 8 st (/0/0) 4. Ett elements ems är E och dess nre resstans är. Det yttre motståndets resstans betecknas. ) Serekopplng ems = E, nre resstans =.(Cp) Med hjälp av Ohms lag får v: I E E E I ( ) tot (Ap) =,0 och I = 0,94 A ger E = 0,94 (,0) () (Cp) ) Parallellkopplng ems = E, nre resstans = (Cp) Ohms lag: I E E E I ( ) tot (Ap) =,0 och I = 0,65 A ger E = 0,65 (,0) () (Cp) Ur ekvaton () erhålles: E 0, 9 4 (, 0 ) (3) Tllsammans med ekvaton () ger detta 0,65(,0) 0,94(,0) Efter förenklng får v 0,36 0,65 0,36 0,585 (Cp) 0,65 Ur ekvaton (3) erhåller v E 0, 9 4 ( 0, 5 8 5, 0 ) V, 4 9 V (Cp) Svar:,5 V, 0,59 (0/6/) Totalt: Maxpoäng (30/8/) Anvå (7/6/) Cnvå (7//) För godkänt på provet (Envå) > 0 poäng