PRO EÄR 27 oktober 2011 Tips för att det ska gå bra på provet. Skriv ÖSNINGR på uppgifterna, glöm inte ENHETER och skriv lämpligt antal ÄRDESIFFROR. ycka till! Max 27p G 15p 1. (addning - G) Två laddningar Q 1 = 25 nc och Q 2 = 12,5 nc, som båda är positiva, befinner sig på avståndet r = 0,025 m från varandra. Beräkna storleken av den kraft som verkar på laddningen Q 1. 3p 2. (ikström G) Hur stor är strömmen i kretsen nedan? 3p 3. (Elektriska fält G) id ett blixtnedslag transporteras laddningen 130 C mellan åskmolnet och jorden. Spänningen mellan molnet och jorden uppgår till 5,0 M. Hur stor energi omsätts vid blixtnedslaget? 2p 4. (ikström G) Två motstånd, med resistanserna 10 Ω resp. 90 Ω, kopplas dels i serie, dels parallellt. Beräkna respektive ersättningsresistans: a) 10 Ω i serie med 90 Ω. b) 10 Ω parallellt med 90 Ω. 2p
5. (ikström G) ad visar amperemetern i kretsen nedan? (endast svar) 1p 6. (ikström G) Genom en glödlampa ansluten till spänningen 220 går en ström 0,23. Hur mycket kostar det att ha lampan tänd i ett helt dygn? 1 kwh elenergi kostar i detta fall 62 öre. 3p 7. (adding G) Ett elektroskop har laddats negativt. Den tunna metallnålen i centrum av elektroskopet gör ett utslag beroende på repulsion mellan de negativa laddningarna. En positivt laddad glasstav förs mot elektroskopets övre platta utan att vidröra denna. ad händer inledningsvis med visarutslaget?(g21) a) isarutslaget minskar b) isarutslaget ökar c) isarutslaget är oförändrat + + + + + + 1p
8. (ikström G) En 12 glödlampa kopplas till ett 12 batteri. Man kopplar också in ett mätinstrument, en voltmeter eller en amperemeter. Denna koppling görs på fyra olika sätt ) - D) i figuren nedan. ) 1 2 B ) 1 2 C ) 1 2 D ) 1 2 a) I vilken eller vilka av kopplingarna ) - D) kan man förvänta sig att lampan lyser? 2pMotivera 2p b) En av kopplingarna är särskilt olämplig eftersom man riskerar att förstöra ett av mätinstrumenten. ilken är denna koppling? 1p 9. (ikström G) Till ett vägguttag med spänningen 230 anslöts en elektrisk vattenkokare med effekten 1,9 kw samt en brödrost med effekten 1,0 kw. ägguttaget var säkrat med en säkringspropp märkt 10. Kommer säkringsproppen att hålla? 3p 10. (MG) William laborerade med ett högspänningsaggregat och några mätinstrument. Han kopplade upp nedanstående krets. + 1 2 oltmeter 1 visade 3248, voltmeter 2 visade 3250 och amperemetern visade 0,13. a) vgör om man kan beräkna resistansen hos voltmeter 1, voltmeter 2 och amperemetern. 2p b) Beräkna sedan resistansen hos det eller de mätinstrument vars resistans kan beräknas. 2p SR 1. Coulombs lag: F =k Q Q 1 2 =9 10 9 25 10 9 12,5 10 9 N = r 2 0, 025 2 = 4,5 10 3 N
Svar: 4,5 mn 2. Kretsens totala resistans R = (10 + 30) Ω = 40 Ω Ohms lag ger I = U R = 120 40 =3,0 Svar: 3,0 3. Energin E = Q U = 130 5,0 10 6 J = 6,5 10 8 J Svar: 0,65 GJ 4. a) 10 Ω i serie med 90 Ω Ersättningsresistansen R vid seriekoppling av två motstånd med resistanserna R 1 och R 2 : R = R 1 + R 2 = (10 + 90) Ω = 100 Ω b) 10 Ω parallellt med 90 Ω Ersättningsresistansen R vid parallellkoppling av två motstånd med resistanserna R 1 och R 2 : 1 R = 1 + 1 R 1 R 2 1 R = 1 10 + 1 90 1 R =10 90 R=90 10 Ω=9 Ω Svar: a) 100 Ω b) 9 Ω 5. Kirchhoffs 1:a lag ger att amperemetern visar strömmen I = (0,6 0,4) = 0,2 Svar: 0,2 6. Elektrisk effekt: P = U. I = 220 0,23 W = 50,6 W ampan är tänd i 1 dygn = 24 h. Elektrisk energi: E = P. t = 50,6. 24 Wh = 1214,4 Wh = = 1,21 kwh Energikostnad: 1,21. 62 öre = 75,29 öre
Svar: 75 öre 7. Den positiva glasstaven attraherar de negativa laddningarna (elektronerna) som kommer att förflytta sig upp mot plattan. Det blir färre elektroner kvar i nålen och visarutslaget minskar. Svar: a 8. (G) a) En voltmeter har mycket stor resistans och skall inkopplas parallellt över den komponent över vilken man vill mäta spänningen. Denna inkoppling ser vi i koppling. En amperemeter har mycket liten resistans och skall inkopplas i serie i den strömkrets i vilken man vill mäta strömmen. Detta är gjort i koppling C. I båda dessa kopplingar förväntas lampan att lysa. I koppling B ligger amperemetern parallellt över lampan. Eftersom amperemetern har liten resistans kommer praktiskt taget all ström att välja vägen genom denna och ingen ström vägen genom lampan. I koppling D ligger voltmetern i serie med lampan. Eftersom voltmetern har stor resistans kommer det att gå en mycket liten ström genom kretsen. Det går för litet ström genom lampan och denna kommer inte att lysa. b) Koppling B är särskilt olämplig. Det går stor ström genom amperemetern. Denna tål kanske inte detta och kan gå sönder. Svar: a) och C b) B 9. Den sammanlagt uttagna effekten är (1900 + 1000) W = 2900 W Säkringsproppen på 10 medger att effekten P = U I = 230 10 W = 2300 W kan tas ut från vägguttaget. Proppen kommer således inte att hålla. Svar: Nej
10. (MG) a) För att beräkna resistansen måste man känna till strömmen genom och spänningen över en komponent. Strömmen genom voltmeter 2 är inte känd och kan inte beräknas. Man kan således inte beräkna resistansen hos voltmeter 2. Strömmen som amperemetern mäter går också genom voltmeter 1 eftersom de är seriekopplade. oltmeter 1 mäter spänningen över sig själv. Man känner både ström genom och spänning över voltmeter 1. Således kan man beräkna resistansen hos voltmeter 1. Strömmen genom amperemetern är känd. oltmeter 1 och amperemetern är seriekopplade. id seriekoppling är summan av delspänningarna lika med hela spänningen. oltmeter 2 mäter hela spänningen över voltmeter 1 och amperemetern. Det går att beräkna spänningen över amperemetern. Man kan således beräkna amperemeterns resistans. b) Ohms lag ger för resistansen hos voltmeter 1: R 1 = U 1 I = 3248 Ω = 25 kω 0,13 Spänningen U över amperemetern är U = (3250 3248) = 2 Ohms lag ger för resistansen hos amperemetern R = U I = 2 0,13 Ω = 15 Ω Svar: a) Det går att beräkna resistansen hos voltmeter 1 och hos amperemetern b R 1 =25k Ω och R =15Ω