ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Ηλεκτρικό κύκλωμα ονομάζεται κάθε διάταξη που αποτελείται από κλειστούς αγώγιμους «δρόμους»,μέσω των οποίων μπορεί να διέλθει ηλεκτρικό ρεύμα.

Ηλεκτρικό κύκλωμα ονομάζεται κάθε διάταξη που αποτελείται από κλειστούς αγώγιμους «δρόμους»,μέσω των οποίων μπορεί να διέλθει ηλεκτρικό ρεύμα 

  Στα ηλεκτρικά κυκλώματα διακρίνουμε επιπλέον τα εξής μέρη:
α) Κόμβος:Σημείο στο οποίο συντρέχουν περισσότεροι από δύο αγωγοί.Συνήθως επισημαίνονται με γράμματα ως σημεία αναφοράς για τη μελέτη του κυκλώματος.
β) Κλάδος:Μέρος ενός κυκλώματος μεταξύ δύο διαδοχικών κόμβων.
γ) Βρόχος:Μέρος ενός κυκλώματος που απαρτίζεται από διαδοχικούς κλάδους σχηματίζοντας μία ακριβώς κλειστή διαδρομή.

Τα σύμβολα των απλών ηλεκτρικών στοιχείων σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα

 Τα στοιχεία τα οποία συμμετέχουν στο κύκλωμα ονομάζονται ηλεκτρικά στοιχεία.

ΚΛΕΙΣΤΟ ΚΑΙ ΑΝΟΙΧΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ

 Αν παρατηρήσουμε μια μπαταρία,τα ηλεκτρονικά παιχνίδια,ένα λαμπτήρα ή οποιαδήποτε άλλη ηλεκτρική συσκευή θα διαπιστώσουμε ότι έχουν δύο άκρα (πόλους).Αν συνδέσουμε με σύρμα τα άκρα μιας μπαταρίας με τα άκρα ενός λαμπτήρα,θα παρατηρήσουμε ότι ο λαμπτήρας φωτοβολεί.

Μέσα στο σύρμα και στο λαμπτήρα κινούνται ηλεκτρόνια με κατεύθυνση από τον αρνητικό προς το θετικό πόλο της μπαταρίας

 Μέσα στο σύρμα και στο λαμπτήρα κινούνται ηλεκτρόνια με κατεύθυνση από τον αρνητικό προς το θετικό πόλο της μπαταρίας.Επίσης κινούνται μέσα στην μπαταρία με κατεύθυνση από το θετικό προς τον αρνητικό πόλο της.Δηλαδή τα ηλεκτρόνια ακολουθούν μια κλειστή διαδρομή.Στην περίπτωση αυτή λέμε ότι διαθέτουμε ένα κλειστό κύκλωμα ηλεκτρικού ρεύματος.

 Κλειστό κύκλωμα ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζεται το κύκλωμα του ηλεκτρικού ρεύματος στο οποίο τα ηλεκτρόνια ακολουθούν μια κλειστή διαδρομή.

Κλειστό κύκλωμα ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζεται το κύκλωμα του ηλεκτρικού ρεύματος στο οποίο τα ηλεκτρόνια ακολουθούν μια κλειστή διαδρομή

 Αν αποσυνδέσουμε το σύρμα από τον ένα πόλο της μπαταρίας ή από το ένα άκρο του λαμπτήρα,θα παρατηρήσουμε ότι ο λαμπτήρας σβήνει.Σε αυτή την περίπτωση μεταξύ του ελεύθερου άκρου του σύρματος και του πόλου της μπαταρίας ή του άκρου του λαμπτήρα παρεμβάλλεται ο αέρας ο οποίος είναι μονωτής.Τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να κινηθούν μέσα σ’ αυτόν,με συνέπεια και η κίνησή τους μέσα στο λαμπτήρα και την μπαταρία να σταματά.Το κύκλωμα ονομάζεται ανοιχτό.

Ανοικτό κύκλωμα ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζεται το κύκλωμα του ηλεκτρικού ρεύματος στο οποίο τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να κινηθούν μέσα σ'αυτόν

 Ανοικτό κύκλωμα ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζεται το κύκλωμα του ηλεκτρικού ρεύματος στο οποίο τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να κινηθούν μέσα σ'αυτόν. 

 Από ένα ανοιχτό ηλεκτρικό κύκλωμα δεν διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα.Ένα ανοιχτό κύκλωμα μετατρέπεται εύκολα σε κλειστό και αντίστροφα με τη βοήθεια ενός διακόπτη.

 Ένα ανοιχτό κύκλωμα μετατρέπεται εύκολα σε κλειστό και αντίστροφα με τη βοήθεια ενός διακόπτη

 Για να φωτοβολεί ο λαμπτήρας, πρέπει το κύκλωμα να μη διακόπτεται σε κανένα σημείο του.Όταν τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να ακολουθήσουν μια κλειστή διαδρομή έχουμε ένα ανοικτό κύκλωμα ηλεκτρικού ρεύματος.Ο αέρας που παρεμβάλλεται είναι μονωτής.Τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να κινηθούν μέσα σ' αυτόν,με συνέπεια και η κίνησή τους μέσα στο λαμπτήρα και την μπαταρία να σταματά.

Ένα πολύμπριζο με  ένα διακόπτη

 Ο διακόπτης μπορεί να χρησιμοποιηθεί,για να απομονώσει μέρος ενός κυκλώματος.Το κύκλωμα ονομάζεται κλειστό,όταν ο διακόπτης είναι κλειστός,γιατί το σχέδιό του είναι μια κλειστή καμπύλη.Το κύκλωμα ονομάζεται ανοιχτό,όταν ο διακόπτης είναι ανοιχτός,γιατί το σχέδιό του είναι μια ανοιχτή καμπύλη.Αυτή η ορολογία αντιτίθεται στην καθημερινή ορολογία η οποία περιγράφει το ίδιο φαινόμενο,για παράδειγμα λέμε άνοιξε το φως και εννοούμε στην ηλεκτρολογική ορολογία κλείσε το κύκλωμα που παράγει φως.
 Έτσι,οι διακόπτες επιτελούν τις εξής τρεις λειτουργίες:
α) Ανοίγουν σε εξαιρετικές περιπτώσεις ένα κύκλωμα,όπως για παράδειγμα ο γενικός διακόπτης ενός νοικοκυριού.
β) Κλείνουν σε εξαιρετικές περιπτώσεις ένα κύκλωμα,όπως για παράδειγμα ο συναγερμός ενός νοικοκυριού.
γ) Δίνουν τη δυνατότητα επιλογής της κατάστασης ενός κυκλώματος,όπως για παράδειγμα ένα φωτιστικό σε κομοδίνο.

ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΠΗΓΗ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

 Το ηλεκτρικό ρεύμα όπως είπαμε είναι η προσανατολισμένη κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων.Λόγω της δύναμης του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργείται από την πηγή τα φορτισμένα σωματίδια κινούνται.

Το έργο της δύναμης του ηλεκτρικού πεδίου εκφράζει την ενέργεια που μεταφέρεται από την πηγή στα κινούμενα φορτία

 Έτσι η δύναμη αυτή παράγει έργο.Το έργο αυτής της δύναμης εκφράζει την ενέργεια που μεταφέρεται από την πηγή στα κινούμενα φορτία.Την ενέργεια αυτή την ονομάζουμε ενέργεια του ηλεκτρικού ρεύματος.

 Ενέργεια του ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζεται  η ενέργεια που μεταφέρει το ηλεκτρικό ρεύμα,που αναφέρεται στην κινητική ενέργεια των κινούμενων ηλεκτρονίων (ηλεκτρικό ρεύμα),λόγω της ύπαρξης διαφοράς δυναμικού στα άκρα ενός αγωγού.

 Ενέργεια του ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζεται  η ενέργεια που μεταφέρει το ηλεκτρικό ρεύμα,που αναφέρεται στην κινητική ενέργεια των κινούμενων ηλεκτρονίων (ηλεκτρικό ρεύμα),λόγω της ύπαρξης διαφοράς δυναμικού στα άκρα ενός αγωγού

 Όταν γίνεται χρήση του ηλεκτρισμού η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται σε άλλη μορφή ενέργειας π.χ. σε κινητική ενέργεια όταν λειτουργεί ένας κινητήρας ή σε φως όταν ανάβει ένας λαμπτήρας.

Πηγή ηλεκτρικής ενέργειας ονομάζεται κάθε συσκευή στην οποία μια μορφή ενέργειας μετατρέπεται σε ηλεκτρική

 Πηγή ηλεκτρικής ενέργειας ονομάζεται κάθε συσκευή στην οποία μια μορφή ενέργειας μετατρέπεται σε ηλεκτρική.Σε μια ηλεκτρική πηγή δεν παράγεται ενέργεια από το μηδέν.Απλώς μια μορφή ενέργειας μετατρέπεται σε ηλεκτρική.Η μορφή της ενέργειας που μετατρέπεται σε ηλεκτρική εξαρτάται από το είδος της ηλεκτρικής πηγής.

Η μορφή της ενέργειας που μετατρέπεται σε ηλεκτρική εξαρτάται από το είδος της ηλεκτρικής πηγής

 Έτσι σε μία κοινή μπαταρία ή σ'ένα συσσωρευτή(μπαταρία αυτοκινήτου) χημική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική,ενώ σε μια γεννήτρια κινητική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική.Σ'ένα φωτοστοιχείο ενέργεια της ακτινοβολίας μετατρέπεται σε ηλεκτρική.Σ΄ένα θερμοστοιχείο θερμική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική.

Ηλιακή ηλεκτρική ενέργεια

 Ο σύγχρονος κόσμος εξαρτά την επιβίωση και την ευημερία του του από αυτό το είδος ενέργειας.Η πλειονότητα των συσκευών λειτουργεί με ηλεκτρικό ρεύμα.

 Υπάρχουν πολλοί τρόποι παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.Οι κυριότεροι είναι η καύση διαφόρων ουσιών (λιγνίτης,πετρέλαιο,κάρβουνο),τα πυρηνικά εργοστάσια,τα ηλιακά πάρκα,τα υδροηλεκτρικά φράγματα και τα αιολικά πάρκα.Τα τελευταία 20 χρόνια γίνονται έντονες προσπάθειες αύξησης του ποσοστού ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται με τη χρήση Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (Α.Π.Ε.).

Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (Α.Π.Ε.)

 Το μεγάλο μειονέκτημα της ηλεκτρικής ενέργειας είναι η δύσκολη,σχεδόν αδύνατη μακροχρόνια αποθήκευσή της.Για το λόγο αυτό θα πρέπει να καταναλώνεται ταυτόχρονα με την παραγωγή της ή να αποθηκεύεται αφού πρώτα μετατραπεί σε άλλες μορφές ενέργειας (π.χ. χημική,δυναμική κ.λ.π.).Η ανάγκη άμεσης κατανάλωσης της ηλεκτρικής ενέργειας έχει οδηγήσει στην κατασκευή ενός παγκόσμιου πλέγματος ηλεκτρικών δικτύων,έτσι ώστε να μπορεί να μεταφέρεται εύκολα,από το σημείο παραγωγής της,στο σημείο κατανάλωσης.

Η ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΣΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΚΥΚΛΩΜΑ

 Για να καταλάβουμε την αιτία που προκαλεί ηλεκτρικό ρεύμα σε έναν αγωγό,θα αναφέρουμε ένα υδραυλικό παράδειγμα.Ας υποθέσουμε ότι έχουμε δύο δοχεία Α και Β συνδεδεμένα με ένα σωλήνα οριζόντιο και τοποθετημένο κοντά στη βάση τους.Βάζουμε νερό και στα δύο δοχεία,αλλά φροντίζουμε η στάθμη του νερού στο ένα δοχείο να είναι ψηλότερα από το άλλο.

Δύο δοχεία Α και Β συνδεδεμένα με ένα σωλήνα οριζόντιο και τοποθετημένο κοντά στη βάση τους

 Επίσης,για να κινείται το νερό μόνο όταν θέλουμε εμείς,τοποθετούμε ένα διακόπτη Σ (στρόφιγγα) στο σωλήνα.Όταν ανοίγουμε τη στρόφιγγα,παρατηρούμε ότι το νερό ρέει από το δοχείο Α προς το Β,κι αυτό γιατί στα άκρα Γ και Δ του σωλήνα υπάρχει διαφορά πιέσεως.Η υδροστατική πίεση στο Γ είναι μεγαλύτερη από την πίεση στο Δ.Το αίτιο ροής του νερού μέσα στο σωλήνα,είναι η διαφορά πιέσεως στα άκρα του.

Η διαφορά δυναμικού ή ηλεκτρική τάση στα άκρα ενός αγωγού είναι το αίτιο του ηλεκτρικού ρεύματος στον αγωγό

 Κατά ανάλογο τρόπο το αίτιο της κυκλοφορίας ηλεκτρικού ρεύματος σε έναν αγωγό η σε ένα κύκλωμα είναι η διαφορά δυναμικού στα άκρα του Α και Β,που συμβολίζεται με V.
 Η διαφορά δυναμικού ή ηλεκτρική τάση στα άκρα ενός αγωγού είναι το αίτιο του ηλεκτρικού ρεύματος στον αγωγό.

 Στον υπολογισμό της βαρυτικής δυναμικής ενέργειας δεν χρησιμοποιούμε το απόλυτο ύψος αλλά τη διαφορά ύψους.Έτσι και στην ηλεκτρική δυναμική ενέργεια δεν μας ενδιαφέρει το απόλυτο δυναμικό αλλά η διαφορά δυναμικού. 

ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΣΤΑ ΑΚΡΑ ΕΝΟΣ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ

 Ένα από τα αποτελέσματα του ηλεκτρικού ρεύματος,όταν περνάει μέσα από αγωγούς,είναι η παραγωγή θερμότητας.Αυτό φανερώνει ότι κατά την κίνηση ηλεκτρικού φορτίου,από ένα σημείο ενός αγωγού σε άλλο,παράγεται έργο,που μετατρέπεται σε θερμότητα.

 Ας υποθέσουμε ότι κάποιο φορτίο q μετακινείται από το άκρο Α στο άκρο Β ενός αγωγού και το έργο που παράγεται κατά τη μετακίνηση αυτή είναι W.Το πηλίκο W/q ορίζεται ως διαφορά δυναμικού μεταξύ των σημείων Α και Β.

Διαφορά δυναμικού μεταξύ δυο σημείων αγωγού ονομάζεται το φυσικό μέγεθος που εκφράζεται με το πηλίκο του έργου W ,που παράγεται κατά την κίνηση  φορτίου από το ένα σημείο στο άλλο,δια του φορτίου q

 Άρα:
 Διαφορά V δυναμικού μεταξύ δυο σημείων αγωγού ονομάζεται το φυσικό μέγεθος που εκφράζεται με το πηλίκο του έργου  W,που παράγεται κατά την κίνηση  φορτίου από το ένα σημείο στο άλλο,δια του φορτίου q.

                                                                             V=W/q

 Μονάδα μέτρησης στο Διεθνές Σύστημα είναι το 1 Volt (1 V) και βρίσκεται από τον παραπάνω τύπο:

1 Volt=1 Joule/1 Coulomb 

                                                                             1 V=1 J/Cb

 Θα λέμε ότι μεταξύ δύο σημείων Α και Β αγωγού υπάρχει διαφορά δυναμικού 1 Volt,όταν παράγεται έργο 1 Joule κατά την μετακίνηση φορτίου 1 Cb μεταξύ των σημείων αυτών.

Ο Ιταλός Φυσικός Αλεσάντρο Βόλτα(1745-1827) εισήγαγε τις έννοιες του δυναμικού (τάσης) και της ηλεκτρικής χωρητικότητας.Εφηύρε τη βολταïκή στήλη (ηλεκτρική μπαταρία),το ηλεκτρόμετρο και το ευδιόμετρο

 Εκτός από το 1 V χρησιμοποιούνται επίσης πολλαπλάσια και υποπολλαπλάσια της μονάδας π.χ.

1 mV=10^-3 V

1 KV=10³ V

κ.τ.λ.

 Βολτόμετρο ονομάζεται το όργανο που μετράει τη διαφορά δυναμικού στα άκρα ενός στοιχείου του κυκλώματος.

Βολτόμετρο ονομάζεται το όργανο που μετράει τη διαφορά δυναμικού στα άκρα ενός στοιχείου του κυκλώματος

 Τα βολτόμετρα συνδέονται πάντα παράλληλα (σε διακλάδωση) σε ένα κύκλωμα,για τον λόγο αυτό έχουν μεγάλη εσωτερική αντίσταση σε σχέση με τα άλλα στοιχεία του κυκλώματος ώστε να μην επηρεάζουν τα χαρακτηριστικά του.

Το σύμβολο ενός Βολτομέτρου σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα

 Υπάρχουν αναλογικά (ηλεκτρομηχανικά) βολτόμετρα κινητού πηνίου και ψηφιακά βολτόμετρα.Ειδικός τύπος είναι τα ηλεκτροστατικά βολτόμετρα για υψηλές τάσεις.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ  ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΡΕΥΜΑ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΜΕ ΑΠΑΝΤΗΣΗ

ΕΝΤΑΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΕΡΩΤΗΣΗ 1

Ένας αγωγός διαρρέεται από ρεύμα έντασης I=4 Α.

Να βρεθούν:

α) το φορτίο που περνά από μια διατομή του αγωγού σε χρόνο t=4 s.

β) ο αριθμός των ηλεκτρονίων που περνά από μια διατομή του αγωγού σε χρόνο t=4 s.

Δίνεται:|q_e|=1,6·10^-19 C.

ΛΥΣΗ

α) Από τον ορισμό της έντασης I του ρεύματος έχουμε:

I=q/t                

q=I·t               

q=16 C

Άρα το φορτίο που περνά από μια διατομή του αγωγού σε χρόνο t=4 s είναι q=16 C.

β) Έστω N ο αριθμός των ηλεκτρονίων.
Είναι:

q=N·|q_e|          

N=q/|q_e|           

N=10²⁰ ηλεκτρόνια

Άρα αριθμός των ηλεκτρονίων που περνά από μια διατομή του αγωγού σε χρόνο t=4 s είναι N=10²⁰ ηλεκτρόνια.

ΕΡΩΤΗΣΗ 2

Η ένταση του ρεύματος που διαρρέει έναν αγωγό δίνεται από τη σχέση Ι=10+2·t (t σε s,I σε A). 

α) Να γίνει η γραφική παράσταση I=f(t). 

β) Να βρείτε το φορτίο που περνά από μια διατομή του αγωγού σε χρόνο 5 s.

ΛΥΣΗ

α) Η εξίσωση I=f(t) είναι εξίσωση πρώτου βαθμού ως προς t. Επομένως, η γραφική της παράσταση είναι ευθεία.

Για t=0 είναι I=10 Α.

Για t=5 s είναι I=(10+2·5) Α=20 Α.

Η γραφική της παράσταση φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

β) Η ένταση I του ρεύματος δεν είναι σταθερή.Επομένως,δε μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τη σχέση q=I·t.Το φορτίο q που περνά από μια διατομή του αγωγού από t=0 ως t=5 s είναι ίσο αριθμητικά με το γραμμοσκιασμένο εμβαδό στη γραφική παράσταση I=f(t).

Άρα:

q=(10+20)·5/2       

q=75 μC

Άρα το φορτίο που περνάει από μια διατομή του αγωγού σε χρόνο χρόνο 5 s είναι q=75 μC.

ΝΟΜΟΣ OHM

ΕΡΩΤΗΣΗ 1

Η τάση στα άκρα ενός μεταλλικού αγωγού είναι V=200 V και η αντίστασή του R=5 Ω.

Να βρεθεί η ένταση I του ρεύματος που τον διαρρέει.

ΛΥΣΗ

Από το νόμο του Ohm έχουμε:

I=V/R 

I=200 V/5 Ω 

I=40 Α

Άρα η ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον μεταλλικό αγωγό είναι I=40 Α.

ΣΥΝΔΕΣΗ ΑΝΤΙΣΤΑΤΩΝ

ΕΡΩΤΗΣΗ 1

Να δείξετε ότι η ολική αντίσταση του συστήματος δύο αντιστατών με ίσες αντιστάσεις είναι: 

α) ίση με το διπλάσιο της αντίστασης κάθε αντιστάτη,αν αυτοί συνδέονται σε σειρά  

β) ίση με το μισό της αντίστασης κάθε αντιστάτη,αν αυτοί συνδέονται παράλληλα. 

ΛΥΣΗ

Έστω R0 η αντίσταση κάθε αντιστάτη. 

α) Η ολική αντίσταση του συστήματος δύο αντιστατών με ίσες αντιστάσεις,αν αυτοί συνδέονται σε σειρά είναι:

R=R1+R2

R=R0+R0

R=2·R0

Άρα η ολική αντίσταση του συστήματος δύο αντιστατών με ίσες αντιστάσεις,αν αυτοί συνδέονται σε σειρά είναι ίση με το διπλάσιο της αντίστασης κάθε αντιστάτη.

β) Η ολική αντίσταση του συστήματος δύο αντιστατών με ίσες αντιστάσεις,αν αυτοί συνδέονται παράλληλα είναι:

1/R12=1/R1+1/R2

R=R1·R2/R1+R2

R=R0·R0/R0+R0

R=R²0/2·R0

R=R0/2

Άρα η ολική αντίσταση του συστήματος δύο αντιστατών με ίσες αντιστάσεις,αν αυτοί συνδέονται παράλληλα είναι ίση με το μισό της αντίστασης κάθε αντιστάτη.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ

1) Ποιες από τις παρακάτω μονάδες του Διεθνούς Συστήματος είναι θεμελιώδεις και ποιες παράγωγες:1 Α,1 V,1 Cb;Πως ορίζονται οι παράγωγες αυτές μονάδες;

2) Τι είναι διαφορά δυναμικού και πως ορίζεται;

3) Να αποδείξετε ότι το έργο W που παράγεται σε χρόνο σε έναν αγωγό ΑΒ,όταν διαρρέεται από ρεύμα Ι,δίνεται από τον τύπο W=V·I·t.

4) Έχουμε έναν αγωγό ΑΒ.Το φορτίο που περνάει από τη διατομή Β είναι λιγότερο,περισσότερο ή ίσο με το φορτίο που περνάει από τη διατομή Α στον ίδιο χρόνο;

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

ΕΡΩΤΗΣΗ 1

Ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζεται η προσανατολισμένη κίνηση:

α) των πρωτονίων, 

β) των ηλεκτρονίων,

γ) των νετρονίων,

δ) των ιόντων.

ΕΡΩΤΗΣΗ 2

H ηλεκτρεγερτική δύναμη μιας πηγής:

α) αναφέρεται σε δύο σημεία του κυκλώματος,

β) είναι πάντοτε ίση με την πολική τάση της πηγής,

γ) αποτελεί στοιχείο ταυτότητας της πηγής,

δ) εξαρτάται από την ένταση του ρεύματος που διαρρέει τη πηγή.

ΕΡΩΤΗΣΗ  3

Η ηλεκτρική δύναμη Ε μιας πηγής εκφράζει:

α) Τη δύναμη που δέχεται ένα φορτίο ίσο με 1 C όταν περνά μέσα από την ηλεκτρική πηγή.

β) Την τάση που επικρατεί μεταξύ των πόλων της πηγής.

γ) Την ενέργεια που παρέχει η πηγή στο κύκλωμα ανά μονάδα χρόνου.

δ) Την ενέργεια που παρέχει η πηγή στο κύκλωμα ανά μονάδα φορτίου.

ΕΡΩΤΗΣΗ  4

Η αντίσταση ενός μεταλλικού αγωγού σταθερής θερμοκρασίας είναι ανάλογη:

α) της έντασης του ρεύματος που τον διαρρέει,

β) της διαφοράς δυναμικού που εφαρμόζεται στα άκρα του,

γ) του εμβαδού της διατομής του,

δ) του μήκους του.

ΕΡΩΤΗΣΗ  5

Η αντίσταση ενός μεταλλικού αγωγού που βρίσκεται σε σταθερή θερμοκρασία:

α) εξαρτάται από την τάση στα άκρα του αγωγού.

β) εξαρτάται από την ένταση του ρεύματος που τον διαρρέει.

γ) είναι ανάλογη της διατομής του αγωγού.

δ) είναι ανάλογη του μήκους του αγωγού.

ΕΡΩΤΗΣΗ  6

Η αντίσταση R ομογενούς και ισοπαχούς μεταλλικού αγωγού είναι ανάλογη:

α) Της θερμοκρασίας,

β) Του μήκους,

γ) Του υλικού,

δ) Του εμβαδού της διατομής. 

ΕΡΩΤΗΣΗ  7

Η χωρητικότητα ενός επίπεδου πυκνωτή μειώνεται αν:

α) απομακρύνουμε μεταξύ τους οπλισμούς του,

β) αυξήσουμε το εμβαδόν των οπλισμών του,

γ) αυξήσουμε την τάση του,

δ) μειώσουμε την τάση του.

ΕΡΩΤΗΣΗ  8

Η αντίσταση ενός μεταλλικού αγωγού σταθερής θερμοκρασίας είναι ανάλογη:

α) της έντασης του ρεύματος που τον διαρρέει

β) της διαφοράς δυναμικού που εφαρμόζεται στα άκρα του

γ) του εμβαδού της διατομής του

δ) του μήκους του

ΕΡΩΤΗΣΗ  9

Η διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο σημείων Κ και Λ ενός ηλεκτρικού πεδίου είναι VΚΛ=-20 V.
Αυτό σημαίνει ότι:

α) το δυναμικό στο Κ είναι μεγαλύτερο από το δυναμικό στο Λ κατά 20 V,

β) όταν φορτίο -1 C μετακινηθεί από το Κ στο Λ το έργο της δύναμης του πεδίου θα είναι 20 J,

γ) αν αφήσουμε στο Κ ένα ηλεκτρόνιο αυτό θα κινηθεί μόνο του προς το Λ,

δ) αν VK = +10 V τότε το δυναμικό στο Λ είναι VΛ=+30 V.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΣΥΜΠΛΗΡΩΣΗΣ ΚΕΝΟΥ

ΕΡΩΤΗΣΗ  1

α) Η …………..φορά του ηλεκτρικού ρεύματος είναι αντίθετη από τη φορά κίνησης των ηλεκτρονίων.

β) Η αγωγιμότητα των μετάλλων οφείλεται στα ………..ηλεκτρόνια.

γ) Ο ………. κανόνας του Kirchhoff είναι συνέπεια της αρχής διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου.

δ) Όταν ένα ηλεκτρικό πεδίο έχει την ίδια ένταση σε όλα τα σημεία του ονομάζεται …………..

ε) Η ……………ενός αγωγού εκφράζει τη δυσκολία που συναντά το ηλεκτρικό ρεύμα,όταν διέρχεται μέσα απ’ αυτόν.

ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ

ΕΡΩΤΗΣΗ  1

Στο παρακάτω κύκλωμα να σημειώσετε τη φορά του ρεύματος που θα διαρρέει κάθε λαμπτήρα όταν κλείσουμε το διακόπτη.

Α)Σωστή σχέση για την ένταση του ρεύματος Ι που διαρρέει έναν αγωγό,στο φορτίο q που περνάει από μια διατομή του αγωγού και στον χρόνο t που χρειάζεται γι’ αυτό το πέρασμα είναι:  

α) I=q·t   

β) q=I·t 

γ) t=I·q 

δ) t=q/I 

Β)Για τη μέτρηση της έντασης του ρεύματος που διαρρέει έναν καταναλωτή και της τάσης που εφαρμόζεται στα άκρα του συνδέονται αυτόν:  

α) το αμπερόμετρο παράλληλα και το βολτόμετρο σε σειρά.   

β) και τα δύο όργανα σε σειρά. 

γ) και τα δύο όργανα παράλληλα. 

δ) το αμπερόμετρο σε σειρά και το βολτόμετρο παράλληλα.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΣΧΟΛΙΚΟΥ ΒΙΒΛΙΟΥ

Χρησιμοποίησε και εφάρμοσε τις έννοιες που έμαθες:

Ηλεκτρικό ρεύμα και ηλεκτρικό κύκλωμα

ΕΡΩΤΗΣΗ 1

Συμπλήρωσε τις λέξεις που λείπουν από το παρακάτω κείμενο έτσι ώστε οι προτάσεις που προκύπτουν να είναι επιστημονικά ορθές:

α) Την ........................ κίνηση των ........................ ή γενικότερα των ................. σωματιδίων την ονομάζουμε ηλεκτρικό ρεύμα.

β) Ορίζουμε την ............... (I) του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει έναν αγωγό ως το πηλίκο του ............... (q) που διέρχεται από μια .................. του αγωγού σε .............................. (t) προς το ...............................

Στη γλώσσα των μαθηματικών  H ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος είναι ............... μέγεθος και μονάδα μέτρησής της στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων είναι το ................... Τα όργανα που χρησιμοποιούμε για να μετράμε την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζονται ......................

γ) Κάθε διάταξη που αποτελείται από ............... αγώγιμους «δρόμους», μέσω των οποίων μπορεί να διέλθει ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζεται ......................................

δ) Κάθε συσκευή στην οποία μια μορφή ενέργειας μετατρέπεται σε ηλεκτρική ονομάζεται .............................. ενέργειας. Το ηλεκτρικό στοιχείο (μπαταρία) ή ο συσσωρευτής (μπαταρία αυτοκινήτου) μετατρέπει την ............... ενέργεια σε ηλεκτρική, Η γεννήτρια μετατρέπει τη ............... ενέργεια σε ηλεκτρική. Το φωτοστοιχείο μετατρέπει την ενέργεια της ..................... σε ηλεκτρική, ενώ το θερμοστοιχείο τη ................... ενέργεια σε ηλεκτρική.

ε) Ονομάζουμε ηλεκτρική ............... ή διαφορά ............... (Vπηγής) μεταξύ των δύο πόλων μιας ηλεκτρικής πηγής το πηλίκο της ............... (Eηλεκτρική) που προσφέρεται από την πηγή σε ηλεκτρόνια συνολικού ............... (q) όταν διέρχονται από αυτήν προς το ............. Ονομάζουμε ............... τάση ή διαφορά ............... μεταξύ των δύο άκρων του καταναλωτή, το πηλίκο της ............... που μεταφέρουν στον καταναλωτή ηλεκτρόνια συνολικού ......... όταν διέρχονται από αυτόν προς το ...........

Ηλεκτρικά δίπολα και αντίσταση ενός αγωγού

ΕΡΩΤΗΣΗ 2

Συμπλήρωσε τις λέξεις που λείπουν από το παρακάτω κείμενο έτσι ώστε οι προτάσεις που προκύπτουν να είναι επιστημονικά ορθές:

α) Ηλεκτρική ............... (R) ενός ηλεκτρικού διπόλου ονομάζεται το πηλίκο της .............................. (V) που εφαρμόζεται στους πόλους του διπόλου προς την ............ (Ι) του .............................. που το διαρρέει:Η μονάδα αντίστασης στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων είναι το ......... (1 .....).

β) Η αντίσταση του μεταλλικού αγωγού προέρχεται από τις ............... των ελεύθερων ηλεκτρονίων με τα ............... του μετάλλου.

γ) Η ένταση (I) του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει ένα μεταλλικό αγωγό είναι ............... της διαφοράς δυναμικού (V) που εφαρμόζεται στα άκρα του με σταθερά αναλογίας το 

δ) Κάθε δίπολο που ικανοποιεί το νόμο του Ωμ ονομάζεται ............... και έχει την ιδιότητα να μετατρέπει εξ ολοκλήρου την ............... ενέργεια σε ................

ε) Η αντίσταση ενός μεταλλικού σύρματος σταθερής διατομής σε όλο το μήκος του: 

i) είναι ............... του ............... του (,), ....................... του εμβαδού (Α) της διατομής του, 

ii) εξαρτάται από το ............. του ........... από το οποίο είναι κατασκευασμένο το σύρμα και από τη ............... του αγωγού.

στ) Όταν ο μεταβλητός αντιστάτης χρησιμοποιείται για να ρυθμίζουμε την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει μια συσκευή ονομάζεται ....................,ενώ για να ρυθμίζουμε την ηλεκτρική τάση που εφαρμόζεται στους πόλους της ονομάζεται ........................

Εφαρμογές αρχών διατήρησης στη μελέτη απλών ηλεκτρικών κυκλωμάτων

ΕΡΩΤΗΣΗ 3

Συμπλήρωσε τις λέξεις που λείπουν από το παρακάτω κείμενο έτσι ώστε οι προτάσεις που προκύπτουν να είναι επιστημονικά ορθές:

α) Η τάση VΑΓ στα άκρα του κυκλώματος δύο λαμπτήρων συνδεδεμένων σε σειρά ισούται με το ................. των τάσεων VΑΒ και VΒΓ στα άκρα κάθε λαμπτήρα.Αυτό είναι αποτέλεσμα της αρχής .............................της .......................

β) Η ένταση (I) του ολικού ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει ένα κύκλωμα δύο λαμπτήρων συνδεδεμένων παράλληλα είναι ίση με το.................. των ............... (I1 και I2) των.................... που διαρρέουν τους δύο λαμπτήρες. Αυτό είναι αποτέλεσμα της αρχής ............... του .....................................

Εφάρμοσε τις γνώσεις σου και γράψε τεκμηριωμένες απαντήσεις στις ερωτήσεις που ακολουθούν:

Ηλεκτρικό ρεύμα και ηλεκτρικό κύκλωμα

ΕΡΩΤΗΣΗ 4

Να πραγματοποιήσεις το κύκλωμα που παριστάνεται στη παρακάτω εικόνα.Ζωγράφισε στο τετράδιο σου τη σχηματική του αναπαράσταση. 

Να περιγράψεις τι θα συμβεί μετά το κλείσιμο του διακόπτη χρησιμοποιώντας τις έννοιες «ηλεκτρική τάση», «ηλεκτρικό ρεύμα»,«ηλεκτρικό κύκλωμα»,«ηλεκτρικό πεδίο»,«ελεύθερα ηλεκτρόνια».

ΕΡΩΤΗΣΗ 5

Διαθέτεις μια μπαταρία,ένα λαμπτήρα,ένα αμπερόμετρο,ένα βολτόμετρο,ένα διακόπτη και καλώδια.Πραγματοποίησε ένα κύκλωμα τέτοιο ώστε όταν κλείνεις το διακόπτη,ο λαμπτήρας να φωτοβολεί,ενώ το αμπερόμετρο να δείχνει την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει το λαμπτήρα και το βολτόμετρο την ηλεκτρική τάση στα άκρα του.
Να σχεδιάσεις τη σχηματική αναπαράσταση του παραπάνω κυκλώματος καθώς και τη συμβατική φορά του ρεύματος.

Ηλεκτρικά δίπολα και αντίσταση ενός αγωγού

ΕΡΩΤΗΣΗ 6

Να κατασκευάσεις το κύκλωμα που παριστάνεται στη παρακάτω εικόνα.Αν κλείσεις το διακόπτη,τι περιμένεις να συμβεί;Να χαρακτηρίσεις με Σ τις προτάσεις των οποίων το περιεχόμενο είναι επιστημονικά ορθό και με Λ αυτές που το περιεχόμενό τους είναι επιστημονικά λανθασμένο.

α) Στο εσωτερικό του μεταλλικού σύρματος του λαμπτήρα έχει δημιουργηθεί ένα ηλεκτρικό πεδίο.

β) Κατά μήκος του σύρματος κινούνται ελεύθερα ηλεκτρόνια που παράγονται από την μπαταρία.

γ) Κατά μήκος του σύρματος κινούνται τα θετικά ιόντα του μετάλλου από το οποίο έχει κατασκευαστεί το σύρμα του λαμπτήρα.

δ) Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια του μεταλλικού σύρματος αλληλεπιδρούν με τα ιόντα του μετάλλου και μεταφέρουν σ’ αυτά ένα μέρος της κινητικής τους ενέργειας.

ε) Η ενέργεια που μεταφέρεται συνολικά στα ιόντα του σύρματος από κάθε ηλεκτρόνιο που κινείται από το ένα άκρο του λαμπτήρα στο άλλο είναι ανάλογη της ηλεκτρικής τάσης που εφαρμόζεται στα άκρα του.

ΕΡΩΤΗΣΗ 7

Να χαρακτηρίσεις με Σ τις προτάσεις των οποίων το περιεχόμενο είναι επιστημονικά ορθό και με Λ αυτές που το περιεχόμενό τους είναι επιστημονικά λανθασμένο.

Η αντίσταση ενός μεταλλικού αγωγού:

α) Μεγαλώνει όταν αυξάνουμε την τάση που εφαρμόζουμε στα άκρα του,ενώ η θερμοκρασία του διατηρείται σταθερή.

β) Μεγαλώνει όταν αυξάνουμε τη θερμοκρασία του,ενώ η ηλεκτρική τάση που εφαρμόζεται στα άκρα του παραμένει σταθερή.

γ) Μεγαλώνει όταν αυξάνουμε την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που τον διαρρέει, ενώ η θερμοκρασία του διατηρείται σταθερή.

δ) Είναι ίση με το πηλίκο της έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει τον αγωγό προς την ηλεκτρική τάση που εφαρμόζουμε στα άκρα του.

ε) Εξαρτάται από το υλικό του αγωγού.

στ) Δεν μεταβάλλεται αν διπλασιάσουμε συγχρόνως το μήκος του αγωγού και το εμβαδόν της διατομής του.

Να αιτιολογήσεις περιληπτικά τις απαντήσεις σου.

ΕΡΩΤΗΣΗ 8

Η αντίσταση ενός αγωγού διπλασιάζεται όταν διπλασιάζουμε την ηλεκτρική τάση στα άκρα του.
Yπακούει ο αγωγός αυτός στο νόμο του Ωμ;Να αιτιολογήσεις την απάντησή σου.

ΕΡΩΤΗΣΗ 9

Δύο αντιστάτες έχουν ίδιο μήκος και εμβαδόν διατομής και βρίσκονται στην ίδια θερμοκρασία.Ωστόσο παρουσιάζουν διαφορετική αντίσταση.
Πώς εξηγείς το φαινόμενο αυτό;

Εφαρμογές αρχών διατήρησης στη μελέτη απλών ηλεκτρικών κυκλωμάτων

ΕΡΩΤΗΣΗ 10

Στη παρακάτω εικόνα βλέπεις τη σχηματική αναπαράσταση ενός ηλεκτρικού κυκλώματος.Να σχεδιάσεις τη φορά του ρεύματος που διέρχεται από κάθε αντιστάτη.Να χαρακτηρίσεις με Σ τις προτάσεις των οποίων το περιεχόμενο είναι επιστημονικά ορθό και με Λ αυτές που το περιεχόμενό τους είναι επιστημονικά λανθασμένο.

α) Οι αντιστάτες R1 και R2 συνδέονται σε σειρά.

β) Οι αντιστάτες R2 και R3 συνδέονται παράλληλα.

γ) Οι αντιστάτες R3 και R4 συνδέονται σε σειρά.

δ) Ο αντιστάτης R2 συνδέεται παράλληλα με τον ισοδύναμο αντιστάτη των R3 και R4.

ε) Ο αντιστάτης R1 συνδέεται σε σειρά με τον ισοδύναμο αντιστάτη των R2,R3 και R4.

στ) Η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει τον αντιστάτη R1 είναι ίση με την ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον R2.

ζ) Η τάση στα άκρα του R2 είναι ίση με το άθροισμα των τάσεων στα άκρα των αντιστατών R3 και R4.

η) Τα ηλεκτρικά ρεύματα που διαρρέουν τις R3 και R4 έχουν ίσες εντάσεις.

θ) Η ένταση του ρεύματος που διαρρέει τον R1 είναι ίση με το άθροισμα των εντάσεων των ρευμάτων που διαρρέουν τους αντιστάτες R2 και R3.

ι) Η τάση στους πόλους της πηγής (Α,Β) είναι ίση με το άθροισμα των τάσεων στα άκρα των αντιστατών R1 και R2.

Να αιτιολογήσεις περιληπτικά τις επιλογές σου.

ΕΡΩΤΗΣΗ 11

Διαθέτεις δύο λαμπτήρες διαφορετικών αντιστάσεων,R1 και R2,μια μπαταρία και καλώδια.Να πραγματοποιήσεις ένα κύκλωμα έτσι ώστε να διαρρέει τους λαμπτήρες το ίδιο ηλεκτρικό ρεύμα.Πώς θα μεταβληθεί η φωτοβολία κάθε λαμπτήρα αν συνδέσουμε (βραχυκυκλώσουμε) τα άκρα ενός εξ αυτών με ένα χοντρό καλώδιο αμελητέας αντίστασης.Πώς μπορείς να εξηγήσεις το φαινόμενο αυτό;Σε κάθε περίπτωση να σχεδιάσεις τη σχηματική αναπαράσταση του κυκλώματος.

ΕΡΩΤΗΣΗ 12

Διαθέτεις δύο λαμπτήρες διαφορετικών αντιστάσεων R1 και R2,μια μπαταρία και καλώδια.Να πραγματοποιήσεις ένα κύκλωμα έτσι ώστε στους δύο λαμπτήρες να εφαρμόζεται η ίδια διαφορά δυναμικού.Πώς θα μεταβληθεί η φωτοβολία κάθε λαμπτήρα αν συνδέσουμε (βραχυκυκλώσουμε) τα άκρα ενός εξ αυτών με ένα χοντρό καλώδιο αμελητέας αντίστασης;Πώς θα μεταβληθεί στην περίπτωση αυτή το ηλεκτρικό ρεύμα που διαρρέει την πηγή;Πώς μπορείς να εξηγήσεις το φαινόμενο αυτό;Σε κάθε περίπτωση σχεδίασε τη σχηματική αναπαράσταση του κυκλώματος.