يك كتري الكتريكي با توان 2kw كه با ولتاژ 220v كار مي كند، اگر از آب سرد پر شود 12 دقيقه طول مي كشد تا به جوش آيد.

الف) مقاومت الكتريكي قسمت گرماده آن چند اهم است؟

ب) اگر كتري به طور متوسط روزي سه بار براي جوش آوردن آب سرد بكار رود، قيمت مصرف متوسط برق ماهيانه آن از قرار هر كيلووات ساعت 40 ريال چقدر خواهد شد؟

جواب الف)

ب)

مصرف انرژي براي يك بار جوشيدن آب برابر است با:

و براي سه بار جوشيدن:

و براي يك ماه برابر خواهد شد با:

با در نظر گرفتن مبلغ 40 ريال براي هر كيلووات ساعت نتيجه مي شود:

س: براي صرفه جويي در مصرف انرژي الكتريكي چه بايد كرد؟

ج: به طور كلي بايد در مصرف كليه وسايلي كه با انرژي الكتريكي كار مي كنند، مثل تلويزيون، لامپ روشنايي، اتو، يخچال، لباسشويي و غيره استفاده بهينه كرد. يعني ازمصرف غير ضروري آنها خودداري نمود. به خصوص هنگام اوايل شب كه مصرف برق زياد است، نبايد از وسايل پر مصرفي چون اتو و لباسشويي و كولر استفاده كرد. و همچنين مي توان براي روشنايي، لامپ هاي مخصوص كم مصرف گازي يا مهتابي را به كار برد.

خلاصه فصل سوم

1- ماهيت الكتريسيته به دليل وجود بارهاي الكتريكي در اتمهاي ماده است. در اتم دو ذره با بار الكتريكي وجود دارد. پروتون با بار مثبت كه در داخل هسته قرار دارد و الكترون كه بار منفي دارد و به دور هسته مي چرخد.

مقدار بار الكتريكي پروتون و الكترون با هم برابر اما از نظر علامت مخالف هم هستند. به اين علت هسته يك اتم در حالت عادي از نظر بار الكتريكي خنثي مي باشد مقدار بار يك پروتون يا يك الكترون برابر است با: 

2- هر مقدار بار الكتريكي مثل( q ) را مي توان مضرب صحيحي از بار يك الكترون( يا يك پروتون) در نظر گرفت. يعني:

n عدد صحيح و مثبت است.

3-الكتريسيته بر دو نوع است: الكتريسيته ساكن و الكتريسيته جاري.

هرگاه الكتريسيته توليد شده در محل توليد باقي بماند آنرا الكتريسيته ساكن مي نامند و اگر بارهاي توليدشده شارش نمايند، الكتريسيته جاري مي گويند.

4-بنا به قانون پايستگي بار الكتريكي، بار الكتريكي از هيچ به وجود نمي آيد و از بين هم نمي رود، فقط از يك جسم به جسم ديگر منتقل مي شود.

5- يكاي بار الكتريكي كولن است و آنرا با نماد C نشان مي دهند.

6- بارهاي الكتريكي خنثي نشده يك جسم را بار الكتريكي خالص مي نامند. بطوريكه اگر اتمي الكترون اضافي دريافت كند، بار خالص منفي بدست مي آورد و اگر الكترون از دست بدهد بار خالص مثبت پيدا مي كند.

7- بنا به قانون الكتريسيته ساكن، بارهاي همنوع يكديگر را مي رانند و بارهاي غير همنوع يكديگر را مي ربايند.

8- به دو روش مالش و القا مي توان الكتريسيته ساكن به وجود آورد.

9- در روش مالش با ماليدن دو جسم نارسا بر هم بارهاي الكتريكي از يك جسم به جسم ديگر منتقل مي شوند و در آنها بارهايي مساوي اما با علامت مخالف ايجاد مي شود. مثلاً در اثر مالش ميله لاكي به پارچه پشمي، الكترون از پارچه به روي ميله منتقل مي شوند و در اين عمل ميله بار خالص منفي و پارچه بار خالص مثبت پيدا مي كنند.

10- در روش القا با نزديك كردن يك جسم باردار به يك جسم رساناي بدون بار درآن بار الكتريكي ايجاد مي شود. مثلاًاگر يك ميله لاكي باردار( با بار منفي) را به يك كره فلزي كه بر روي پايه عايقي قرار دارد نزديك كنيم، بارهاي منفي كره از ميله رانده مي شوند. اگر كره را به زمين اتصال دهيم تا بارهاي منفي به زمين بروند و سپس ميله را دور كنيم، در كره بار خالص مثبت باقي مي ماند.

11- اجسامي كه به راحتي الكتريسيته را از خود عبور مي دهند رساناي الكتريكي و اجسامي كه الكتريسيته را از خود عبور نمي دهند، نارساناي الكتريكي مي نامند.

12- در رساناهاي فلزي، الكترونها مي توانند به راحتي از اتمهاي خود جدا شده و با حركت در درون جسم موجي رسانش شوند. اين الكترون ها را الكترون هاي آزاد مي نامند.

13- الكتروسكوپ يا برقنما وسيله اي است كه بر اساس القا بار الكتريكي عمل ميكند و كاربرد آن عبارتند از:

الف- پي بردن به وجود بارهاي الكتريكي كم و ضعيف در يك جسم.

ب-  تعيين نوع بار الكتريكي در يك جسم.

پ- تعيين رسانايي يا نارسانايي الكتريكي يك جسم.

الكتروسكوپ تشكيل شده است از يك ميله فلزي كه در يك طرف آن كلاهكي فلزي و در طرف ديگر ورق نازك طلا( يا يك فلز ديگر) نصب شده و مجموعه در داخل  يك جعبه شيشه اي قرار دارد.

14- اختلاف پتانسيل الكتريكي عامل جريان يا شارش بارهاي الكتريكي از يك نقطه به نقطه ديگر است.اختلاف پتانسيل را نماد V نشان مي دهند و يكاي آن ولت است.

15- وسايلي مثل باتري، دينامو، ژنراتور مي توانند با ايجاد اختلاف پتانسيل بين دو نقطه موجب جريان الكتريكي بين آن دو نقطه شوند. در باتري هاي خشك معمولي انرژي شيميايي به انرژي الكتريكي تبديل مي شود.

16- مدار الكتريكي، مسير بسته اي است كه جريان الكتريكي را برقرار مي كند.

يك مدار الكتريكي ساده، تشكيل شده است از يك مولد اختلاف پتاسيل ( مثل يك باتري) يك مصرف كننده الكتريسيته( مثل يك لامپ) كه با سيم هاي نازكي به هم وصل شده اند.

17- بيشترين اختلاف پتانسيلي كه يك مولد يا باتري مي تواند به وجود آورد، نيروي محركه آن ناميده مي شود.

18- وسيله اندازه گيري اختلاف پتانسيل در مدار ولت سنج است و اين وسيله با قسمتي از مدار كه مي خواهيم اختلاف پتانسيل دو سر آن را اندازه بگيريم، به صورت موازي قرار مي گيرد.

19- جهت قراردادي جريان الكتريكي در يك مدار از قطب مثبت به  طرف قطب منفي باتري در نظر گرفته مي شود.

20 آهنگ شارش بار الكتريكي( يعني بار شارش شده در يك ثانيه) را شدت جريان الكتريكي مي نامند. شدت جريان را با نماد I نشان مي دهند و يكاي آن آمپر (A ) است.

21- مقدار شدت جريان در يك مدار از نسبت بار الكتريكي شارش شده به زمان شارش به دست مي آيد:                                        

22- از رابطه بالا نتيجه مي شود بار الكتريكي شارش شده توسط شدت جريان I در زمان t برابر است با:                                                 

23- از رابطه q=It نتيجه مي شود يك كولن برابر يك «آمپر-  ثانيه» است. به عبارت ديگر يك كولن مقدار بار الكتريكي است كه توسط جرياني به شدت يك آمپر در مدت يك ثانيه در مدار شارش مي شود.

24- مقاومت اجسام و مواد مختلف در مقابل عبور جريان الكتريكي از خود را مقاومت الكتريكي مي گويند. مقاومت الكتريكي را با نماد R نشان ميدهند و يكاي آن اهم  است.

25- بنا به قانون اهم نسبت اختلاف پتانسيل دو سر يك رسانا (V ) به شدت جرياني كه از آن مي گذرد(I ) ، مقدار ثابتي است. اين مقدار ثابت برابر مقاومت الكتريكي رسانا است . يعني:

26- انرژي الكتريكي نسبت به ساير انرژي ها سالم تر بوده و انتقال و تبديل آن آسان تر است.

27- انرژي الكتريكي تبديل شده( يا مصرف شده) در يك وسيله الكتريكي با عامل هاي زير متناسب است:

الف- مقاومت الكتريكي رسانا(R).

ب- زمان عبور جريان الكتريكي( t).

پ- مجذور شدت جريان الكتريكي2(I) .

28- با توجه به عامل هاي بند قبل مصرف انرژي الكتريكي( W) در يك وسيله الكتريكي از رابطه زير محاسبه مي شود:

W=RI2t

29- انرژي الكتريكي را كه توسط يك دستگاه در يك ثانيه به مصرف مي رسد توان الكتريكي آن دستگاه مي نامند و بانماد P نشان مي دهند و يكاي آن وات است. توان مصرفي از رابطه زير محاسبه مي شود: P=RI2

با توجه به رابطه اهم يعني V=RI براي توان مصرفي رابطه هاي زير را نيز مي توان به دست آورد:

P=VI          و P= V2/R

30- با توجه به تعريف توان مصرفي، انرژي الكتريكي مصرف شده(W) در يك وسيله الكتريكي در زمان(t ) از رابطه زير بدست مي آيد:

W=Pt

31-براي محاسبه انرژي الكتريكي مصرف شده در مراكز مسكوني يا صنعتي و تجاري، مقدار انرژي الكتريكي مصرف شده در يك ساعت بر حسب كيلووات ساعت را به عنوان يكا يا مبناي محاسبه در نظر مي گيرند و آن را با نماد kwhنشان مي دهند.

پاسخ هاي تمرين هاي فصل سوم

1- ميله نارسانايي با بار  منفي و كره اي رسانا و بدون بار روي پايه اي نا رسانا در اختيار داريد . با رسم شكل نشان دهيد چگونه مي توان كره را :

الف ) داراي بار مثبت كرد ؟

جواب :

ب) داراي بار منفي كرد؟

جواب : براي اين منظور لازم است ميله را با كره تماس دهيم كه در آن صورت تعدادي از بارهاي ميله وارد كره مي شوند.

2- دو جسم بدون بار را چگونه مي توان بار دار كرد؟ آيا در اين روش لازم است به جنس اجسام توجه كرد ؟

جواب : به روش مالش . يعني با مالش پارچه پشمي به ميله پلاستيكي يا پارچه ابريشمي به ميله شيشه اي.

بله ، چون نوع بارها به جنس پارچه ها بستگي دارد .

3- آزمايش زير را انجام دهيد:

1-1- شير آب سرد را كمي باز كنيد تا باريكه اي از آب تشكيل شود.

1-2- با يك شانه پلاستيكي چند بار سر خود را شانه بزنيد.

1-3- شانه را به باريكه آب نزديك كنيد. آيا مسير آب منحرف مي شود؟ علت را بنويسيد.

جواب: مولكول هاي آب از نظرتوزيع بار الكتريكي متقارن يعني يكنواخت نيستند و به صورت دو قطبي مي باشند به طوري كه يك طرف آنها بيشتر خاصيت مثبت و طرف ديگر آنها بيشتر خاصيت منفي دارد. هنگامي كه شانه باردار( با بار منفي) را به باريكه آب نزديك مي كنيم به علت نيروي ربايشي كه بين بارهاي منفي شانه و جهت مثبت مولكولهاي دو قطبي آب ظاهر مي شود، باريكه آب از مسير مستقيم خود خارج شده و به سمت شانه كشيده مي شود.

4- آزمايش زير را انجام دهيد:

3-1- يك حباب صابون درست كنيد و روي پتوي پشمي قرار دهيد.

3-2- با شانه پلاستيكي چند بار سر خود را شانه كنيد.

3-3- شانه را به حباب صابون نزديك كنيد. مشاهده مي كنيد كه شانه، حباب صابون را به طرف خود مي كشد. دليل خود را بنويسيد.

جواب: حباب صابون مخلوطي از آب و صابون است. به همان دليلي كه در پاسخ سؤال قبل گفته شد، در اثر نيروي ربايشي بين طرف مثبت مولكولهاي آب در حباي و بارهاي منفي شانه، حباب به طرف شانه كشيده مي شود.

5- در كداميك از وسيله هاي منزل لازم است بار الكتريكي ايجاد شده را كاهش دهيم ( و يا كنترل كنيم ) ؟

جواب :

شانه سر ( زيرا اگر با ر آن تخليه نشود يا از جنس مناسب انتخاب نشود ، موها بطور مناسب حالت نمي گيرند .)

شمعك اجاق گاز ( زيرا چنانچه اختلاف پتاسيل مورد نظر كنترل نشود ، سبب آتش سوزي يا برق گرفته گي مي شود .

برق گير منزل ( جهت انتقال رعد و برق به زمين )

ماشين لباس شويي ( بايد سيم انتقال بار به زمين داشته باشد .) و

........

6- با توجه به شكل ( 3-17) كتاب درسي ،چند مورد از مشاهده هاي خود كه با الكتريسيته ء ساكن ارتباط دارد را بنويسيد .

جواب : بدن بيمار به زمين وصل مي شود - كفش هاي نا رسانا -  چرخ هاي ارابه رسانا هستند.

7- بحث كنيد :

اگر دو سر باطري مشابه را بطور مخالف به هم ببنديم ( پايانه هاي مثبت به هم و يا پايانه هاي منفي به هم وصل باشد ) و دو سر مجموعه را به يك لامپ ببنديم چه اتفاقي مي افتد ؟

جواب :  لامپ روشن نمي شود . زيرا با اينكار اختلاف پتانسيل لازم براي جاري شدن الكترونها  را ازبين برده ايم .

8- مقاومت لامپي 200 اهم است و جريان 0/2A از آن مي گذرد.

الف- بار الكتريكي كه در مدت 5/2 دقيقه از لامپ مي گذرد چند كولن است؟

ب- اختلاف پتانسيل دو سر لامپ چند ولت است؟

الف)

ب(

9- روي لامپي دو عدد 50 وات و 110 ولت نوشته شده است. اختلاف پتانسيل 110 ولت را به لامپ وصل مي كنيم.

الف- مقاومت لامپ را حساب كنيد.

ب- چه جرياني از آن عبور مي كند؟

پ- در مدت يك دقيقه چند ژول انرژي الكتريكي توسط لامپ مصرف مي شود؟

الف)

(ب

(پ

10- تحقيق كنيد:

الف- مصرف ماهانه راديو- تلويزيون و يكي از لامپ هاي اتاق را حساب كنيد.( فرض كنيد كه هر كدام روزانه 8 ساعت با اختلاف پتانسيل 220 ولت روشن باشند).

ب- بهاي برق مصرفي هر يك از وسيله هاي بالا از قرار هر كيلووات ساعت 100 ريال چقدر مي شود؟

پ- اگر در شهر شما هر يك از خانه ها در هر شب يك لامپ 100 وات اضافي را به مدت 3 ساعت روشن كنند، در يك ماه چند كيلووات ساعت انرژي اضافي مصرف مي شود؟ بهاي آن چند ريال مي شود؟ اگر اين مبلغ صرفه جويي شود براب مردم شهر چه كارهاي مفيدي مي توان انجام داد؟

جواب الف- فرض كنيم توان مصرفي وسايل مورد نظربه ترتيب زير باشند:

P1=5W راديو

P2=80W تلويزيون

P3=100W لامپ

زمان مصرف ماهانه هر كدام از وسايل فوق برابر است با:

در اين صورت خواهيم داشت:

ب)                                                               بهاي مصرفي راديو

بهاي مصرفي تلويزيون

بهاي مصرفي لامپ

پ) فرض كنيم تعداد خانه هاي يك شهر با بزرگي متوسط  باب باشد. بنابراين تعداد لامپ هايي كه اضافه روشن مي شوند به همان تعداد خواهد بود. زمان مصرف اضافي ماهانه هر لامپ برابر مي شود با:

مصزف اضافي انرژي ماهانه يك لامپ برابر است با:

در اين صورت مصرف اضافي انرژي ماهانه تمام لامپ ها برابر خواهد بود با:

در نتيجه :

ريال بهاي مصرف اضافي تمام لامپ ها

اين مبلغ معادل 5/4 ميليون تومان است و با آن مي توان تقريباً 4 كيلومتر خيابان را آسفالت كرد.

11- تفسير كنيد :

11-1- نمودار شكل زيرمربوط به لامپي است كه در يك مدار قرار دارد.

الف- چه رابطه اي بين شرت جريان و اختلاف پتانسيل مي توانيد پيدا كنيد؟

ب- به كمك نمودار، مقاومت لامپ را پيدا كنيد.

پ- هرگاه جريان عبوري از لامپ 5/2 آمپر باشد، اختلاف پتانسيل دو سر لامپ چند ولت مي شود؟

جواب الف: در نمودار فوق به ازاي يك مقدار اختلاف پتانسيل معين يك شدت جريان متناظر با آن وجود دارد. مثلاً براي اختلاف پتانسيل 50 ولت شدت جريان متناظر با آن 5 آمپر است. نسبت اين دو برابر مي شود با:

اگر از مقادير ديگر اختلاف پتانسيل و شدت جريان هاي متناظر با آنها نيز استفاده كنيم، همين مقدار ثابت يعني 10 به دست خواهد آمد. بنابراين رابطه بين اختلاف پتانسيل و شدت جريان به صورت زير خواهد بود:

مطالب مشابه :

حل تمرينات آخر فصل 3 فيزيك 1 پيش دانشگاهي

حل تمرينات آخر فصل 3 فيزيك 1 پيش دانشگاهي ۸۷/۰۹/۰۹ . حل تمرينات آخر فصل3 فيزيك 1 پيش

سوالات تكميلي و پاسخ تمرین های آخر فصل1 فیزیک1 پاسخ تمرينات فصل دبير برگزيده فيزيك 1388

مقالات فيزيك : پاسخ تمرين هاي فصل (1-2) کتاب به پرسش هاي زير پاسخ دهيد:

تعداد تمرينات آخر فصل. پاسخ دهيد و تمرينات اين فصل به ابتداي فصل 1 فيزيك 2 منتقل

فیزیک ابرکوه - پاسخ تمرين هاي فصل اول سال اول جواب: با استفاده از جدول (1-2)

جواب فعالیتها و تمرینات متن کتاب فیزیک 2 و فصل اول و چهارم فیزیک دوم با پاسخ

مقالات فيزيك : پاسخ تمرينهاي فصل کار و 2- در تمرين (1)

مفاهیم ونکات فصل اول. پاسخ تمرينات و فعاليت هاي فصل اول مجموعه فرمولهاي فيزيك 1.

سرای فیزیک - فصل دوم فيزيك پيش دانشگاهي و فصل سوم فيزيك 2- ديناميک پاسخ: نيروي

"دبير فيزيك رضاقلي زاده" - فيزيك اول دبيرستان فصل 3 -5 پاسخ خود را در هر مورد با دليل بنويسيد.