RATKAISUT: 17. Tasavirtapiirit



Samankaltaiset tiedostot
Viikkotehtävät IV, ratkaisut

RATKAISUT: 8. Momentti ja tasapaino

1. Tasavirta. Virtapiirin komponenttien piirrosmerkit. Virtapiiriä havainnollistetaan kytkentäkaaviolla

Sähkövirran määrittelylausekkeesta

RATKAISUT: 3. Voimakuvio ja liikeyhtälö

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä:

Kuva 1. Ohmin lain kytkentäkaavio. DC; 0 6 V.

Katso Opetus.tv:n video: Kirchhoffin 1. laki

( ) ( ) 14 HARJOITUSTEHTÄVIÄ SÄHKÖISET PERUSSUUREET SÄHKÖVERKON PIIRIKOMPONENTIT

2. Vastuksen läpi kulkee 50A:n virta, kun siihen vaikuttaa 170V:n jännite. Kuinka suuri resistanssi vastuksessa on?

4.3 Liikemäärän säilyminen

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

5. Sähkövirta, jännite

SÄHKÖTEKNIIKKA. NTUTAS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri kevät 2015

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

SÄHKÖTEKNIIKKA. NBIELS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2015

TEHTÄVÄT KYTKENTÄKAAVIO

Fy07 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1 / 5

Physica 9 1. painos 1(8) 20. Varattu hiukkanen sähkö- ja magneettikentässä

12. laskuharjoituskierros, vko 16, ratkaisut

Luku Ohmin laki

Jännite, virran voimakkuus ja teho

S Piirianalyysi 2 Tentti

14.1 Tasavirtapiirit ja Kirchhoffin lait R 1. I 1 I 3 liitos + - R 2. silmukka. Kuva 14.1: Liitoksen, haaran ja silmukan määrittely virtapiirissä.

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Tilastollinen päättely II, kevät 2017 Harjoitus 4 Ratkaisuehdotuksia. Tehtäväsarja I

Erään piirikomponentin napajännite on nolla, eikä sen läpi kulje virtaa ajanhetkellä 0 jännitteen ja virran arvot ovat. 500t.

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013

FYS206/5 Vaihtovirtakomponentit

Kertausosa. 2. Kuvaan merkityt kulmat ovat samankohtaisia kulmia. Koska suorat s ja t ovat yhdensuuntaisia, kulmat ovat yhtä suuria.

Omnia AMMATTIOPISTO Pynnönen

Aktiiviset piirikomponentit. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Lineaarialgebra MATH.1040 / Piirianalyysiä

Oikeasta vastauksesta (1p): Sulamiseen tarvittavat lämmöt sekä teräksen suurin mahdollinen luovutettu lämpö:

Muuntajan toiminnasta löytyy tietoja tämän työohjeen teoriaselostuksen lisäksi esimerkiksi viitteistä [1] - [4].

MAOL-Pisteitysohjeet Fysiikka kevät 2004

S Piirianalyysi 2 Tentti

POSITIIVISEN LINSSIN POLTTOVÄLI

Hahmottava kokonaisuus TASAVIRTAPIIRIT. Sirkka-Liisa Koskinen Tapio Penttilä Ryhmä: E5

Intensiteettitaso ja Doplerin ilmiö

7. Resistanssi ja Ohmin laki

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

Fysiikan laboratoriotyöt 3 Sähkömotorinen voima

RATKAISUT: 7. Gravitaatiovoima ja heittoliike

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.

S Piirianalyysi 2 2. välikoe

1 x 2 1 x 2 C 1 D. 1 x 2 C 1. x 2 C 1 C x2 D x 2 C 1; x 0: x 2 C 1 C 1. x 2 x 4 C 1 ja. x 4 C 1 D.x4 1/.x 4 C 1/

Tilastotieteen jatkokurssi 8. laskuharjoitusten ratkaisuehdotukset (viikot 13 ja 14)

Y56 Laskuharjoitukset 3 palautus ma klo 16 mennessä

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA. Kirchhoffin lait Aktiiviset piirikomponentit Resistiiviset tasasähköpiirit

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

Fysiikan perusteet ja pedagogiikka (kertaus)

YDINSPEKTROMETRIA TENTTI mallivastaukset ja arvostelu max 30 p, pisterajat 15p 1, 18p 2, 21p 3, 24p 4, 27p - 5

VASTUSMITTAUKSIA. 1 Työn tavoitteet

Viivakuormituksen potentiaalienergia saadaan summaamalla viivan pituuden yli

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

RESISTANSSIMITTAUKSIA

Mat Sovellettu todennäköisyyslasku. Tilastolliset testit. Avainsanat:

a) Kuinka pitkän matkan punnus putoaa, ennen kuin sen liikkeen suunta kääntyy ylöspäin?

Mat Sovellettu todennäköisyyslasku A

NIMI: LK: 8b. Sähkön käyttö Tarmo Partanen Ota alakoulun FyssaMoppi. Arvaa, mitä tapahtuu eri töissä etukäteen.

Sähkömagnetismi II: sähkövirta, jännite, varaus, magneettimomentti. Sähkövirran kvantifiointi

Harjoitus 5 / viikko 7

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

KURSSIN TÄRKEIMPIÄ AIHEITA

Kondensaattorin läpi kulkeva virta saadaan derivoimalla yhtälöä (2), jolloin saadaan. cos sin.

Tehtävä 1. a) sähkövirta = varausta per sekunti, I = dq dt = 1, A = 1, C s protonin varaus on 1, C

S Piirianalyysi 2 Tentti

Kaksi yleismittaria, tehomittari, mittausalusta 5, muistiinpanot ja oppikirjat. P = U x I

Luento 6. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

5-2. a) Valitaan suunta alas positiiviseksi. 55 N / 6,5 N 8,7 m/s = =

Suoran yhtälöt. Suoran ratkaistu ja yleinen muoto: Suoran yhtälö ratkaistussa, eli eksplisiittisessä muodossa, on

DEE Sähkötekniikan perusteet

Sähkötekiikka muistiinpanot

Luento 2. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

FYSP104 / K2 RESISTANSSIN MITTAAMINEN

TEHTÄVIEN RATKAISUT. b) Sähkövirta I 2 on I 2 = I 1 I 3 = 0,31 A 0,12 A = 0,19 A.

7. Pyörivät sähkökoneet

SATE1050 Piirianalyysi II syksy 2016 kevät / 6 Laskuharjoitus 3 / Laplace-muunnos

Metallikuulan vieriminen kaltevalla tasolla

FY6 - Soveltavat tehtävät

RATKAISUT: Kertaustehtäviä

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

X 2 = k 21X 1 + U 2 s + k 02 + k 12. (s + k 02 + k 12 )U 1 + k 12 U 2. s 2 + (k 01 + k 21 + k 02 + k 12 ) s + k

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

SYNKRONIKONEET RELUKTANS- SIKONEET RM RM RM + >>L q. L d >>L q. Harjalliset -pyörivä PMSM upotetu magneetit

DEE Sähkötekniikan perusteet

RATKAISUT: Kertaustehtäviä

DEE Sähkötekniikan perusteet

Sähköoppi. Sähköiset ja magneettiset vuorovaikutukset sekä sähkö energiansiirtokeinona.

( ) ( ) ( ) ( ) SMG-1100 Piirianalyysi I, kesäkurssi, harjoitus 1(3) Tehtävien ratkaisuehdotukset

Opiskelijoiden oppimisen arvioiminen tasavirtapiirejä käsittelevän tutoriaaliharjoituksen

Kun järjestelmää kuvataan operaattorilla T, sisäänmenoa muuttujalla u ja ulostuloa muuttujalla y, voidaan kirjoittaa. y T u.

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Parametrisen EQ:n siirtofunktio. Analysoitava kytkentä. restart. Perinteinen parametrinen EQ voidaan toteuttaa vaikkapa seuraavasti:

2.2 Energia W saadaan, kun tehoa p(t) integroidaan ajan t suhteen. Täten akun kokonaisenergia W tot saadaan lausekkeesta ( )

3 = Lisäksi z(4, 9) = = 21, joten kysytty lineaarinen approksimaatio on. L(x,y) =

Transkriptio:

Phyica 9. paino 1(6) ATKAST 17. Taavirtapiirit ATKAST: 17. Taavirtapiirit 17.1 a) Napajännite on laitteen navoita mitattu jännite. b) Lähdejännite on kuormittamattoman pariton napajännite. c) Jännitehäviö on laitteea tapahtuva potentiaalin alenema. d) Ohmin lain mukaan laitteen jännitehäviö on uoraan verrannollinen laitteen ähkövirtaan, =. e) Joulen lain mukaan vatu kuluttaa virtapiiriä energiaa teholla P =. f) Oikoulua virtapiirin ulkoinen reitani on nolla. g) Kuormitetun pariton napajännite on pienempi kuin en lähdejännite. Paritolla on ähkövirtaa rajoittava ominaiuu, iäinen reitani. h) Pariton kuormitukäyrä (-kuvaaja) aadaan, kun mitataan napajännite pariton ähkövirran funktiona. 17. a) Lampuia on ähkövirta,1 A ja kummaakin tapahtuu jännitehäviö =,5 V. eitani on =. Sijoitetaan tunnetut arvot, 5 V = = 18,75 Ω 19 Ω. 0,1 A b) Koka lamput on kytketty arjaan, kokonaireitani on = 1+ = 18,75 Ω + 18,75 Ω = 37,5 Ω 38 Ω. Napajännite on ulkoiten jännitehäviöiden umma =,5 V +,5 V = 4,5 V. Vatau: a) eitani on 19 Ω. b) Kokonaireitani on 38 Ω. c) Napajännite on 4,5 V. 17.3 a) Kun molemmat kytkimet ovat auki, lamppu 1 ei pala, illä iinä ei ole ähkövirtaa. Lamput, 3 ja 4 on kytketty arjaan, joten ne palavat yhtä kirkkaati. b) Kun K uljetaan, lamppu 4 ammuu, illä en navat ovat amaa potentiaalia. Lamput ja 3 kirkatuvat. c) Kun K1 uljetaan ja K avataan, lamput ja 3 ovat kekenään arjaa ja rinnan lampun 1 kana. Kirchhoff mukaan lamppu neljä on kirkkain, illä iinä on uurin ähkövirta. Tekijät ja WSOY Oppimateriaalit Oy, 007 Piirroket: Pekka Könönen ja tekijät

Phyica 9. paino (6) ATKAST 17. Taavirtapiirit Lamppu 1 on toieki kirkkain, illä en napajännite on ama kuin arjaan kytkettyjen lamppujen ja 3 kokonainapajännite. Lamput ja 3 ovat kekenään yhtä himmeät. 17.4 Oletetaan, että ja että lamppujen reitani ei muutu merkittäväti. Lamppujen kirkkau riippuu lampun ähkövirrata. Laketaan lamppujen ähkövirrat Kirchhoffin lain mukaan. a) b) c) + k =. + k k = + k k =, ja lampun ähkövirta on täten + + d) e) f) + + + Kun verrataan ähkövirtaa eri tapaukia havaitaan, että e kohdan kytkennää ähkövirta on uurin ( ), ja lamppu iten kirkkain. Vatau: Kytkennän e lamppu on kirkkain. Toieki kirkkain on kytkennän d lamppu. Kolmanneki kirkkaimmat ovat kytkentöjen a ja f lamput. Toieki himmeimpiä ovat kytkennän c lamput ja himmeimpiä kytkennän b lamput. 17.5 a) Lampua tapahtuva jännitehäviö ei ole uoraan verrannollinen lampun ähkövirtaan, illä vatulangan reitani kavaa, kun langan lämpötila kavaa. Tekijät ja WSOY Oppimateriaalit Oy, 007 Piirroket: Pekka Könönen ja tekijät

Phyica 9. paino 3(6) ATKAST 17. Taavirtapiirit b) Lampun ähköteho on P =. Luetaan kuvaajata tarvittavat arvot ja laketaan vataavat tehon arvot (V) (A) P (W) 0 0 0 0 0,13,6 50 0, 11 100 0,8 8 140 0,33 46, 00 0,40 80 40 0,44 106 c) = 30 V P = 65 W Piirretään tilannetta kuvaava kytkentäkaavio. b-kohdan kuvaajata luetaan, millä jännitteen arvolla lampun teho on 65 W. Arvoki aadaan 175 V. Kun lampun jännitehäviö on 175 V, iinä on ähkövirta P 65 W = =,3714 A. 175 V l tuvatukea tapahtuva jännitehäviö e = l = 30 V 175 V = 55 V. tuvatuken reitani on r 55 V = = = 148, 0883 Ω 150 Ω. 0,3714 A Vatau: c) tuvatuken reitani on 150 Ω. 17.6 = 30 V P = 60 W = 63,0 Ω. a) Lampun teho P = ja reitani =. Näitä yhditämällä aadaan ( ) 30 V = = = 881, 6667 Ω 880 Ω. P 60 W b) Lampun vatulanka kuumenee, kun iinä oleva ähkövirta kavaa. eitani kavaa, kun lämpötila kavaa. c) Kun jännite on pieni, lanka ei kuumene ja voidaan käyttää reitanille arvoa 63,0 Ω. 4,5 V = =,0714 A 71 ma. 63,0 Ω Vatau: a) Vatulangan reitani on 880 Ω. c) Sähkövirta on 71 ma. Tekijät ja WSOY Oppimateriaalit Oy, 007 Piirroket: Pekka Könönen ja tekijät

Phyica 9. paino 4(6) ATKAST 17. Taavirtapiirit 17.7 a) b) Piirretään tulokita kuvaaja, joa vaakaakelilla on ähkövirta ja pytyakelilla pariton napajännite. Kirchhoffin lain mukaan = + = + u, jota aadaan uoran yhtälö = +. Kuvaajata voidaan lukea lähdejännite = 1,5 V. Suoran fyikaalinen kulmakertoimen iteiarvo antaa pariton iäien reitanin 0, 5 V = =,660 Ω 0,7 Ω. 0,94 A Vatau: b) Akun lähdejännite on 1,5 V ja iäinen reitani 0,7 Ω. 17.8 Pite A on maadoitettu, joten V A V. Laketaan virtapiirin ähkövirta. Kirchhoffin lain mukaan ΣΔ V. 1 1 1 1 = 1 + + + 1 10,6 V 5,1 V = 0,80 Ω + 0,40 Ω +,0 Ω + 3,0 Ω,8871 A 0,89 A. V = V + C A 1 1 V + 10,6 V 0,8871 A 0,80 Ω = 9,8903 V 9,9 V. V = V + B A 1 V + 0,8871 A 3,0 Ω =,6613 V,7 V. Vatau: Piteen A potentiaali on 0 V, piteen B,7 V ja piteen C 9,9 V. 17.9 Lataavan akun lähdejännite on 1 = 6,04 V ja iäinen reitani 1,1 Ω. Ladattavan akun lähdejännite on = 4,45 V ja iäinen reitani,45 Ω. Latauvirtaa rajoittavan vatuken reitani on =,70 Ω. Tekijät ja WSOY Oppimateriaalit Oy, 007 Piirroket: Pekka Könönen ja tekijät

Phyica 9. paino 5(6) ATKAST 17. Taavirtapiirit a) Piirretään kytkentää kuvaava kytkentäkaavio. b) Valitaan kiertouunnaki kierto vatapäivään. Kirchhoffin mukaan ΣΔ V. 1 1 1 = 1 + + 6,04 V 4, 45 V = 0,1 Ω + 0,45 Ω +,70 Ω,473 A 0,47 A. c) Akkuun iirtyy ähköenergiaa teholla ( ) ( ) P = = + = 4, 45 V + 0,45 Ω 0,473 A 0, 473 A =,065 W, W. Vatau: b) Sähkövirta on 0,7 A. c) Sähköenergiaa iirtyy teholla, W. 17.10 1 = 30 kv = 5 kv 1 = 40 MΩ Kirchhoffin lain mukaan = +. 1 Kirchhoffin lain mukaan 1 1( 1+ ) 1=0 ja +. ( ) 1 1 1 Vähennetään yhtälöt puolittain. 1 = 1 1 Yhtälöryhmän kolmanneta yhtälötä aadaan = 11 + 1 + 1 = +, 1 1 1 jota aadaan =. 1 1 Sijoitetaan 1 =, 1 1 1 jota Tekijät ja WSOY Oppimateriaalit Oy, 007 Piirroket: Pekka Könönen ja tekijät

Phyica 9. paino 6(6) ATKAST 17. Taavirtapiirit + = + ( ) 1 1 1 + 1 1 = > + 1 0. Koka + 1 >0, ehto toteutuu, kun 1 + > 0, jota 1 > 1 Sijoitetaan tunnetut arvot (30 5) kv > 40MΩ = 8,0 M Ω. 5 kv Vatau: eitanin on oltava uurempi kuin 8,0 MΩ. 1 Tekijät ja WSOY Oppimateriaalit Oy, 007 Piirroket: Pekka Könönen ja tekijät