به نام خدا

سلامی گرم خدمت دانش آموزان عزیز

امیدوارم  که امتحانات ترم اول را با موفقیت پشت سر گذاشته باشید و با انرژی مضاعف ترم دوم را آغاز کرده باشید.

در این بحث میخواهیم به بررسی فصل سوم فیزیک 3 رشته ریاضی بپردازیم.

با ما همراه باشید.

موفق و موید باشید.

یا حق. 

جریان الكتریكی

فیوزها:

فیوز، تكه سیم نازك و كوتاهی است كه در یك مدار به كار می‌رود تا مدار را از عبور جریانهای زیاد محافظت كند. اگر به دلایلی، جریان مدار، بیش از حد مجاز شود، فیوز ذوب شده و مدار قطع می‌شود.اگر فیوز در مدار نباشد، جریان زیاد می‌تواند عایق سیمهای اتصال (روكش سیمها) را ذوب كرده و خسارتهایی به عناصر مدار وارد كند و حتی موجب بروز آتش سوزی شود.

ساختن فیوز:

با استفاده از یك تكه سیم مسی نازك و مرغوب، فیوزی برای یك لامپ كوچك درست كنید. مطابق شكل، مداری شامل یك لامپ كوچك، یك منبع تغذیه، یك كلید و دو گیره ترتیب دهید و قطعه سیم مورد نظر را بین دو گیره اتصال قرار دهید (دو گیره و تكه سیم مسی به عنوان فیوز هستند). وقتی كه كلید را وصل بكنید، لامپ روشن می‌شود. یعنی بدون آنكه سیم فیوز ذوب شود، جریان از آن عبور می‌كند.

وقتی لامپ، اتصال كوتاه شود، چه اتفاقی می‌افتد؟ با اتصال یك تكه سیم مسی به ترمینالهای لامپ این كار را انجام دهید. با این كار، لامپ كنار گذاشته می‌شود و سیم فیوز ذوب می‌شود. فیوز اجازه می‌دهد لامپ روشن شود، اما به محض آنكه جریان از حد معین بیشتر شود، فیوز ذوب شده و مدار قطع می‌شود.

آزمایش: یك مدار ساده

مطابق شكل، به كمك یك منبع تغذیه كم ولتاژ و دو قطعه سیم، لامپی را روشن كنید. برای این منظور، ابتدا باید ولتاژ لامپ را بدانید (معمولا ولتاژ لامپ توسط كارخانه سازنده آن روی لامپ نوشته می‌شود). سپس ولتاژ منبع تغذیه را به اندازه ولتاژ لامپ تنظیم كرده و لامپ را به وسیله دو سیم به منبع وصل كنید تا لامپ روشن شود.

هنگامی كه دو ترمینال منبع تغذیه توسط سیم فلزی به لامپ وصل شود، لامپ روشن می‌شود.این اتصال منبع به لامپ، یك مسیر بسته رسانا ایجاد می‌كند كه الكتریسیته می‌تواند در آن مسیر جاری شود. این اتصال را مدار الكتریكی  می‌نامند.

نکات مهم جریان پیوسته

نکته ۱ -بار الکتریکی که در واحد زمان از مقطع یک مدار شارش می شود جریان متوسط الکتریکی نام دارد . جریان را با I  نشان میدهیم و یکای آن آمپر ( A ) است .

                                              I=q/t

نکته ۲ - برای بدست آوردن معادله شدت جریان الکتریکی ٬ از معادله بار نسبت به زمان مشتق می گیریم .

                                            I=dq/dt

نکته ۳ - قانون اهم : نسبت اختلاف پتانسیل دو سر یک رسانا به جریانی که از آن می گذرد مقداری ثابت است که مقاومت نام دارد .

                                           R=V/I

نکته ۴ - مجموعه یک یا چند مولد ، سیمهای رابط ، کلید و مصرف کننده را مدار الکتریکی می نامیم .

نکته ۵ - آمپرسنج وسیله ای است که با آن شدت جریان را اندازه می گیریم و در مدار بصورت متوالی قرار می گیرد . مقاومت آمپرسنج بسیار کم است .

نکته ۶ - ولت سنج وسیله ای است که با آن اختلاف پتانسیل را اندازه می گیریم و در مدار بصورت موازی قرار می گیرد . مقاومت ولت سنج بسیار زیاد است .

نکته ۷ - شدت جریان در تمام قسمتهای متوالی یک مدار با هم برابر است .

نکته ۸ - مقاومت داخلی : مقاومتی است که مولد ( باتری ) در برابر عبور جریان از خود نشان می دهد و آنرا با r نشان می دهیم .

نکته ۹ -  نیروی محرکه : اختلاف پتانسیل دو سر باتری هنگامی که هیچ جریانی از آن عبور نکند  و آنرا با E و یا ε نشان می دهیم و یکای آن ولت است .

نکته ۱۰ - افت پتانسیل : پس از عبور جریان الکتریکی از باتری ولتاژ دو سر آن به اندازه  Ir کاهش می یابد که به آن افت پتانسیل گویند .

                                                E-Ir=V

پس طبق قانون اهم داریم :               E-Ir=IR

و جریان کل مدار برابر است با :        I=E/R+r   

نکته ۱۱ - اگر چند مقاومت بدنبال یکدیگر بسته شده باشند ، متوالی نامیده می شوند . مقاومت معادل در حالت متوالی از جمع مقاومتها بدست می آید .

                                       R_t=R₁+R₂+R₃

نکته ۱۲ - اگر دو یا چند مقاومت ، یک  طرفشان به هم و طرف دیگرشان نیز به هم وصل باشند ، موازی نامیده می شوند . در حالت موازی مقاومت معادل بصورت زیر محاسبه می شود .

                                   r                       1/R_t=1/R₁+1/R₂+1/R₃

نکته ۱۳ - برای دو مقاومت  موازی  می توان از رابطه زیر استفاده کرد :

                                         R_t=R₁.R₂/R₁+R₂

نکته ۱۴ - برای دو مقاومت موازی که رابطه خاصی دارند ( مثلا دو برابر یا سه برابر هم هستند ) . مقاومت معادل برابر نسبت مقا ومت بزرگتر بر یکی بیشتر از رابطه آنها است .

برای دو مقاومت ۱۲ و ۶ اهمی ( رابطه دو  برابری دارند ) ۱۲را بر ۳ ( ۲+۱) تقسیم می کنیم و معادل آنها ۴ می شود .

نکته ۱۵ - گره ، محل اتصال چند سیم است .

نکته ۱۶ - جمع جریانهای وارد شده به یک گره با مجموع جریانهای خارج شده از یک گره برابر است . ( قانون دوم کیرشهف )

نکته ۱۷ - مجموع اختلاف پتانسیلهای اجزا تشکیل دهنده یک مدار بسته برابر صفر است . ( قانون اول کیرشهف )

نکته ۱۸ - در یک مدار بسته اگر از یک نقطه دلخواه شروع کنیم و یک دور کامل در آن  بچرخیم .با رعایت نکات زیر می توان یک معادله بدست آورد که به حل مجهول کمک می کند .

      الف) اگر نقطه شروع را فرضا A بنامیم ، پتانسیل این  نقطهV_A است که با حرکت در مقاومت در جهت جریان باید به اندازه IR از آن کم کنیم .و یا اگر خلاف جهت جریان حرکت کنیم به اندازه IR به آن اضافه می کنیم .

       ب)اگر در حین حرکت ابتدا به قطب منفی باتری برسیم باید به اندازه نیروی محرکه باتری به آن اضافه کنیم . و در صورتیکه ابتدا به قطب مثبت باتری برسیم به اندازه نیروی محرکه کم می کنیم .

       ج) مقاومت داخلی باتری نیز درست مانند مقاومتهای خارجی است . یعنی در صورت حرکت هم جهت با جریان باندازه Ir کم می کنیم .

       د) جهت جریان از قطب مثبت باتری به قطب منفی است و در صورتیکه چند باتری در مدار وجود داشته باشد ،باتریهایی که قطبهای غیر همنام آنها بهم وصل باشند باهم جمع می کنیم و نیروی محرکه کل ها را با هم مقایسه می کنیم . جهت جریان در جهت نیروی محرکه بزرگتر خواهد بود .

نکته ۱۹ - انرژی مصرفی هر مقاومت برابر RI²t است .

                                         W=RI²t

نکته ۲۰ - توان الکتریکی ، انرژی مصرف شده در واحد زمان است که آنرا با  P نشان می دهیم و یکای آن وات  ( W ) است .

                                    P=W/t=RI²t/t=RI²

 پس طبق قانون اهم داریم :              P=VI

 و یا :                                       P=V²/R

نکته ۲۱ - در مدارهایی که از چند حلقه تشکیل شده اند ، می توان برای هر حلقه یک معادله نوشت و آنها را در یک دستگاه حل نمود .

نکته ۲۲ - اگر دو سر یک مقاومت را توسط سیم بدون مقاومت بهم وصل کنیم ، اصطلاحا می گوییم اتصال کوتاه شده و در این حالت آن مقاومت از مدار حذف می شود .

نکته ۲۳ - کلید چون بدون مقاومت است ، اگر به دو سر یک مقاومت وصل باشد در حالت بسته آن ، اتصال کوتاه می شود و آن مقاومت از مدار حذف می شود .

سوالات کنکور جریان پیوسته

۱-مقاومت الکتریکی یک لامپ معمولی در حالت ..... (۷۴ ت )

   ۱)خاموش صفر است .

   ۲)خاموش و روشن یکسان است .

   ۳)روشن کمتر از خاموش است .

√ ۴)روشن بیشتر از حالت خاموش است .

۲-توان مصرفی یک موتور الکتریکی  ۴۰۰ وات و بازده آن ۷۵ در صد است . در هر دقیقه چند کیلو ژول انرژی الکتریکی در آن به انرژی گرمایی تبدیل می شود ؟

 ( ۷۴ ت )

     ۱)۱,44              2)4           √۳)4,32         4)6

3-یک مقاومت ۱۰ اهمی را به دو سر یک باتری با نیروی محرکه  ۶ ولت وصل می کنیم . اگر افت پتانسیل در باتری ۲ ولت باشد ، مقاومت درونی باتری چند اهم است ؟ (  ۷۳ ر )

    ۱)۲           ۲)۳            ۳)۴         √  ۴)۵

۴-دو لامپ معمولی ۱۰۰ واتی را به طور متوالی به هم بسته و دو سر مجموعه را به برق شهر وصل می کنیم . با فرض ثابت ماندن مقاومت الکتریکی آنها ، توان مجموعه چند وات است ؟ (۷۳ ر )

    ۱)۲۵۰           ۲)۲۰۰            ۳)۱۰۰           √ ۴)۵۰

۵-مقاومت الکتریکی یک سیم مسی R  است . اگر با ثابت ماندن حجم طول آن را ۵ برابر کنیم ، مقاومت الکتریکی آن در همان دما چند R خواهد شد ؟( ۷۳ ر )

     ۱)۵                ۲)۱۵             √۳)۲۵              ۴)۱۲۵

۶-اگر بار  هر الکترون  ۶/۱×^۱۹-۱۰ کولن باشد ،از سیمی که جریان  ۱ آمپر دارد

 در ثانیه تقریبا چند الکترون عبور می کند ؟ ( ۷۲  ت )

   ۱)۷/۹×۱۰^۴

   ۲)۶۵/۹×۱۰^۱۹

   ۳)۶/۱×۱۰^۱۹

^√  ۴)۲۵/۶×۱۰^۱۸

۷-روی اتوهای B , A   به ترتیب نوشته (۵۰۰وات و ۲۲۰ ولت ) و (۷۵۰ وات و ۲۲۰ ولت ) و مقاومت اتوها به ترتیب R_B , R_A می باشد . نسبت R_A به R_B برابر است با : ( ۷۲ ر )

    √  ۱)۲/۳               ۲)۳/۲              ۳)۴/۹            ۴)۹/۴

8-اختلاف پتانسیل دو سر یک لامپ ۲۴۰ ولت و توان آن ۴۰ وات است . مقاومت الکتریکی آن چند اهم است ؟ ( ۷۸ ازاد )

     ۱)۷۲۰              ۲)۸۰             ۳)۸۸۰            √ ۴)۴۴۰

۹-اگر سه مقامت الکتریکی یکسان یکبار به طور سری و بار دیگر به طور موازی به اختلاف پتانسیل معینی وصل شوند نسبت توان مصرفی در حالت سری به توان مصرفی در حالت موازی کدام است ؟ ( ۷۸ آزاد )

      ۱)۹               ۲)۳/۱            √ ۳)۹/۱             ۴)۳

۱۰- یک مقاومت Rرا به دو سر یک باتری با نیروی محرکه Eو مقاومت درونی r   می بندیم . اگر  E=5Ir باشد ، نسبت مقاومت خارجی به مقاومت داخلی کدام است ؟ ( ۷۸ ت )

      ۱)۳            √ ۲)۴             ۳)۵            ۴)۶

۱۱-مولدی را یکبار به مقاومت ۴ اهم و بار دیگر به مقاومت ۹ اهم وصل می کنیم ، در هر دو حالت در مقاومت ها به یک اندازه گرما در زمان مساوی تولید می شود . مقاومت درونی مولد چند اهم است ؟ ( ۷۸ ر )

     ۱)۲             ۲)۳                ۳)۴             √ ۴)۶

۱۲-بازده یک باتری  ۸۰ درصد است . نیروی محرکه باتری چند برابر افت پتانسیل آن است ؟ ( ۸۰ ت )

      ۱)۲               ۲)۴               ۳)۵            √ ۴)۸

۱۳-دو قطب یک باتری به مقاومت درونی  r  را به دو سر سیمی به مقاومت   2/r می بندیم . اختلاف پتانسیل باتری در این حالت چند برابر نیروی محرکه آن است ؟ (۸۱ ر )

    √ ۱)۳/۱             ۲)۲/۱              ۳)۳/۲              ۴)۴/۳

۱۴-دو مقاومت مشابه  R  اهمی را یکبار موازی و بار دیگر به طور متوالی به دو سر یک باتری می بندیم . شدت جریان الکتریکی که از هر مقاومت می گذرد در دو حالت یکسان است . مقاومت درونی باتری چقدر است ؟ ( ۸۲ ر )

     ۱)صفر       

 √  ۲)R     

     3)2R

     4)2/R

15- دو سر یک باتری با نیروی محرکه  E و مقاومت درونی  r  را به دو سر مقاومت  R  وصل می کنیم . در این حالت جریان  I از آن می گذرد . توان مفید مدار (  RI²)  در حالتی بیشینه است که   R/r   برابر  ...  شود . ( ۸۳ ر )

     √ ۱)۱           ۲)۲             ۳)۲/۱            ۴)بینهایت

۱۶- لامپی با مشخصات ۱۲ ولت و ۳۶ وات را به منبع برق ۸ ولت وصل می کنیم . اگر مقاومت الکتریکی لامپ ثابت بماند ، توانش در این حالت چند وات می شود ؟ ( ۸۵ ت )

  √ ۱)۱۶            ۲)۱۸            ۳)۲۰             ۴)۲۴

۱۷-دو سر یک مقاومت ۱۴ اهمی را به باتری با نیروی محرکه ξ و مقاومت درونی ۱ اهم می بندیم . شدت جریان در مدار ۵/. آمپر می شود . اندازه نیروی محرکه مولد و توان تلف شده در مولد به ترتیب چند ولت و چند وات است ؟ ( ۸۵ ر )

      ۱)۳.۵( سه و نیم )  و ۲۵/.       ۲) ۳.۵ و ۳.۷۵

    √ ۳)۷.۵ و ۲۵/.                       ۴) ۷.۵   و ۳.۵

سلام
یه سوال: مگه الکتریسیته غیر الکتریکی هم داریم؟