9.E: Sasa na Upinzani (Mazoezi)
- Page ID
- 176214
Maswali ya dhana
9.2 Sasa Umeme
1. Je, waya inaweza kubeba sasa na bado kuwa neutral-yaani, kuwa na malipo ya jumla ya sifuri? Eleza.
2. Betri za gari zimepimwa katika masaa ya ampere (Ah). Kwa kiasi gani cha kimwili ambacho masaa ya ampere yanahusiana (voltage, sasa, malipo, nishati, nguvu,...)?
3. Wakati wa kufanya kazi na nyaya za umeme za juu, inashauriwa kuwa wakati wowote iwezekanavyo, unafanya kazi “moja ya mitupu” au “kuweka mkono mmoja katika mfuko wako.” Kwa nini hii ni pendekezo la busara?
9.3 Mfano wa uendeshaji katika Vyuma
4. Balbu za mwanga za incandescent zinabadilishwa na balbu za LED na CFL za ufanisi zaidi. Je, kuna ushahidi wowote wazi kwamba balbu za mwanga za incandescent haziwezi kuwa na ufanisi wa nishati? Je, nishati inabadilishwa kuwa kitu chochote lakini mwanga unaoonekana?
5. Ilisemekana kuwa mwendo wa elektroni unaonekana karibu random wakati shamba la umeme linatumika kwa kondakta. Ni nini kinachofanya mwendo karibu random na kutofautisha kutoka mwendo random wa molekuli katika gesi?
6. Wakati mwingine nyaya za umeme zinaelezewa kwa kutumia mfano wa dhana wa maji unaozunguka kupitia bomba. Katika mfano huu wa dhana, chanzo cha voltage kinawakilishwa kama pampu ambayo hupiga maji kupitia mabomba na mabomba huunganisha vipengele katika mzunguko. Je! Ni mfano wa dhana wa maji unaozunguka kupitia bomba ni uwakilishi wa kutosha wa mzunguko? Je, elektroni na waya zinafanana na molekuli za maji na mabomba? Je, ni tofauti gani?
7. Bonde la mwanga wa incandescent linaondolewa sehemu. Kwa nini unadhani kwamba ni?
9.4 Resistivity na Upinzani
8. Kushuka kwa IR kwenye kupinga inamaanisha kuwa kuna mabadiliko katika uwezo au voltage katika kupinga. Je, kuna mabadiliko yoyote kwa sasa kama inapita kupitia kupinga? Eleza.
9. Je! Uchafu katika vifaa vya semiconducting vilivyoorodheshwa katika Jedwali la 9.1 (Kidokezo: Kuchunguza aina mbalimbali za resistivity kwa kila mmoja na kuamua kama semiconductor safi ina conductivity juu au chini.)
10. Je, upinzani wa kitu hutegemea njia ya sasa inachukua kwa njia hiyo? Fikiria, kwa mfano, bar mstatili - ni upinzani wake sawa na urefu wake kama katika upana wake?
11. Ikiwa waya za alumini na shaba za urefu sawa zina upinzani sawa, ambayo ina kipenyo kikubwa? Kwa nini?
Sheria ya 9.5 Ohm
12. Katika Kuamua Field kutoka Uwezo, upinzani ulifafanuliwa kama\(R≡\frac{V}{I}\). Katika sehemu hii, tuliwasilisha sheria ya Ohm, ambayo inaelezewa kama V= IR. Equations kuangalia sawa sawa. Ni tofauti gani kati ya sheria ya Ohm na ufafanuzi wa upinzani?
13. Imeonyeshwa hapa chini ni matokeo ya jaribio ambapo vifaa vinne viliunganishwa kwenye chanzo cha voltage cha kutofautiana. Voltage imeongezeka na sasa inapimwa. Kifaa gani, ikiwa ni chochote, ni kifaa cha ohmic?
14. Ya sasa mimi hupimwa kupitia sampuli ya nyenzo za ohmic kama voltage V inatumiwa. (a) Ni nini sasa wakati voltage imeongezeka mara mbili hadi 2V (kudhani mabadiliko katika joto la nyenzo ni duni)? (b) Je, ni voltage inayotumiwa ni kipimo cha sasa ni 0.2I (kudhani mabadiliko katika joto la nyenzo ni duni)? Nini kitatokea kwa sasa ikiwa nyenzo ikiwa voltage inabakia mara kwa mara, lakini joto la nyenzo huongezeka kwa kiasi kikubwa?
9.6 Nishati ya umeme na Nguvu
15. Vifaa vya kawaida vya kaya vinapimwa kwa 110 V, lakini makampuni ya nguvu hutoa voltage katika kilovolt mbalimbali na kisha hatua voltage chini kwa kutumia transfoma kwa 110 V kutumika katika nyumba. Utajifunza katika sura za baadaye ambazo transfoma zinajumuisha zamu nyingi za waya, ambazo zina joto kama sasa inapita kati yao, kupoteza baadhi ya nishati inayotolewa kama joto. Hii inaonekana ufanisi. Kwa nini makampuni ya nguvu yanasafirisha umeme kwa kutumia njia hii?
16. Muswada wako wa umeme unatoa matumizi yako katika vitengo vya kilowatt saa (kW · h). Je, kitengo hiki kinawakilisha kiasi cha malipo, sasa, voltage, nguvu, au nishati unayotununua?
17. Resistors ni kawaida lilipimwa saa\(\frac{1}{8}W, \frac{1}{4}W, \frac{1}{2}W\), 1 W na 2 W kwa matumizi katika nyaya za umeme. Kama sasa ya I = 2.00A ni ajali kupita kwa njia ya R = 1.00Ω resistor lilipimwa saa 1 W, nini itakuwa matokeo ya uwezekano zaidi? Je, kuna kitu chochote kinachoweza kufanywa ili kuzuia ajali hiyo?
18. Mchapishaji wa kuzamishwa ni vifaa vidogo vinavyotumiwa kutengeneza kikombe cha maji kwa chai kwa kupitisha sasa kupitia kupinga. Ikiwa voltage inayotumiwa kwenye vifaa ni mara mbili, je, wakati unahitajika joto la maji hubadilika? Kwa kiasi gani? Je, hii ni wazo nzuri?
9.7 Wafanyabiashara
19. Ni mahitaji gani ya superconductivity hufanya vifaa vya sasa vya superconducting gharama kubwa
20. Jina la maombi mawili ya superconductivity yaliyoorodheshwa katika sehemu hii na kuelezea jinsi superconductivity inatumiwa katika programu. Je, unaweza kufikiria matumizi kwa ajili ya superconductivity kwamba si waliotajwa?
Matatizo
9.2 Sasa Umeme
21. Jenereta ya Van de Graaff ni mojawapo ya asilia za kasi za chembe na inaweza kutumika kuharakisha chembe za kushtakiwa kama protoni au elektroni. Huenda umeona ni kutumika kufanya nywele za binadamu kusimama juu ya mwisho au kuzalisha cheche kubwa. Matumizi moja ya jenereta ya Van de Graaff ni kujenga X-rays kwa kupiga lengo la chuma ngumu na boriti. Fikiria boriti ya protons saa 1.00 kV na sasa ya 5.00 mA zinazozalishwa na jenereta.
(a) Kasi ya protoni ni nini?
(b) Ni protoni ngapi zinazozalishwa kila pili?
22. Bomba la ray ya cathode (CRT) ni kifaa kinachozalisha boriti ya elektroni iliyolenga katika utupu. Electroni hupiga skrini ya kioo iliyofunikwa na fosforasi mwishoni mwa tube, ambayo hutoa doa mkali wa mwanga. Msimamo wa doa mkali wa mwanga kwenye skrini inaweza kubadilishwa kwa kufuta elektroni na mashamba ya umeme, mashamba ya magnetic, au wote wawili. Ingawa tube ya CRT iliwahi kupatikana kwa kawaida katika televisheni, maonyesho ya kompyuta, na oscilloscopes, vifaa vipya vinatumia kuonyesha kioo kioevu (LCD) au skrini ya plasma. Bado unaweza kuja katika CRT katika utafiti wako wa sayansi. Fikiria CRT yenye wastani wa boriti ya elektroni ya sasa ya 25.00μA25.00μA. Ni elektroni ngapi zinazopiga skrini kila dakika?
23. Ni elektroni ngapi zinazotembea kupitia hatua katika waya katika 3.00 s ikiwa kuna sasa ya mara kwa mara ya I = 4.00A?
24. Kondakta hubeba sasa ambayo inapungua kwa muda kwa wakati. Ya sasa inaelekezwa kama\(I=I_0e^{−t/τ}\), wapi\(I_0=3.00A\) sasa wakati t=0.00s na τ=0.50s ni mara kwa mara wakati. Ni kiasi gani cha malipo kinapita kupitia kondakta kati ya t=0.00s na t= 3ρ?
25. Kiasi cha malipo kwa njia ya kondakta kinaelekezwa kama\(Q=4.00\frac{C}{s^4}t^4−1.00\frac{C}{s}t+6.00mC\). Ni nini sasa wakati t=3.00s?
26. Ya sasa kwa njia ya conductor inaelekezwa kama\(I(t)=I_msin(2π[60Hz]t)\). Andika equation kwa malipo kama kazi ya muda.
27. Malipo juu ya capacitor katika mzunguko inaelekezwa kama\(Q(t)=Q_{max}cos(ωt+ϕ)\). Je, ni sasa kwa njia ya mzunguko kama kazi ya wakati?
9.3 Mfano wa uendeshaji katika Vyuma
28. Waya wa alumini 1.628 mm mduara (14-geji) hubeba sasa ya 3.00 amps.
(a) Thamani kamili ya wiani wa malipo katika waya ni nini?
(b) kasi ya drift ya elektroni ni nini?
(c) Je, itakuwa kasi drift kama huo kupima shaba zilitumika badala ya alumini? Uzito wa shaba ni\(8.96g/cm^3\) na wiani wa alumini ni\(2.70g/cm^3\). Masi ya molar ya alumini ni 26.98 g/mol na molekuli ya molar ya shaba ni 63.5 g/mol. Tuseme kila atomi ya chuma huchangia elektroni moja ya bure.
29. Ya sasa ya boriti ya elektroni ina kipimo cha sasa cha i=50.00μA na radius ya\(1.00\) mm. Ukubwa wa wiani wa sasa wa boriti ni nini?
30. Accelerator ya proton ya juu-nishati hutoa boriti ya proton na radius ya r=0.90mm. Sasa boriti ni i=9.00μA na ni mara kwa mara. Uzito wa malipo ya boriti ni\(n=6.00×10^{11}\) protoni kwa kila mita ya ujazo.
(a) Wiani wa sasa wa boriti ni nini?
(b) Je, kasi ya drift ya boriti ni nini?
(c) Inachukua muda gani kwa\(1.00×10^{10}\) protoni kutolewa na kasi ya kasi?
31. Fikiria waya wa sehemu ya mviringo na radius ya R=3.00mm. Ukubwa wa wiani wa sasa umeelekezwa kama\(J=cr^2=5.00×10^6\frac{A}{m^4}r^2\). Nini sasa kupitia sehemu ya ndani ya waya kutoka katikati hadi R=0.5r?
32. Waya wa cylindrical ina wiani wa sasa kutoka katikati ya sehemu ya msalaba wa waya kama\(J(r) = Cr^2\) wapi\(r\) mita,\(J\) iko katika amps kwa mita ya mraba, na\(C=10^3\) A/m 4. Uzito huu wa sasa unaendelea hadi mwisho wa waya kwenye radius ya 1.0 mm. Tumia sasa nje ya waya huu.
33. Ya sasa hutolewa kwa kitengo cha kiyoyozi ni 4.00 amps. Kiyoyozi ni wired kwa kutumia waya 10-geji (kipenyo 2.588 mm) waya. Uzito wa malipo ni\(n=8.48×10^{28}\frac{electrons}{m^3}\). Kupata ukubwa wa
(a) wiani wa sasa na
(b) kasi ya drift.
9.4 Resistivity na Upinzani
34. Nini sasa inapita kupitia bulb ya tochi ya 3.00-V wakati upinzani wake wa moto ni 3.60Ω?
35. Tumia upinzani bora wa calculator ya mfukoni ambayo ina betri 1.35-V na kwa njia ambayo 0.200 mA inapita.
36. Ni volts ngapi zinazotolewa ili kuendesha mwanga wa kiashiria kwenye mchezaji wa DVD ambayo ina upinzani wa 140Ω, kutokana na kwamba 25.0 mA hupita kwa njia hiyo?
37. Je, ni upinzani gani wa kipande cha urefu wa 20.0 m cha waya wa shaba ya kupima 12 una kipenyo cha 2.053-mm?
38. Upeo wa waya wa shaba 0-geji ni 8.252 mm. Pata upinzani wa urefu wa 1.00-km wa waya hiyo kutumika kwa maambukizi ya nguvu.
39. Ikiwa filament ya tungsten ya 0.100-mm-kipenyo katika wigo wa taa ni kuwa na upinzani wa 0.200Ω saa 20.0°C, ni lazima iwe muda gani?
40. Fimbo ya kuongoza ina urefu wa cm 30.00 na upinzani wa 5.00μΩ. Je, ni radius ya fimbo?
41. Pata uwiano wa kipenyo cha alumini kwa waya wa shaba, ikiwa wana upinzani sawa kwa urefu wa kitengo (kama wanavyoweza katika wiring ya kaya).
42. Nini sasa inapita kupitia fimbo ya kipenyo cha 2.54 cm ya silicon safi ambayo ni urefu wa 20.0 cm, wakati\(1.00×10^3\) inatumiwa? (Fimbo hiyo inaweza kutumika kutengeneza detectors nyuklia chembe, kwa mfano.)
43. (a) Ni joto gani lazima uongeze waya wa shaba, awali saa 20.0 °C, ili upinzani wake mara mbili, ukipuuza mabadiliko yoyote katika vipimo? (b) Je! Hii hutokea katika wiring ya kaya chini ya hali ya kawaida?
44. Kipinga kilichofanywa kwa waya wa nichrome kinatumika katika programu ambapo upinzani wake hauwezi kubadilika zaidi ya 1.00% kutoka thamani yake kwenye 20.0°C. Juu ya aina gani ya joto inaweza kutumika?
45. Kati ya nyenzo gani ni kupinga inafanywa ikiwa upinzani wake ni mkubwa wa 40.0% kwa 100.0°C kuliko saa 20.0°C?
46. Kifaa cha elektroniki kilichopangwa kufanya kazi kwa halijoto yoyote kati ya -10.0°C hadi 55.0°C kina vipinga vya kaboni safi. Kwa sababu gani upinzani wao huongezeka juu ya aina hii? 47.
(a) Ya nyenzo gani waya hutengenezwa, ikiwa ni urefu wa 25.0 m na kipenyo cha 0.100 mm na ina upinzani wa 77.7Ω saa 20.0°C? (b) Upinzani wake ni nini katika 150.0°C?
48. Kutokana na mgawo wa joto la mara kwa mara wa resistivity, ni asilimia gani ya juu inapungua kwa upinzani wa waya wa constantan kuanzia saa 20.0°C?
49. Waya wa shaba una upinzani wa 0.500Ω saa 20.0°C, na waya wa chuma una upinzani wa 0.525Ω kwenye joto sawa. Je, ni joto gani la kupinga kwao sawa?
Sheria ya 9.5 Ohm
50. Upinzani wa 2.2-kΩ unaunganishwa kwenye betri ya seli ya D (1.5 V). Je, ni sasa kwa njia ya kupinga?
51. Resistor lilipimwa katika 250kΩ imeunganishwa katika betri mbili za seli D (kila 1.50 V) katika mfululizo, na voltage jumla ya 3.00 V. mtengenezaji hutangaza kwamba resistors yao ni ndani ya 5% ya thamani lilipimwa. Je, ni kiwango cha chini cha sasa na cha juu cha sasa kwa njia ya kupinga?
52. Upinzani unaunganishwa katika mfululizo na usambazaji wa nguvu wa 20.00 V. kipimo cha sasa ni 0.50 A. upinzani wa kupinga ni nini?
53. Kupinga huwekwa katika mzunguko na chanzo cha voltage adjustable. Voltage kote na sasa kwa njia ya kupinga na vipimo vinaonyeshwa hapa chini. Tathmini ya upinzani wa kupinga.
54. Jedwali lifuatayo linaonyesha vipimo vya sasa kupitia na voltage katika sampuli ya nyenzo. Panda data, na kuchukua kitu ni kifaa cha ohmic, ukadiria upinzani.
| (A) | V (V) |
|---|---|
| 0 | 3 |
| 2 | 23 |
| 4 | 39 |
| 6 | 58 |
| 8 | 77 |
| 10 | 100 |
| 12 | 119 |
| 14 | 142 |
| 16 | 162 |
9.6 Nishati ya umeme na Nguvu
55. Betri ya 20.00-V hutumiwa kusambaza sasa kwa kupinga 10-kΩ. Fikiria kushuka kwa voltage kwenye waya yoyote kutumika kwa ajili ya uhusiano ni duni.
(a) Ni nini sasa kwa njia ya kupinga?
(b) Nguvu iliyopigwa na kupinga ni nini?
(c) Ni pembejeo gani ya nguvu kutoka kwa betri, kuchukua nguvu zote za umeme zinaharibiwa na kupinga?
(d) Ni nini kinachotokea kwa nishati iliyosababishwa na kupinga?
56. Je, ni voltage ya juu ambayo inaweza kutumika kwa kupinga 20-kΩ lilipimwa saa\(\frac{1}{4}W\)?
57. Heater inaundwa ambayo inatumia coil ya waya ya nichrome 14-geji kuzalisha 300 W kwa kutumia voltage ya V = 110V. Mhandisi anapaswa kufanya waya kwa muda gani?
58. Njia mbadala ya balbu za CFL na balbu za incandescent ni balbu za diode (LED) zinazozalisha mwanga. Bonde la incandescent 100-W linaweza kubadilishwa na bomba la LED 16-W. Wote huzalisha lumens 1600 za mwanga. Kutokana na gharama ya umeme ni $0.10 kwa kilowatt saa, ni kiasi gani cha kuendesha bulb kwa mwaka mmoja ikiwa inaendesha kwa saa nne kwa siku?
59. Nguvu iliyopigwa na kupinga na upinzani wa R= 100Ω ni P=2.0W. Je, ni sasa kwa njia gani na kushuka kwa voltage kwenye kupinga?
60. Kukimbia kuchelewa kukamata ndege, dereva ajali huacha vichwa vya kichwa baada ya kuegesha gari katika kura ya maegesho ya uwanja wa ndege. Wakati wa kuondolewa, dereva anajua kosa. Baada ya kuchukua nafasi ya betri, dereva anajua kwamba betri ni betri ya gari la 12-V, lilipimwa saa 100 Ah. Dereva, akijua hakuna kitu kinachoweza kufanywa, inakadiria muda gani taa zitaangaza, kwa kuzingatia kuna vichwa viwili vya 12-V, kila lilipimwa saa 40 W. dereva alihitimisha nini?
61. Mwanafunzi wa fizikia ana chumba cha dorm moja cha kumiliki. Mwanafunzi ana jokofu ndogo ambayo inaendesha na sasa ya 3.00 A na voltage ya 110 V, taa iliyo na balbu ya 100-W, mwanga wa uendeshaji na bulb 60-W, na vifaa vingine vingine vidogo vinavyoongeza hadi 3.00 W.
(a) Kutokana na kiwanda cha umeme kinachotoa umeme wa 110 V kwenye dorm iko umbali wa kilomita 10 na nyaya mbili za maambukizi ya alumini hutumia waya wa kupima 0-yenye kipenyo cha 8.252 mm, makisio ya asilimia ya nguvu zote zinazotolewa na kampuni ya nguvu ambayo imepotea katika maambukizi.
(b) Matokeo yake ni nini kampuni ya nguvu imetoa nguvu za umeme kwenye 110 kV?
62. A 0.50-W, 220-Ω resistor hubeba kiwango cha juu cha sasa iwezekanavyo bila kuharibu kupinga. Ikiwa sasa ilipunguzwa kwa thamani ya nusu, itakuwa nguvu gani zinazotumiwa?
9.7 Wafanyabiashara
63. Fikiria mmea wa nguvu iko kilomita 60 mbali na eneo la makazi hutumia\((A=42.40mm^2)\) waya wa kupima 0-shaba ili kusambaza nguvu kwa sasa ya I = 100.00A. Nguvu ngapi zaidi hupasuka katika waya za shaba kuliko ilivyokuwa katika waya za superconducting?
64. Waya hutolewa kwa njia ya kufa, kuifungua kwa mara nne urefu wake wa awali. Kwa sababu gani upinzani wake huongezeka?
65. Thermometers ya kimatibabu ya kidijitali huamua halijoto kwa kupima upinzani wa kifaa cha semiconductor kinachoitwa thermistor (ambacho kina α=-0.06/°C) inapokuwa kwenye joto sawa na mgonjwa. Joto la mgonjwa ni nini ikiwa upinzani wa thermistor kwenye halijoto hilo ni 82.0% ya thamani yake kwenye 37°C (joto la kawaida la mwili)?
66. Jenereta za nguvu za umeme wakati mwingine “kupimwa mzigo” kwa kupitisha sasa kupitia vat kubwa ya maji. Njia kama hiyo inaweza kutumika kupima pato la joto la kupinga. Kipinga cha R= 30Ω kinaunganishwa na betri ya 9.0-V na vichwa vya kupinga vina kuzuia maji na kupinga huwekwa katika kilo 1.0 za maji ya joto la kawaida (T=20°C). Sasa inaendesha kupitia kupinga kwa dakika 20. Kutokana na nishati yote ya umeme iliyosababishwa na kupinga inabadilishwa kuwa joto, ni joto gani la mwisho la maji?
67. Waya wa dhahabu ya guage 12 ina urefu wa mita 1.
(a) Je, urefu wa waya wa kupima 12 wa fedha utakuwa na upinzani sawa?
(b) Upinzani wao ni nini katika joto la maji ya moto?
68. Je! Mabadiliko ya joto yanahitajika kupunguza upinzani wa kupinga kaboni kwa 10%?
Matatizo ya ziada
69. Cable coaxial ina conductor ndani\(r_i=0.25cm\) na radius na radius nje ya\(r_o=0.5cm\) na ina urefu wa mita 10. Plastiki, na resistivity ya\(ρ=2.00×10^{13}Ω⋅m\), hutenganisha conductors mbili. Upinzani wa cable ni nini?
70. Cable ya waya ya urefu wa mita 10.00 ambayo ni ya shaba ina upinzani wa 0.051 ohms.
(a) Ni uzito gani ikiwa waya ulifanywa kwa shaba?
(b) Ni uzito gani wa waya wa mita 10.00-mrefu wa kupima sawa iliyofanywa kwa alumini?
(c) Upinzani wa waya wa alumini ni nini? Uzito wa shaba ni\(8960kg/m^3\) na wiani wa alumini ni\(2760kg/m^3\).
71. Fimbo ya nichrome ambayo ni 3.00 mm kwa muda mrefu na eneo la msalaba\(1.00mm^2\) hutumiwa kwa thermometer ya digital.
(a) Upinzani ni nini kwenye joto la kawaida?
(b) Upinzani wa joto la mwili ni nini?
72. Joto la Philadelphia, PA linaweza kutofautiana kati ya 68.00°F na 100.00°F katika siku moja ya majira ya joto. Kwa asilimia gani upinzani wa waya wa alumini utabadilika wakati wa mchana?
73. Wakati 100.0 V inatumiwa kwenye waya wa kupima 5 (kipenyo 4.621 mm) ambayo ni urefu wa m 10, ukubwa wa wiani wa sasa ni\(2.0×10^8A/m^2\). Je, ni resistivity ya waya?
74. Waya yenye upinzani wa 5.0Ω hutolewa kwa njia ya kufa ili urefu wake mpya ni mara mbili urefu wake wa awali. Pata upinzani wa waya mrefu. Unaweza kudhani kuwa resistivity na wiani wa nyenzo hazibadilika.
75. Je, ni resistivity ya waya wa waya wa 5-geji (\(A=16.8×10^{−6}m^2\)), urefu wa 5.00 m, na upinzani wa 5.10mΩ?
76. Mara nyingi coils hutumiwa katika nyaya za umeme na za elektroniki. Fikiria coil, ambayo hutengenezwa na upepo 1000 wa waya wa shaba ya shaba ya 20-geji (eneo\(0.52mm^2)\) katika safu moja kwenye msingi wa cylindrical usio na conductive wa radius 2.0 mm). Upinzani wa coil ni nini? Puuza unene wa insulation.
77. Mikondo ya takriban 0.06 A inaweza kuwa mbaya. Mikondo katika aina hiyo inaweza kufanya fibrillate ya moyo (kupiga kwa njia isiyo na udhibiti). Upinzani wa mwili wa binadamu kavu unaweza kuwa takriban 100kΩ.
(a) Ni voltage gani inayoweza kusababisha 0.2 A kupitia mwili wa binadamu kavu?
(b) Wakati mwili wa binadamu ni mvua, upinzani unaweza kuanguka kwa 100Ω. Ni voltage gani inayoweza kusababisha madhara kwa mwili wa mvua?
78. Upinzani wa 20.00-ohm, 5.00-watt huwekwa katika mfululizo na ugavi wa umeme.
(a) Je, ni voltage ya juu ambayo inaweza kutumika kwa kupinga bila kuharibu kupinga?
(b) Je, itakuwa nini sasa kwa njia ya kupinga?
79. Betri yenye emf ya 24.00 V hutoa sasa ya mara kwa mara ya 2.00 mA kwa vifaa. Je! Betri hufanya kazi ngapi kwa dakika tatu?
80. Betri 12.00-V ina upinzani wa ndani wa sehemu ya kumi ya ohm.
(a) Ni nini sasa kama vituo betri ni kwa muda mfupi pamoja?
(b) Je, ni voltage ya terminal ikiwa betri hutoa 0.25 amps kwenye mzunguko?
Changamoto Matatizo
81. Waya wa shaba wa kupima 10 una eneo la msalaba\(A=5.26mm^2\) na hubeba sasa ya I = 5.00A. Uzito wa shaba ni\(ρ=89.50g/cm^3\). Mole moja ya atomi za shaba (\(6.02×10^{23}atoms\)) ina wingi wa takriban 63.50 g Ni ukubwa gani wa kasi ya drift ya elektroni, kwa kuzingatia kwamba kila atomi ya shaba inachangia elektroni moja ya bure hadi sasa?
82. Ya sasa kupitia waya ya kupima 12 inapewa kama I (t) =( 5.00A) dhambi (2π60HZT). Je, ni wiani wa sasa wakati wa 15.00 ms?
83. Accelerator ya chembe hutoa boriti yenye radius ya 1.25 mm na sasa ya 2.00 mA. Kila proton ina nishati ya kinetic ya 10.00 MeV.
(a) Kasi ya protoni ni nini?
(b) Nambari (n) ya protoni kwa kiasi cha kitengo ni nini?
(c) Ni elektroni ngapi zinazopita eneo la msalaba kila pili?
84. Katika sura hii, mifano na matatizo mengi yanahusisha sasa ya moja kwa moja (DC). Mzunguko wa DC una sasa unaozunguka katika mwelekeo mmoja, kutoka kwa chanya hadi hasi. Wakati sasa ilikuwa kubadilisha, ilibadilishwa linearly kutoka\(I=−I_{max}\) kwa\(I=+I_{max}\) na voltage iliyopita linearly kutoka\(V=−V_{max}\) kwa\(V=+V_{max}\), ambapo\(V_{max}=I_{max}R\). Tuseme chanzo cha voltage kinawekwa katika mfululizo na kupinga kwa R= 10Ω ambayo ilitoa sasa ambayo imebadilishwa kama wimbi la sine, kwa mfano,\(I(t)=(3.00A)sin(\frac{2π}{4.00s}t)\). (a) Je, grafu ya voltage imeshuka katika kupinga V (t) dhidi ya muda inaonekana kama nini? (b) Je, njama ya V (t) dhidi ya mimi (t) kwa kipindi kimoja inaonekana kama? (Kidokezo: Kama huna uhakika, jaribu kupanga V (t) dhidi ya mimi (t) kutumia spreadsheet.)
85. Sasa ya I = 25A inatokana na betri ya 100-V kwa sekunde 30. Kwa kiasi gani nishati ya kemikali imepunguzwa?
86. Fikiria fimbo ya mraba ya nyenzo na pande za urefu L=3.00cm na wiani wa sasa wa\({J} =J_0e^{αx}k̂=(0.35\frac{A}{m^2})^{e(2.1×10^{−3}m^{−1})x}k̂\) kama inavyoonyeshwa hapa chini. Kupata sasa kwamba hupita kwa njia ya uso wa
87. Upinzani wa upinzani usiojulikana huwekwa kwenye chombo cha maboksi kilichojaa kilo 0.75 cha maji. Chanzo cha voltage kinaunganishwa katika mfululizo na kupinga na sasa ya amps 1.2 inapita kupitia kupinga kwa dakika 10. Wakati huu halijoto ya maji hupimwa na mabadiliko ya halijoto wakati huu ni ΔT=10.00°C.
(a) Upinzani wa kupinga ni nini?
(b) Je, ni voltage inayotolewa na ugavi wa umeme?
88. Malipo yanayotembea kwa njia ya waya kama kazi ya muda inaelekezwa kama\(q(t)=q_0e^{−t/T}=10.0Ce^{−t/5s}\).
(a) Nini sasa ya awali kupitia waya kwa wakati t=0.00s?
(b) Pata sasa kwa wakati\(t=\frac{1}{2}T\).
(c) Kwa wakati gani sasa itapungua kwa nusu moja\(I=\frac{1}{2}I_0\)?
89. Fikiria kupinga iliyotokana na silinda ya mashimo ya kaboni kama inavyoonyeshwa hapa chini. Radi ya ndani ya silinda ni Ri=0.20mmRi=0.20mm na radius ya nje ni\(R_0=0.30mm\). Urefu wa kupinga ni L=0.90mm. Resistivity ya kaboni ni\(ρ=3.5×10^{−5}Ω⋅m\). (a) Thibitisha kwamba upinzani perpendicular kutoka mhimili ni\(R=\frac{ρ}{2πL}ln(\frac{R_0}{R_i})\). (b) Upinzani ni nini?
90. Je, ni sasa kwa njia ya waya ya cylindrical ya radius R=0.1mm ikiwa wiani wa sasa ni\(J=\frac{J_0}{R}r\) wapi\(J_0=32000\frac{A}{m^2}\)?
91. Mwanafunzi anatumia joto la joto la 100.00-W, 115.00-V ili joto la chumba cha kulala cha mwanafunzi, wakati wa saa kati ya jua na jua, 6:00 p.m. hadi 7:00 a.m.
(a) Je, heater inafanya kazi gani sasa?
(b) Ni elektroni ngapi zinazohamia kupitia heater?
(c) Upinzani wa heater ni nini?
(d) Ni kiasi gani cha joto kiliongezwa kwenye chumba cha dorm?
92. Betri ya gari 12-V hutumiwa kuimarisha taa ya 20.00-W, 12.00-V wakati wa safari ya kambi ya klabu ya fizikia. Cable kwa taa ni 2.00 mita kwa muda mrefu, 14-geji shaba waya na wiani malipo ya\(n=9.50×10^{28}m^{−3}\).
(a) Je, ni kuteka sasa kwa taa?
(b) Itachukua muda gani elektroni kupata kutoka betri hadi taa?
93. Mwanafunzi wa fizikia hutumia joto la kuzamisha 115.00-V ili joto la gramu 400.00 (karibu vikombe viwili) vya maji kwa chai ya mitishamba. Wakati wa dakika mbili inachukua maji kwa joto, mwanafunzi wa fizikia anakuwa kuchoka na anaamua kutambua upinzani wa heater. Mwanafunzi huanza na dhana kwamba maji ni ya awali kwenye joto la chumba\(T_i=25.00°C\) na hufikia\(T_f=100.00°C\). Joto maalum la maji ni\(c=4180\frac{J}{kg}\). Upinzani wa heater ni nini?