4. ELEKTRICITET

4.1. Coulombov zakon

Zadatci:

1.) Dva jednaka točkasta naboja međusobno su udaljena 0,3 m i privlače se silom od 50 mikronjutna. Koliko iznosi svaki naboj?

2.) Dva točkasta naboja nalaze se u zraku međusobno udaljena 20 cm. Na koju međusobnu udaljenost treba smjestiti te naboje u ulju, relative dielektričnosti εr = 5, da bismo postigli uzajamnu silu djelovanja?

3.) Crtež prikazuje tri nabijene šuplje kulge od kojih su najmanje dvije negativno nabijene. Strjelice prikazuju električne sile kojima kugle međusobno djeluju.

Koja je kugla pozitivno nabijena? a) K1 b) K2 c) K3 d) nijedna

4.2. Električno polje

Zadatci:

1.) Točke A, B i C nalaze se u električnom polju točkaste množine naboja, kako je prikazano na slici. a) Koliki rad treba utrošiti da bismo neki naboj prenijeli iz točke A u točku B? b) Usporedi rad koji bi trebalo utrošiti da se taj naboj prenese iz A u C s radom pri prenošenju iz B u C.

2.) Odredi jakost električnog polja i potencijal u točki koja je udaljena 1 nm od jezgre atoma helija naboja +2e. Kolika je potencijalna energija protona u toj točki?

3.) Dvije horizontalne usporedne ploče u vakuumskoj cijevi međusobno su udaljene 4 cm i spojene na napon 220 V. Nađi: a) jakost električnog polja u prostoru između ploča, b) stalnu silu koja djeluje na elektron u prostoru između ploča, c) energiju koju postiže eletkron kad s pomakne za 4 cm u smjeru suprotnome od smjera polja, d) omjer električne i gravitacijske sile koja djeluje na elektron

4.3. Električni kapacitet

Zadatci:

1.) Ploča od pertinaksa ima debljine 0,2 cm. S obje strane nalijepljeni su aluminijski listići u obliku kvadrata stranice 30 cm. Koliki je kapacitet tog kondenzatora ako je εr = 6?

2.) Jedan je oblog kondenzatora uzemljen, a na drugi dovedemo naboj 1 μC. Napon među pločama iznosi 20 V. Koliki je kapacitet kondenzatora?

3.) Kondenzatore kapaciteta 1 μF i 4 μF spojimo u seriju i tako spojene priključimo na izvor napona 450 V. a) Koliki je kapacitet tako spojenih kondenzatora? b) Koliki je napon na priključcima svakog kondenzatora? c) Odredi ukupnu energiju kondenzatora.

4.4. Ohmov zakon, zakon električnog otpora

Zadatci:

1.) Vodičem teče struja jakosti 1 A. Koliko elektrona prođe poprečnim presjekom vodiča u 1 s?

2.) Električni vod od mangana treba zamijeniti konstantanovim. Koliko puta veći presjek mora imati novi vod da otpor ostane isti?

3.) Odredi srednju brzinu usmjerenog gibanja slobodnih elektrona metalnom vodiču prejeka 0,5 cm^2 kojim teče struja jakosti 12 A ako u svakome kubičnom centimetru vodiča ima 5*10^21 slobodnih elektrona.

4.) Pomoću U-I metode treba odrediti otpor niti žarulje priključene na gradsku mrežu. Kako treba priključiti voltmetar, a kako ampermetar?

Nacrtaj shemu. Koliki je otpor niti ako voltmetar pokazuje napon 200 V, a ampermetar struju jakosti 0.5 A?

5.) Koliki je otpor ugljene niti pri temperaturi 1 600˚C ako pri 0˚C ta nit ima duljinu 50 cm i presjek 0.2 mm^2?

4.5.) Spajanje vodiča, elektromotorni napon i strujni krug

Zadatci:

1.) Koje sve otpor možemo dobiti kombinacijom triju vodiča čiji su otpori R1 = 5 Ω, R2 = 10 Ω i R3 = 15 Ω? Nacrtaj sheme svih kombinacija. Kako ćemo dobiti najveći, a kako najmanji otpor?

2.) Dva galvanska članka spojena su u seriju. Prvi ima elektromotorni napon 1,5 V i unutrašnji otpor 3 Ω, a drugi ima elektromotorni napon 1,8 V i unutrašnji otpor 3,5 Ω. Otpor vanjskog kruga je 4 Ω. Odredi:

a) jakost struje u krugu, b) napon na stezaljkama baterije, c) napon na stezaljkama svakog članka, d) koliki bi morao biti otpor vanjskog kruga da napon na stezaljkama prvog članka bude nula.

4.6.) Rad električne energije

Zadatci:

1.) U krugu struje napona 120 V uključene su tri jednake žarulje: dvije paralelno , a treća serijski. a) Nacrtaj shemu tog spoja i odredi napon na krajevima svake žarulje; b) U kojoj se žarulji razvije najviše topline?

4.7.) Magnetsko polje električne struje, elektromagnetska indukcija

Zadatci:

1.) Ravan vodič duljine 1 m, mase 0.00784 kg, smješten je u zraku okomito na horizontalno magnetsko polje jakosti 6.34*10^3 A/m. Nađi jakost struje koju moramo propustiti kroz vodič da on u magnetskom polju miruje.

2.) U kojem će se smjeru otkloniti horizontalni snop pozitivnih iona ako mu odozgo prinesemo magnet?

3.) Nabijena čestica uleti u homogeno magnestko polje magnetske indukcije 0,52 T brzinom 2*10^6 m/s. Koliki je specifični naboj čestice ako je ona u polju opisala luk polumjera 4 cm? Koja je to čestica?

4.) Zavojnica sa 300 zavoja ima duljinu 40 cm i površinu poprečnog presjeka 8 cm^2. Kroz zavojnicu teče struja jakosti 1,2 A. Relativna permeabilnost željezne jezgre koja se nalazi u zavojnici je 600. Odredi: a) jakost magnetskog polja zavojnice ; b) magnetsku indukciju u zavojnici; c) magnetski tok u željeznoj jezgri.

4.8.) Izmjenična struja

1.) Kolika je trenutna vrijednost izmjenične struje kod faznog kuta od 30˚ ako je efektivna vrijednost struje 30 A?

2.) Voltmetar pokazuje efektivnu vrijednost izmjeničnog napona U = 150 V. Kolika je njegova maksimalna vrijednost?

3.) Električna žarulja i kondenzator spojeni su serijski u krugu izmjenične struje frekvencije 50 Hz na napon od 440 V. Koliki kapacitet ima kondenzator ako kroz žarulju teče struja jakosti 0.5 A, a na krajevima žarulje je pad napona 110V?

4.) Krugom teče izmjenična struja čija je jakost dana jednadžbom

i = 7,1 A sin(314s^-1*t). U krugu je uključena zavojnica induktiviteta 0,1 H i zanemariva otpora. Kolika je efektivna vrijednost jakosti struje, kolika je frekvencija i koliki napon na krajevima zavojnice?