Kondensaattori/resistanssilaskuihin vinkkiä kaivattaisiin

epätoivoinen

Hei

Kaipaisin kipeästi vinkkiä muutamaan laskupulmaan, koska en tiedä yhtään, mistä aloittaa.

1.
Kondensaattori, joka on ladattu jännitteeseen 12,0 V, kytketään irti jänniteläh-
teestä ja sen päiden välille kytketään jännitemittari, jonka sisäinen resistanssi on 3,40 M. Kun mittari on ollut kytkettynä 4,00 s, on jännite pudonnut arvoon 3,00 V.Mikä on a) Piirin RC-aikavakio, b) kondensaattorin kapasitanssi? c) Missä ajassa kon-densaattorin varaus on pudonnut puoleen?

2.
Kohta taas kaivetaan esiin sähkökyntteliköt tuomaan sitä oikeaa joulun tunnelmaa. Lamppuja myydään mm. seitsemän ja kymmenen lampun kynttelikköihin. Lamput ovat teholtaan 3,0 W ja ne on kytketty sarjaan verkkojännitteen 230 V kanssa. a) Mikä on yhden lampun resistanssi em. kyntteliköissä? b) Vaihdat seitsemän lampun kynttelikköön lampun, joka on tarkoitettu kymmenen lampun kynttelikköön. Millä teholla väärä lamppu palaa? c) Miten käy kokonaistehon b-kohdan tapauksessa?

ja 3.
Kuvan 1 kytkennässä vastuksen R1 tehohäviö 20,0 W. a) Laske vastuksien R1 ja R2 resistanssit. b) Laske lähdejännite E. c) Laske vastuksessa R2 kulkeva virta. d) Laske kokonaistehohäviö virtapiirissä.
Kuva löytyy täältä:
http://aijaa.com/v.php?i=005749069469.jpg

Jos joltakin nämä käyvät kuin luonnostaan ja pystyy apua tarjoamaan, olen enemmän kuin kiitollinen.
Olen kaavoja pyöritellyt jo ihan liikaa, joten täsmällinen apu olisi tarpeen. Mitä kaavoja ja mitä arvoja käyttää missäkin tilanteessa jne.? Ja se tärkein, eli miksi. :)

4

1863

    Vastaukset

    Anonyymi (Kirjaudu / Rekisteröidy)
    5000
    • KL

      Tässä aluksi kohta 1:
      "Kondensaattori, joka on ladattu jännitteeseen 12,0 V, kytketään irti jänniteläh-
      teestä ja sen päiden välille kytketään jännitemittari, jonka sisäinen resistanssi on 3,40 M. Kun mittari on ollut kytkettynä 4,00 s, on jännite pudonnut arvoon 3,00 V.Mikä on a) Piirin RC-aikavakio, b) kondensaattorin kapasitanssi? c) Missä ajassa kondensaattorin varaus on pudonnut puoleen?"
      Kun mittari kytketään 12 voltin jännitteeseen ja sen resistanssi on 3,40 MΩ, siinä kulkee aluksi virta 12 V / 3,40 MΩ = 3,529 μA. Tämä virta kuitenkin pienentää koko ajan kondensaattorin varausta ja sen mukaisesti myös sen lveyjen välistä jännitettä, ja niinpä virtakin pienenee koko ajan.
      Jännite on joka hetki yhtä suuri kuin virran ja mittarin resistanssin tulo (U=RI). Toisaalta se on yhtä suuri kuin kondensaattorissa jäljellä oleva varaus jaettuna sen kapasitanssilla (U = Q/C). Yhdistämällä nämä yhtälöt saadaan RI = Q/C. Lisäksi mittarin kautta kulkeva virta on yhtä suuri kuin kondensaattorissa jäljellä olevan varauksen aikaderivaatan vastaluku (I = -dQ/dt). Saadaan siis differentiaaliyhtälö -R dQ/dt = Q/C. Tämän ratkaisu on
      Q = Qo exp (-t/RC), missä Qo on kondensaattorin varaus alkuhetkellä. Koska sen jännitekin pienenee samassa suhteessa, pätee sillekin kaava
      U = Uo exp(-t/RC).
      Tehtävässä oli sanottu, että 4 sekunnin kuluttua jännite 12 V oli pienentynyt 4 volttiin eli kolmasosaan alkuperäisestä. Niinpä exp(-t/RC) = 1/3, josta saadaan
      -t/CR = ln(1/3) ja edelleen C = ln(1/3) /R t = ln3 / Rt.

      Ja RC-piirin aikavakio on se aika, jossa jännite pienenee 1/e -osaan (e = Neperin luku), ja se on yksinkertaisesti kapasitanssin ja resistanssin tulo.
      Näiden johtamieni kaavojen avulla voit varmaan helposti laskea lukuarvotkin, vaikka jätän ne tässä kertomatta.

    • KL

      Kohta 2:
      "Kohta taas kaivetaan esiin sähkökyntteliköt tuomaan sitä oikeaa joulun tunnelmaa. Lamppuja myydään mm. seitsemän ja kymmenen lampun kynttelikköihin. Lamput ovat teholtaan 3,0 W ja ne on kytketty sarjaan verkkojännitteen 230 V kanssa. a) Mikä on yhden lampun resistanssi em. kyntteliköissä? b) Vaihdat seitsemän lampun kynttelikköön lampun, joka on tarkoitettu kymmenen lampun kynttelikköön. Millä teholla väärä lamppu palaa? c) Miten käy kokonaistehon b-kohdan tapauksessa?"

      Kun verkkojännite on 230 V ja kunkin kynttilän teho 3,0 W, saadaan niiden läpi kulkeva virta jakamalla kynttelikön kokonaisteho jännitteellä (I = P/U) ja resistanssi jakamalla jännite virralla. (R = U/I), joista saadaan R = U² / P. Kokonaistehohan on kymmenen kynttilän tapauksessa 30 W ja seitsemän kynttilän tapauksessa 21 W. Niinpä systeemin kokonaisresistanssi on kymmenen kynttilän tapauksessa 230² / 30 = 1763,3 Ω ja seitsemän kynttilän tapauksessa 230² / 21 = 2519,04 Ω . Kun ne ovat sarjaan kytketyt, yhden kynttilän resistanssi saadaan tietysti jakamalla nämä edellisessä tapauksessa kymmenellä (176,33 Ω) ja jälkimmäisessä tapauksessa seitsemällä (359,86 Ω).
      Mutta jos kytketäänkin vahingossa kuusi sellaista kynttilää, joiden resistanssi on 359,86 Ω ja yksi sellainen, jonka resistanssi on 176,33 Ω, saadun systeemin kokonaisresistanssi onkin 6 * 359,86 176,33 = 2335,51 Ω. Tällöin niiden kautta kulkeva virta on 230 V / 2335,51 Ω = 0,1006 A. Väärä lamppu palaa siis teholla, joka saadaan kertomalla tämän virran neliö sen resistanssilla: P=RI² = 176,33 * 0,1006² = 1,78 W. Ja koko kynttelikkö palaa teholla 2335,51 * 0,1006² = 23,63 W. Kokonaisteho siis kasvaa, koska lamppujen läpi kulkee enemmän virtaa (elleivät lamput sitten mene tästä rikki, mikä riski tästä tietysti on), mutta väärä lamppu palaa muita himmeämmin.

    • KL

      "Kohta 3.
      Kuvan 1 kytkennässä vastuksen R1 tehohäviö 20,0 W. a) Laske vastuksien R1 ja R2 resistanssit. b) Laske lähdejännite E. c) Laske vastuksessa R2 kulkeva virta. d) Laske kokonaistehohäviö virtapiirissä.
      Kuva löytyy täältä:
      http://aijaa.com/v.php?i=005749069469.jpg"

      Vastuksen R1 kautta kulkeva virta on 2,00 A ja sen tehohäviö on 20,0 W. Sen päiden välinen jännite on siis sen tehohäviön ja virran suhde (P=UI, josta U = P/I) eli 10 V. Tämä onkin samalla myös piirin lähdejännite E, koska tämän vastuksen kautta kulkeva virta ei kulje muiden vastusten kautta.
      Ja vastuksen R1 resistanssi on sen päiden välisen jännitteen ja sen kautta kulkevan virran suhde (U=RI, josta R=U/I) eli 10 V / 2,00 A = 5 Ω.
      Koko systeemin resistanssi saadaan vastaavasti jakamalla lähdejännite virtalähteestä lähtevällä virralla: R = 10 V / 3,5 A = 2,857 Ω.

      Toisin kuin tuossa joulukuusitehtävässä, tässä vastukset onkin kytketty rinnakkain. Silloin systeemin kokonaisresistanssi ei olekaan yksittäisten vastusten resistanssien summa, vaan sen käänteisluku on yksittäisten vastusten resistanssien käänteislukujen summa:
      1/R = 1/R1 1/R2 1/R3.
      Edellä todettiin jo, että R1 = 5 Ω, joten 1/R1 = 0,2 1/Ω.
      Myös todettiin, että R = 10/3,5 Ω, joten 1/R = 0,35 1/ Ω.
      Ja R3 oli kuvassa jo annettukin: se on 10 Ω, joten 1/R3 = 0,1 1/Ω.

      Saadaan siis: 0,2 1/R2 0,1 = 0,35, joten 1/R2 = 0,05 1/Ω.
      Resistanssi R2 on siis 20 Ω.

      Systeemin kokonaistehohäviö taas saadaan kertomalla lähdejännite kokonaisvirralla: 10 V * 3,5 A = 35 W.

    • epätoivoinen

      Kiitos sinulle! Tästä oli valtavasti apua ja nämä myös osoittivat, etten aivan hakoteillä ollut omien yritelmienikään kanssa. Mutta sitten kun se jumi tulee, niin siitä ei niin vain pääsekään pois ilman vinkkiä. Iso kiitos!

    Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.

    Luetuimmat keskustelut

    1. Martinan uusi poikakaveri

      Sielläpä se sitten on. Instastoorissa pienissä speedoissa retkottaa uusin kulta Martinan kanssa. Oikein sydämiä laitettu
      Kotimaiset julkkisjuorut
      205
      3141
    2. Suomessa helteet ylittää vasta +30 astetta.

      Etelä-Euroopassa on mitattu yli +40 asteen lämpötiloja. Lähi-Idässä +50 on ylitetty useasti Lämpöennätykset rikkoutuva
      Maailman menoa
      239
      1600
    3. Laita mulle viesti!!

      Laita viesti mesen (Facebook) kautta. Haluan keskustella mutta sinun ehdoilla en halua häiriköidä tms. Yhä välitän sinus
      Ikävä
      95
      1462
    4. Millaisessa tilanteessa olisit toiminut toisin

      Jos saisit yhden mahdollisuuden toimia toisin?
      Ikävä
      92
      1369
    5. Vanhemmalle naiselle

      alkuperäiseltä kirjoittajalta. On olemassa myös se toinen joka tarkoituksella käyttää samaa otsikkoa. Ihan sama kunhan e
      Ikävä
      46
      1324
    6. Fazer perustaa 400 miljoonan suklaatehtaan Lahteen

      No eipä ihme miksi ovat kolminkertaistaneen suklaalevyjensä hinnan. Nehän on alkaneet keräämään rahaa tehdasta varten.
      Maailman menoa
      156
      1236
    7. Ajattelen sinua tänäkin iltana

      Olet huippuihana❤️ Ajattelen sinua jatkuvasti. Toivottavasti tapaamme pian. En malttaisi odottaa, mutta odotan kuitenkin
      Ikävä
      12
      1178
    8. Ökyrikkaat Fazerit saivat 20 MILJOONAA veronmaksajien varallisuutta!

      "Yle uutisoi viime viikolla, että Business Finland on myöntänyt Fazerille noin 20 miljoonaa euroa investointitukea. Faze
      Maailman menoa
      123
      1009
    9. Miehelle...

      Oliko kaikki mökötus sen arvoista? Ei mukavalta tuntunut, kun aloit hiljaisesti osoittaa mieltä ja kohtelit välinpitämät
      Ikävä
      89
      922
    10. Tuntuu liian hankalalta

      Lähettää sulle viesti. Tarvitsen apuasi ottaa koppi tilanteesta. Miehelle meni.
      Ikävä
      44
      803
    Aihe