Elektrivool: voolutugevus, elektritakistus, elektrivoolu töö ja võimsus. (8)

Elektrivool
Elektrivool: voolutugevus, elektritakistus, elektrivoolu
töö ja võimsus. Vooluallikas, vooluallika
elektromotoorjõud. Vooluring: Ohmi seadus vooluringi
osa ja koguvooluringi kohta, juhtide jada- ja
rööpühenduse seadused, multimeeter.
Elektrivool
· Voolu, mille tugevus ja suund aja jooksul
ei muutu, nimetatakse
taks alalisvooluks.
· Alalisvoolu võib vaadelda kui
laengukandjate ühtlast liikumist.
Elektrivoolu tekkimise tingimused
1. Peab eksisteerima see, mis liigub -
laengukandjad
2. Peab esinema põhjus, mis tekitab
liikumise ­ elektriväli
3. Voolu suunaks loeme kokkuleppeliselt
positiivsete laengute liikumise suunda
voolutugevus
· Elektrilaeng võib mööda juhet edasi
kanduda samamoodi kui vesi voolab
torus
· Voolamist iseloomustab voolukiirus,
mis näitab, kui palju vett läbib toru ühe
sekundi jooksul
· Elektrivoolu iseloomustab elektrivoolu
tugevus ehk VOOLUTUGEVUS
· Voolutugevus näitab, kui suur laeng (q)
q
läbib juhet 1 sekundiga. I=
Tähis I, mõõtühik 1 A (amper Ampére) t
Voolutugevus~pinge?
I ~ v ~ F ~ E ~ U,
I - voolutugevus
v ­ elektronide triivi kiirus
F ­ liikumapanev jõud
E ­ väljatugevus
U - pinge
Takistus (inglise k. resistance)
· Laengute liikumise kiirus sõltub juhi
omadustest. Neid juhi omadusi väljendab
füüsikaline suurus, mida nimetatakse
elektritakistuseks
· Elektritakistus on võrdne suhtega U/I,
mis antud juhi jaoks on muutumatu suurus
Eritakistus
· Juhi takistus sõltub
­ Juhi pikkusest l
­ Juhi ristlõikepindalast S
­ Juhi materjalist
· Juhi materjali iseloomustab füüsikaline
suurus, mida nimetatakse eritakistuseks
ja tähistatakse sümboliga
l
R = mõõtühik 1 (oom)
S
Ülesanded
· Vaskjuhet ( = 1,7 · 10-8 ·m), mille
pikkus on 100 m ja diameeter 1,2 mm,
läbib vooltugevusega 10 A. Kui suur on
pinge selle juhi otste vahel?
Takistuse sõltuvus temperatuurist
· Juhi eritakistus sõltub temperatuurist:
= 0 (1+t), kus
0 ­ eritakistus temperatuuril 0 ºC
­ takistuse temperatuuritegur
Millal lambipirn tavaliselt läbi põleb ja miks?
Ülijuhtivus
· Gallium - 1.1 K
· Aluminum - 1.2 K
· Indium - 3.4 K
· Tin - 3.7 K
· Mercury - 4.2 K
· Lead - 7.2 K
· Niobium - 9.3 K
· Niobium-Tin - 17.9 K
· La-Ba-Cu-oxide - 30 K
· Y-Ba-Cu-oxide - 92 K
· Tl-Ba-Cu-oxide - 125 K
elektrivoolu töö
· Elektrivoolu töö on vooluringis
elektrienergia teisteks energialiikideks
muundumise mõõt.
· Töö ühik: dzaul (J) e. vattsekund(W×s)
Elektrivoolu toimel eralduv
soojushulk
· Q = I2Rt (Joule`i-Lenzi seadus)
Q ­ soojuhulk, I ­ voolutugevus, R ­
takistus, t ­ aeg
Elektrimootori puhul: A = Am+ Q
A ­ kogutöö
Am ­ mehaaniline töö
Elektrivoolu võimsus
· Võimsus näitab, kui palju tööd teeb elektri
vool elektriseadme töötamisel ajaühikus.
· Ühik: watt (W), süsteemiväline ühik
hobujõud 1hj=736W=0,736kW
Töö ja võimsuse arvutamine
2
U
A = IUt = I Rt =
2
t
R
A UIt U 2
N= = = UI = I 2 R =
t t R
N ­ võimsus
A ­ töö
U ­ pinge
I - voolutugevus
T ­ aeg
R - takistus
Ülesanded
· Takistid 2 ja 5 on ühendatud jadamisi
vooluringi. Kummas takistis eralduv voolu
võimsus on suurem? Mitu korda?
· Takistid 2 ja 5 on ühendatud
paralleelselt. Kummas takistis eralduv
voolu võimsus on suurem? Mitu korda?
Vooluallikas
· Keemilised vooluallikad
vooluallika elektromotoorjõud
· Elektromotoorjõud ehk allikpinge on
töö, mida teevad vooluallikas toimivad
kõrvaljõud ühikulise laengu (1 C)
üleviimisel.
Vooluring
· Vooluring koosneb vooluallikast, tarbijast
(tarbijatest) ning ühendusjuhtmetest.
Ohmi seadus
· Elektrilised suurused I, U ja R on omavahel seotud
· OHM leidis, et voolutugevus I on seda suurem,
mida suurem on vooluallika pinge U ja mida
väiksem on tarbija takistus R
U
I=
R
Ohmi seadus vooluringi osa kohta
· Voolutugevus juhis on võrdeline pingega juhi otstel
ja pöördvõrdeline juhi takistusega.
· Juhi takistus on 1, kui juhi otstele rakendatud 1V
tekitab juhis voolutugevuse 1A
U I ­ voolutugevus
I= U ­ pinge
R ­ takistus
R
Ülesanded
· Kas 220-voldise pingega elektrivõrku võib
lülitada reostaati, millele on kirjutatud a)
15 , 6 A; b) 1500 , 0,2A?
· Elektriseadme takistus on 20 oomi ja seda
läbiva voolu piirtugevus 5,0 amprit. Kui
suur eeltakistus tuleb seadmega
ühendada, et seda võiks lülitada
kodusesse elektrivõrku?
Ülesanded
· Milline on pinge takistitel R1 ja R2 juhul, a) kui lüliti on avatud, b)
kui lüliti on suletud? Kui suur vool läbib takisteid vastavatel
juhtudel?
R 3=6
R 2=18
R1 = 9
9V
Ülesanded
· Kui suur on ahelaosa takistus, a) kui mõlemad lülitid on avatud, b)
kui L1 on avatud ja L2 suletud, c) kui mõlemad lülitid on suletud?
r
L1
r r r
L2
Ohmi seadus kogu vooluringi kohta
· Ohmi seadus kogu
vooluringi kohta:
voolutugevus ahelas on
võrdeline
elektromotoorjõuga ja
pöördvõrdeline I=
kogutakistusega (r on
vooluallika sisetakistus). R+r
Ülesanded
· Vooluallikas, mille elektromotoorjõud on 4,8 V ja
sisetakistus 0,2 , ühendati kaheoomise
takistiga. Kui suur on voolutugevus takistis?
· Kui vooluallikas elektromotoorjõuga 4,5 V,
ühendada 8,5 välistakistusega, on
voolutugevus ahelas 0,5 A. Kui suur on
vooluallika sisetakistus?
· Kuivelemendi elektromotoorjõud on 1,5 V. 1,8
välistakistuse korral on voolutugevus 0,75 A. Kui
suur on lühisevoolu tugevus?
Jadaühendus
Rööpühendus
Näiteid tarbijate ühendamisest
Jadaühendus
12 V 12 V 12 V
36 V
Vooluallikas
Jõulukuuse elektrilambid
Näide tarbijate ühendamisest
Rööpühendus
220 V 220 V 220 V
220 V
Elektritarbijad elamus
Enamus elektrilisi majapidamisriistu
ühendatakse vooluahelasse RÖÖBITI
Lüliti ühendatakse vooluahelasse
tarbijaga JADAMISI
multimeeter