Õpingukorralduse testi vastused (0)

                                                                  Elektrivool                              
1.Elektrivool , selle tekkimise tingimused   
Elektrivool on vabade laengukandjate suunatud liikumine .
Elektrivoolu tekkimiseks peab olema täidetud kaks tingmust :
1
  )     Aines  peab leiduma piisavalt  vabu  laengukandjaid
(osakesi , mis liiguvad )
Peab mõjuma elektrijõud (peab leiduma likumise 
tekitaja )
Vabadr laengukandjad on elektrilaenguga osakesed , mis 
saavad  liikuda  kogu vaadeldava  ainekoguse  või keha piires . 
Mettallides on vabadeks laengukandjateks pp , 
juhtivuselektronid  ehk ühistunud valetselektronid  vedelikes  ja
gaasides aga negatiivsed ja positiivsed .
Vabade laengukandjate sisalduse alusel jagunevad  ained 
juhtideks  , dielektrikuteks ja pooljuhtideks .
Juhid on ained , milles vabade laengukandjate arv ei erine 
väga palju aatomite (või molekulide) üldarvust . 
Mitmevalentsesmetallis on vabu elektrone isegi rohkem kui 
aatomid  . Ained loetakse juhiks aga ka ss , kui mitme 
tuhande aatomi või molekuli kohta tuleb vaid üks vaba 
laengukandja  (nii on see näiteks kraanivee korral ) .
Juhtides saab nende laengukandjate likumapanemise  teel 
tekitada elektrivoolu . 
Dielektikud on ained , milles vabade laengukandjate arv on 
aatomite arvust palju (üle miljandri korra ) väiksem . 
Dielektrikutes saab tekitada vaid tühiselt närka elektrivoolu . 
Seetõttu nimetatakse dielektrikud mõnikord ka elektriliselt 
isoleerivateks aineteksehk isolaadsedeks .  Pooljuhid  on ained
, milles laengukandjate  arv on reguleeritav ( sõltub 
temperatuurist , pealelangenudest valgusest jne ) . Pooljuhid 
paiknevad oma  juhtivuse  poolest juhtide ja dielektikute vahel
. Vabade laengukandkate suunatud (korrastatud ) liikumise 
tekitab elektriväli . Elektrivälja iseärasusest olenevalt on 
tekkiv elektrivool kas  alalisvool  või  vahelduvvool  .
Kui elektriväli on ketvalt sama tugev ja sama mõjusuunaga , 
tekib alalisvool .  Alalisvooluks nimetatakse elektrivoolu , 
mille tugevus ja suund ajas ei muutu . Alalisvoolu 
(kokkuleppeliseks ) suunaks positiivsete laengukandjate 
liikumise suund . Kui elektriväli on tugevuselt ja mõjusuunalt 
perioodiliselt muutuv , tekib vahelduvvool . Vahelduvvooluks 
nimetatakse  elektriolu , mille tugevus ja suund muutuvad 
perioodiliselt . Perioodililiste muutuste sageduseks ,  tähis f , 
Euroopa riikides / sh eestis ) valitud 50 hertsi ( ühe muutuse 
kestus ) , tähis T seega 20 miilisekundit . Vahelduvvoolu 
perioodilist muutumist iseloomustakse  siinus -kõveraga 
( sinusoidiga )
   2. Vooluahel ,  vooluring  ,  elektriskeem
Elektrivoolu kestvalt  tarbimiseks  tuleb koostada vooluahel . 
Lihtsasse vooliahelasse kuuluvad :  vooluallikas  , 
elektrienergia  tarviti , lüliti ja ühendusjuhtmed . 
Vooluallikas on seade , milles muundatakse kas ainete 
siseenergia  ,  mehaaniline  energia ,  valgusenergia  või mõni 
muu energiaallik elektrivälja energiaks e . elektrienergiaks . 
Vooluaalika ülesandeks on elektrilaenguga osakeste 
ümberpaigutamine . Levinumad vooluallikad on 
galaanielemendid , elementide patareid ,  akud  ,  generaatorid
, termoelemendid ja päikesepatareid . Neist igaüks tekitab 
elektrivoolu omal moel :
-    Patareides ja akudes e. Keemilistes vooluallikates 
muundub elektrienergiaaks ainete keemilisel reaktsioonil 
vabanev siseenergia (sageli nimetatakse seda energiat 
keemiaks ) tuntuim keemiline vooluallikas on 
galvaanielementi (  patarei  koostisosa ) : aku (akumulaatoe 
e . salvesti ) on aga korduvalt laetav ja elektrienergiat 
tagastav keemiline vooliallikas .
-   - generaatorid muudavad elektromagnetilise induktsiooni 
nähtusel elektrieenergiaks mingit liiki  mehhaanilise  
energia – elektrijaamade hiidgeneraatorid tavaliselt 
veeauru mehaanilise energia : ka  jalgratta dünamo on 
generaator  . 
-   Termoelemendid muudavad elektrienergiaks soojusallika 
siseenergia : termoelemendis on omavahel ühendatud 
kaks erineva elektrijuhtivusega metalli -  nende 
ühenduskoha kuumutamisel ( või  jahutamisel )
-   Tekib vabade otstega ühendatud juhis elektrivool .
-   Päikesepatareid muudavad fotoefekti nähtusel 
elektrienergiaks päikselt tuleva valgusenergia 
.Päikesepatareide valmistamine on üpris  kulukas  , 
seepärast kasutakse neid seal , kus muul viisil pole 
võimalik elektrienergiat toota (näiteks kosmoselaevadel ).
Keemilised vooluallikad termoelemendid ja päikesepatareid
tekitavad alalisvoolu , generaatorid aga nii alais kui ka 
vahelduvvoolu . Võimalik on ka vahelduvvoolu 
muundumine alalisvooluks alalditega .
Elektrienergia tarviti (lühidalt tarviti ) on elektrivooluga 
töötav mistahes seade . Tarvitiks on näiteks hõõglamp , 
küttekeha ,  elektrimootor  , taskutelefon jms .
Tarvitis muundub elektrienergia mingiks muuks 
energialiigiks : hõõglambis  soojus  – ja valgusenergiaks , 
küttekehas soojusenergiaks , mootoris mehaaniliseks 
energiaks ,  telefonis  elektromagnetiliseks ja/või 
helienergiaks . 
Lüliti on seade  vooluahela  sulgemiseks või avamiseks . 
Vooluahela avamine e. Katkestamine tähendab elektrivälja 
leviku katkestamist . 
Suletud vooluahelat s.o.  vooluahelas  milles kulgeb 
elektrivool , nimetatakse vooluringiks .
Vooluahelasse võib  kuuluda  mitu sõltumatult toimivat haru
e. Vooluringi .Elektrijuhtmed on valmistooted , mida 
kasutatakse vooluahela osade ühendamiseke e. 
Elektrivoolu juhtimiseks vajalikku kohta . Igal 
elektriseadmel on juhtmete ühendamiseks vähemalt kaks 
klemmi  . Juhtmed  on valmistatud peamiselt  vasest  ja 
aluminnumist ning kaetud ohutuse pärast isoleeritava 
kihiga (levinumalt tehismaterjaliga , näiteks klaaskiuga 
koos ep-oksüvaigu ja pinnasesse paigaldatavad juhtmed 
omavad mitmekordset isolatsiooni .  Õhullinide juhtmed on
enamasti ilma isolatsioonita .
Elektriskeem on kokkuleppeliste tingmärkidega joonis , mis
annab ülevaate vooluahela üksikosade (=komppnentide ) 
omavahelisest ühendusest . Kolme juhi hargnemine , kui 
juhtmete lõikumispunktis pole täppi  , ss  ei ole juhtmed 
lõikumispunktis kokku ühendatud .  
Lisaks võib vooluahel  sisaldada  ka releesid  andureid  
mõõturiistu ja muid elemenete .  Näited  lihtsate  
elektriskeemide kohta :
Lihtne vooluahel
Vooluahelat võib vaadelda  koosnevana  kahest osast :
-sisemine osa ehk siseahel , milleks on  toiteallikas
-välimine osa ehk välisahel , mille moodustavad ülejäänud 
elemendid (tarvitid , lülitid , ühendusjuhtmed jne  )
Küsimused ja ülesanded
1.on kaks  samast  ainest juhet . Üks on teisest kaks korda 
pikem , kuid ka kaks korda väiksem rustlõike pindalaga . 
Kas juhtmete takistused on erinevad ? Kui on , ss mitu 
korda ? põhjenda vastust: Vastus :takistused on erinevad ,
üks juhe on teisest 2 korda pikem ja seega 2 korda suurem
takistusega
- lisaks on  sama juhe ka kaks korda väiksema ristlõike 
pindalaga , mis suureneb takistust veel 2 korda . Kokku 
erineb juhtmete takistus 4 korda . 
2.Leia 1 km pikkuse ja 3,6mm lõbumõõduga 
alumiinimtraadi takistus 0 kraadi juures .       l-   1km – 
1*10 3m                     et S - π*d2
                                d-3,6mm- 3,6/10-3m
                                 al – 2,5* 1O-8Ω*m
                                     -?
Vastus : r – 2,5Ω
    
3.Nikroomtraadi ristlõike pindala on 0,8 mm2 . Kui pikk 
traat tuleb võtta , et valmistada sellest küttekeha , mille 
takistus 0 kraadi juures on 12 Ω?
 Andmed :
S-0,8mm2
R o - 12Ω
Nikroom -  1,1*10 -6Ω*m
l-?
Vastus : l-8,72m
4.Vaskjuhi takistus 0 kraadi juures on 100mΩ . Kui suur on 
sama juhi takistus temperatuuril 100 kraadi ?
Andmed :                                               Rt-Ro (1+ t)
R O – 100mΩ                    Rt- 100mΩ(1+4,3*10-3 * 102 
kraadi ) + 100mΩ
t-100 kraadi
cn -4,3*10-3 1/c
Rt₌?
Küsimused ja ülesanded
1.Millest sõltub elektrivoolu tugevus ?
Vastus:  Voolutugevus  sõltub elektrijuhi vaadeldavat 
ristlõiget ajaühikus läbinud laengu  suurusest  e. Vabade 
laengukandjate ( näit elektronide ) hulgast.
2.Milline on voolutugevus  laevalgusti  juhtmes ( ja ka 
valgusti  lambis ) , kui poole tunni jooksul läbib seda laeng 
540 C ?
Andmed
 T= 0,5h=1800 s                540C/1800s=0,3A
Q=540 C
I=?
V= 0,3A
3.Kui suur laeng läbis välgukanali ristlõiget 0,9ms jooksul 
kui voolutugevus selles oli 6*10 5 A?
Andmed
T=0,9ms=0,9*10-3s             Q=6.10 5 A*0,9*10 -3 s = 
5,4*10 2 C=540  C
I=6*105 A
Q=?
V: Q=540 C
4.Auto käivitamisel on kävitis voolutugevus 150 A. Kui 
kaua töötas käiviti , kui aku ja käiviti vahelise get läbis 
laeng  600 C ?
5.Elektripliidi küttekehas on voolu
Andmed
I=5A                                                  Lahendus
                                  Q=N*L-N= 1/E
T=1min=60s           Et i= 1/t – Q=1*T
E= 1,6*10 -19 C
N=?                              N=187,5*10
5.Ohmi seadus vooluringi osale
Uurinud ainete elektrihuhtivust , avastas saksa 
kooliõpetaja ja füüsik Georg  Simon  Ohm (1787-
1854) 1826 .a elektrivoolu ühe põhiseadustest :
Voolutugevus juhis on võrdeline juhi otstele rakendatud 
pingega I=G U
Võrdetegurit G selles seoses nimetas Ohm aine 
elektrijuhtivuseks .  Kaasajal  eelistatakse juhtivuse asemel 
suurust , mis on juhtivuse pöördsuurus 1 / G) . Seda  
suurust nimetatakse elektriliseks takistuseks R=1/G; G 
=1/R . Tulenevalt sellest sõnastatakse Ohmi järgmiselt : 
vooluringi üksikosa läbiva voolu tugevus on võrdeline sellel
osale rakendatud pingegea pöördvõrdeline sama osa 
takistusega . 
I=U/R
Kus I(A) vooluringi üksikosa läbiva voolu tugevus
U(V) – pinge vooluringi üksikosa ptstel (pinge on 
füüsikaline suurus mis iseloomustab voolu tekitavat 
elektrivälja )
R(Ω) -  VOOLURINGI üksikosa elektriline takistus .
Seadus kehtib samaväärselt ka vooluringi kogu välisosale ,
kuid tuleks siis sõnastada pisut teisiti : vooluringi välisosas 
kulgeva voolu üldine tugevus (koguvoolu tugevus ) on 
võrdeline kogu  välisosale rakendatud pingega ja 
pöördvõrdeline välisosa kogutakistusega .
Rangelt võttes kehtib see seadus niisugusel kujul vaid 
elektrijuhi jääval temperatuuril ja mitte kõigi elektrijuhtide 
(näit,pooljuhid ) korral
Ohmi seaduse põhjal  defineeritakse  ka elektrilise 
takistusega mõõtühik üks oom (Ω) . Seaduse 
definitsioonivalemi I=U/R põhjal R=U/I ja ühik 1Ω =1V/1a.
Üks oom ( 1Ω) on sellise juhi takistus , mille otstele 
rakendatud pinge üks volt (1V) tekitab juhis voolu 
tugevusega  üks  amper  (1A) . Juhi takistus näitab , kui 
suure pinge rakendamisel juhi otstele tekib  selles juhis 
ühikulise  tugevusega (=1 A ) vool .
1.Mida võib väita  valemite I=U/R , U=IR JA R= U/I P KOHTA
Valem I= U/r on sõltuvusvalem , st, me võime väita , et 
tarviti voolitugevus I  sõltub vooluallika  pingest  U ja tarviti 
takistusest R.
Valemid U=IR ja R=U/I aga sõltuvusvalemid pole ; ma ei 
saa väita , et vooluallika pinge U sõltub tarvuti 
voolutugevusest I või et , tarviti takistus R sõltub 
vooluallika pingest U : vooluallika pinge U ja tarviti takistus
R on määratud nende seadmete konstruktsiooniga ning 
omavad kindlat väärtust ( on konkreetse vooluallika ja 
tarviti jaoks muutumatud suurused )
2).Kui suur on voolutugevus hõõglambis , mille takistus on 
8Ω ja mis on ühendatud vooluringiks 12 V  akuga  ?
Andmed :
R=8Ω       I= 12v/8Ω= 1,5 a
U=12V      I=U/R
I=?
V= i = 1,5a   
3)Auto käiviti on ühendatud vooluringiks 12 V akuga . Kui 
suur on käiviti vooluringi takistus takistus , kui käivitit läbib
vool tugevusega 180 A ?
Andmed
U=12V               I=U/R  R=U/I    R=12V/180A=0,067Ω
I=180A
R=?
V: R=0,067Ω
4.5-oomise takistusega juhti läbis 1,5 minutiga elektrilaeng
45 C . Leia juhi otstele juh rakendatud pinge
Andmed
R=5Ω                                             I=U/R Y= I*R
T=1,5MIN=90s                      Et I= 1/t , siis U=Q*R/T
Q?45C                          
U=?                     U=45c*5Ω/90s=2,5V
V=2,5V
5.Kui suur pinge  tleb  rakendata 30 cm pikkuse ja 1,5 mm2 
ristlõikega alumiiniumtraadi otstele , et saada voolu 10 A ?
Andmed                                                   Lahendus
L=30 cm                                    I=U/R-U=I*R
S=1,5mm2                                R= Q*L/S
m.e?2,5*10 -8Ω*m                 siis U= I* qnel /S
I= 10A
U=?                              U=10A*2,5*10 -8Ω*m*0,3m/1,5*10 
-6 m2=5*10-2V
Vooluahela osade ühendusviisid
Vooluahela üksikosad ühendatakse omavahel sõltuvalt 
voolu jagunemisel (hargnemise) vajadusest kas :
-jada – e järjestikühenduses ( elektrilised kuuseküünlad , 
lülitid , ampermeeter ,  reostaat  jt ) või
-rööp-e paralleelühenduses (enamus elektrilisi 
lihttarviteid ,  voltmeeter  jt ) või
Sega- e liitühenduses ( keerukate tavitite , eelkõige 
elektroonikaseadmete koostisosad )
Lihttarvitite peamise ühendusviisi ,  rööpühenduse korral 
on iga tarviti vooluallikaga ( või vooluvõrguga ) 
otseühenduses (=moodustab voolahela  omaette  haru ) . 
Rööpühendus tagab voolu tarbimisel ja jagunemisel 
järgmised eelised :
1) Võimaldab iga üksiku tarviti või ka tarvitite 
grupiülejäänusest sõltumatu sisse-või väljalülitamine 
( lüliteid saab vooluahelasse ühendada vastavalt soovile
2) Vooluahela üksiku tarviti riknemisel ei katke vool üheski 
teises tarvitis
3) Puudub vajadus erinevate pingetega vooluallikate 
kasutamiseks või elektrilise  pinge  reguleerimiseks 
sõltuvalt tarvitist
Erinevate ühendusviiside korral kehtivad elktriliste 
põhisuuruste ( I, U , R ) vahel erinevad seosed
Jadaühenduse seosed :
*voolutugevus on kõigis üksikosades ( tarvitites ) 
ühesuurune ja võrdne üldse voolutugevusega :
     I1)=12= ... = In = I
* pinged  üksikosade otstel on  võrdelised ükaikosade 
takistusega (=pinge on seda suurem , mida suurem on 
üksikosa takistus ) :
Jada otstel olev pinge e .  kogupinge  võrdne üksikosade 
otstel olevate pingete  summaga  
  U=U1+U2+...+U+UN
Kui jadamisi on ühendatud n ühesuguse takistusega 
üksikosa , on kõigi üksikosade otstel pinge (Ui) 
Ühesugune ja jada otstel olev pinge on leitav seosega
U=nUi
*Jada  kogutakistus   on võrdne jada kõikide üksikosade 
takistuste summaga
R=R1+R2+...+Rn
Kui jadamisi on ühendatud n ühesuguse takistusega (Ri)
ÜKSIKOSA , ON NENDE KOGUTAKISTUSEGA LEITAV 
SEOsega :
 R=nRi
Rööpühenduse seosed :
*pinge kõigi üksikosade otstel on ühesuurune ja võrdne 
kogupingega e . vooluallikaga
U1=U2= Un= u
 Voolutugevused üksikosades (harudes ) on 
pöördvõrdelised üksikpsade takistusega (= 
voolutugevus on seda suurem , mida väiksem on 
üksikosa takistus )
 Kogu voolutugevus e. Voolutugevus hargnemata osas 
on võrdne üksikosade (harude) voolutugevuste 
summaga 
I=I1+I2+...+In
 Kui rööbiti on ühendatud b ühesuguse takistusega 
üksikosa , on kõigi üksikosade (harude) 
voolutugevus (=Ii) ühesugune ja leitav seosega : 
Ii=I/n
 Ahela kogutakistuse pöördväärtus on võrdne 
üksikosade takistuste pöördväärtuste summaga :
Kahe rööpühenduses üksikosa kogutakistus on leitav
seosega
R=  R1R2 /R1+R2
 Kui rööbiti on ühendatud n ühesuguse takistusega 
(=Ri) üksikosa , on nende kogutakistus leitav 
seosega :
R=Ri/n
Kokkuvõtteks :
Jadaühendus :                                            
Rööpühendus :
I=I1=12=...=In                                          
I=I1+I2+...+In                               
U=U1+U2+...+Un                                    
U=U1=U2=...=Un
R=R1+R2+...+Rn                                   
1/R=1/R2+1/R2+...+1/Rn
I= U/R=U1/R1=U2/R2=...=Un/Rn     
U=UR=I1R1=I2R2=...=InRn
Küsimused ja ülesanded
1.Vooluahelasse kuuluvad vooluallikas , 2 lampi , 2 
lülitit j aühendusjuhtmed . Esita ühendusskeem , mis
võimaldab a) lampide korraga sisselülitamise 
sisselülitamise ruumi  kahes  erinevas  punktis ;
V:
b) lampide sõltumatu sisse-või väljalülitamise ruumi 
kahes erinevas punktis ;
V:
2.Millised suurused on vooluahela üksikosades alati 
võrdsed a) jadaühenduse korral b) rööpühenduse 
korral ?
V:a) voolutugevused b) pinged
3.Kuidas muutub vooluahela üldine voolutugevus 
tarvitite arvu suurendamisel a) jadaühenduse korral 
, b) rööpühenduse korral 
V:a) väheneb b) suureneb
4.Kolm tarvitit takistusega 4Ω,6Ω ja 10Ω on 
ühendatud jadamisi . Pinge jada otstel on 40 V . Kui 
suur on jada kogutakistus , üldine voolutugevus igas
tarvitis ja pinge iga tarviti otstel ?
Andmed                                  Lahendus :
R1=4Ω                                    R=R1+R2+R3
R2=6Ω                                    R=4Ω+6Ω+10Ω=20Ω
R3=10Ω                                  I=U/R  I=40V/20Ω=2A
U=40V                               I1=I2=I=2A
      
R=?                                          I1=U1/R1-U1=I1R1  
U1=2A*4Ω=8V
I=?                                           I2=U2/R2-U2=I2R2  
U2=2A*6Ω=12V
I1,I2,I3=?                                U3=2A*10Ω=20V        
U1,U2,U3=?                           40V
5.Tarviti , mille normaalne tööpinge on 80 V ja voolutugevus 
5A , tahetakse ühendada voolivõrku pingega 230V . Kuidas ja 
kui suur lisatakistis tuleks ühendada tarvitiga , tema normaalse 
töö tagamiseks ?
Andmed:                                                Lahendus:
U1=80V                                              jada korral U=U1+U2
I1=5A                                                Et I2=U2/R2-U2=I2*R2
U=230V                                           siis U=U1+I2*R2/-I2R2=U-
U1-R2=U-U1
R2=?                                               Et i2=i1 ss  R2 = U+U1/I1
R2=30Ω
7.Kui suur on rööpühenduse kogutakistus , kui a) ühenduses on 
tarvitid takistusega 5Ω ja 15Ω; b) ühenduses on kolm tarvitit 
igaüks
a) R= R1R1 /R1+R2= 5Ω/20Ω=3,75Ω
B) R=Ri/n                                        R=1,5kΩ/3=o,t kΩ
8.Kolm tarvitit takistusega 4Ω ,6Ω ja 12Ω