מעגלי זרם ישר›כא״מ ומתח הדקים

תלמידות הרכיבו את המעגל החשמלי המתואר בתרשים 1 מן הרכיבים האלה: מקור מתח שהכא"מ שלו ε והתנגדותו הפנימית r, נגד משתנה R_MN שנקודת המגע הנייד שלו היא Q, תילים מוליכים שהתנגדותם זניחה ומכשירי מדידה אידיאליים: מד מתח V ומד זרם A.

התלמידות שינו את מיקום המגע הנייד Q של הנגד המשתנה R_MN. בכל פעם רשמו את הוריית מד המתח V ואת הוריית מד הזרם A. התלמידות סרטטו גרף של מתח ההדקים V כפונקצייה של הזרם I (ראו תרשים 2).

מד מתח V ומד זרם A אידיאליים; תילים בהתנגדות זניחה

[תרשים 2, נקרא מן הגרף] נקודות מדידה (I,V) בקירוב: (1.34,14.0), (2.17,11.6), (2.66,10.05), (3.67,7.05), (4.50,4.54)

[תרשים 3, נקרא מן הגרף] נקודות ההספק המנוצל P כתלות במתח ההדקים V בקירוב: (4.47,20.3), (7.0,25.7), (9.97,26.68), (11.6,24.84), (14.0,18.7)

תרשים 1 — מעגל חשמלי. בראש התרשים סימן מקור מתח ε,r (שתי פסיגות אנכיות) על חוט אופקי עליון של מלבן חוץ; מד מתח V (עיגול) מחובר בשני מובילים אנכיים מן החוט העליון, במקביל למקור המתח

תרשים 2 — גרף מתח ההדקים V כפונקצייה של הזרם I. הציר האנכי V(V) מסומן בערכים 0,2,4,...,20 (קווי רשת בכל 2V); הציר האופקי I(A) מסומן בערכים 0,1,2,...,7 (קווי רשת בכל 1A). חמש נקודות

תרשים 3 — גרף ההספק המנוצל P כפונקצייה של מתח ההדקים V. הציר האנכי P(W) מסומן בערכים 0,3,6,...,30 (קווי רשת בכל 3W); הציר האופקי V(V) מסומן בערכים 0,2,4,...,16 (קווי רשת בכל 2V, צי

ארבעה גרפי פיזור V(I) קטנים, זה לצד זה, ממוספרים מימין לשמאל: «4» (הימני), «3», «2», «1» (השמאלי) — סדר הצגה הפוך למספור. בכל גרף שני צירים (V אנכי, I אופקי, ללא ערכי סקאלה מודפסים

סעיף א

היעזרו בגרף שבתרשים 2 ומצאו את הכא"מ של מקור המתח, ε, ואת התנגדותו הפנימית, r.

סעיף ב

הראו שהביטוי הכללי של ההספק המנוצל P כפונקצייה של מתח ההדקים V הוא: P = -V²/r + εV/r

סעיף ג

התלמידות רצו להשתמש בנגד R_MN במעגל זה כגוף חימום שבאמצעותו אפשר לחמם מים. הן מיקמו את המגע הנייד Q של הנגד המשתנה R_MN כך שהמים יתחממו בזמן הקצר ביותר.

סעיף ג. חשבו את ההתנגדות R_QN במצב זה. פרטו את חישוביכם.

סעיף ד

לפניכם שני היגדים. עבור כל היגד קבעו אם הוא נכון או לא נכון, ונמקו את קביעותיכם.

סעיף ד. (1) מעמידים את המגע הנייד Q כך שהמים יתחממו בזמן הקצר ביותר. במצב זה נצילות מקור המתח היא מקסימלית. (2) אפשר למדוד הספק ביחידות eV/s (אלקטרון־וולט לשנייה).

סעיף ה

התלמידות ביצעו את הניסוי פעם נוספת עם מד זרם שהתנגדותו לא זניחה. נקודות המגע של המגע הנייד Q בנגד המשתנה היו זהות בשני הניסויים. בתרשים שלפניכם ארבעה גרפי פיזור 1–4 המתארים את המדידות של שני הניסויים, באופן הזה: המדידות של הניסוי הראשון (מד זרם אידיאלי) מסומנות ב-"○" וקו המגמה הוא קו רציף; המדידות של הניסוי השני (מד זרם שהתנגדותו לא זניחה) מסומנות ב-"+" וקו המגמה הוא קו מקווקו.

סעיף ה. קבעו איזה גרף מתאר בצורה הטובה ביותר את תוצאות המדידות. נמקו את קביעתכם.

שאלות ותגובות על השאלה

🎓 לא הבנתם משהו? קבלו הסבר נוסף ממרצה

שאלו כאן — ותקבלו מענה מוסמך.

🎓 מרצה עונה כאן — תקבלו מענה מקצועי

דלגו לשאלה דומה ←