Fysikopgaver om lynnedslag, elbil og forlængerledning

Opgave 1Lynnedslag

Strømstyrken gennem resistoren

R=5,1·10-4?Resistansen gennem resistoren

U=7,2VSpændingsfaldet over resistoren

I=?Strømstyrken gennem resistoren

U=R·I

I=UR

I=7,2V5,1·10-4?

I=14,118·103A

Dvs. at der gennem resistoren går strømstyrken I=14kA

Antal elektroner, der passerer et tværsnit af resistoren under et andet lynnedslag

I=25kAStrømstyrken i lynet

?t=15msLynnedslagets varighed

q=1,602·10-19CDen numeriske ladning af en elektron

Ne=?Antal elektroner der passerer et tværsnit

Q=I·?t

Q=25kA·15ms

Q=375C

Ne=Qq

Ne=375C1,602·10-19C

Ne=2,341·1021elektroner

Dvs. at der under lynnedslaget passerer Ne=2,3·1021elektroner

Temperaturstigningen i resistoren

m=0,72 kgMassen af resistoren

c=415Jkg·KVarmefylden for resistorens metal

?Eel=?Den elektriske energi der afsættes i resistoren

?T=?Temperaturstigningen i resistoren

Vi antager at der ikke afsættes energi til omgivelserne, men at resistoren er et isoleret system

?Eel=R·I2·?t=m·c·?T

?T=R·I2·?tm·c

?T=5,1·10-4?·25·103A2·15·10-3s0,72 kg·415Jkg·K

?T=16,002K

Dvs. at temperaturstigningen i resistoren er ?T=16K

Opgave 8Elbil

Motorens elektriske effekt og strømstyrken gennem bilen

U=36,0 VSpændingsfaldet over motoren

v=40kmhBilens hastighed

Pel=?Bilens elektriske effekt ved 40 km/h

I=?Strømstyrken gennem bilen ved 40 km/h

Pel aflæses på grafen (bilag) til Pel=700W

I=PelU

I=700W36,0V

I=19,444 A

Dvs. at bilen ved 40 km/h har den elektriske effekt Pel=700W og der går strømstyrken I=19,4A igennem den.

Energi, som bilens batteri kan afgive

?t=2 h=7200sekTiden, som bilen kan køre 40 km/h på en fuld opladning

?E=?Energi, som bilens batteri kan afgive

?E=Pel·?t

?E=700W·7200sek

?E=5,04·106J