Električna struja – zadaci

Na ovoj stranici nalazi se 20 pažljivo odabranih zadataka iz električne struje. Zadaci obuhvataju strujno kolo, jednosmernu i naizmeničnu struju, električnu otpornost, Omov zakon, vezivanje otpornika, rad, snagu i toplotno dejstvo električne struje. Raspoređeni su na osnovni, srednji i napredni nivo, a iza promotivne slike nalaze se detaljna rešenja.

U svim računskim zadacima najpre pretvoriti veličine u osnovne jedinice. Za električnu energiju koristiti i vezu 1 kWh = 3,6 · 106 J.

Povezane lekcije: Jednosmerna i naizmenična struja, Električna otpornost provodnika, Omov zakon za deo strujnog kola, Omov zakon za celo strujno kolo, Rad i snaga električne struje, Džul–Lencov zakon i Vezivanje otpornika.

Tekst zadataka iz električne struje

Osnovni nivo – zadaci 1–10

  1. Objasni razliku između jednosmerne i naizmenične električne struje i navedi po jedan izvor svake od njih.
  2. Koji uređaj meri jačinu električne struje, kako se vezuje u kolo i koja je merna jedinica?
  3. Koji uređaj meri električni napon, kako se vezuje u kolo i koja je merna jedinica?
  4. Kroz provodnik za 5 s prođe količina naelektrisanja od 20 C. Kolika je jačina struje?
  5. Na krajevima otpornika je napon 12 V, a kroz njega protiče struja 3 A. Koliki je otpor?
  6. Otpornik otpora 10 Ω priključen je na napon 20 V. Kolika struja protiče kroz njega?
  7. Kako se menja otpornost metalnog provodnika ako se njegova dužina udvostruči, a presek i materijal ostanu isti?
  8. Dva otpornika od 4 Ω i 6 Ω vezana su redno. Koliki je ekvivalentni otpor?
  9. Dva jednaka otpornika od 8 Ω vezana su paralelno. Koliki je ekvivalentni otpor?
  10. Električni uređaj radi na naponu 220 V i kroz njega protiče struja 2 A. Kolika je njegova snaga?

Srednji nivo – zadaci 11–15

  1. Otpornici od 3 Ω i 9 Ω vezani su redno na izvor napona 24 V. Odredi ekvivalentni otpor, struju u kolu i napon na svakom otporniku.
  2. Otpornici od 6 Ω i 3 Ω vezani su paralelno na napon 12 V. Odredi ekvivalentni otpor, struju kroz svaki otpornik i ukupnu struju.
  3. Grejač snage 1,5 kW radi 20 minuta. Koliki električni rad izvrši, odnosno koliko energije potroši, u džulima i kilovat-satima?
  4. Kroz otpornik od 20 Ω protiče struja 0,5 A tokom 4 minuta. Kolika količina toplote se oslobodi?
  5. Izvor elektromotorne sile 12 V i unutrašnjeg otpora 1 Ω priključen je na spoljašnji otpornik 5 Ω. Odredi struju i napon na polovima izvora.

Napredni nivo – zadaci 16–20

  1. Otpornik od 4 Ω vezan je redno sa paralelnom vezom otpornika od 6 Ω i 3 Ω. Kolo je priključeno na 18 V. Odredi ekvivalentni otpor, ukupnu struju i struju kroz svaki paralelni krak.
  2. Električno kuvalo ima oznaku 230 V, 2 kW. Odredi struju kroz kuvalo i njegov otpor. Koliko energije u kWh potroši za 6 minuta rada?
  3. Dve sijalice deklarisane na isti napon imaju snage 60 W i 100 W. Odredi odnos njihovih otpornosti i objasni koja ima veći otpor.
  4. Izvor elektromotorne sile 18 V ima unutrašnji otpor 2 Ω. Na njega su paralelno vezani otpornici 12 Ω i 6 Ω. Odredi ukupnu struju, napon na polovima izvora i struje kroz otpornike.
  5. Grejač otpora 25 Ω zagreva 1 kg vode od 20 °C do 80 °C. Kroz grejač protiče struja 4 A. Ako se 80% oslobođene toplote prenese vodi, odredi vreme zagrevanja. Uzeti c = 4200 J/(kg·°C).

Digitalna učionica Edukativnog centra Atom – 7 dana besplatno

Detaljna rešenja zadataka iz električne struje

Rešenja osnovnog nivoa

  1. Kod jednosmerne struje smer ostaje isti; izvor je, na primer, baterija. Kod naizmenične struje smer i jačina se periodično menjaju; primer je struja iz kućne električne mreže.
  2. Jačinu struje meri ampermetar. Vezuje se redno sa potrošačem, a jedinica je amper (A).
  3. Napon meri voltmetar. Vezuje se paralelno sa potrošačem, a jedinica je volt (V).
  4. I = q/t = 20/5 = 4 A.
  5. R = U/I = 12/3 = 4 Ω.
  6. I = U/R = 20/10 = 2 A.
  7. Važi R = ρl/S. Ako se dužina udvostruči, otpornost se takođe udvostručuje.
  8. Pri rednoj vezi R = R₁ + R₂ = 4 + 6 = 10 Ω.
  9. Za dva jednaka paralelno vezana otpornika R = R₀/2 = 8/2 = 4 Ω.
  10. P = UI = 220 · 2 = 440 W.

Rešenja srednjeg nivoa

  1. R = 3 + 9 = 12 Ω. I = U/R = 24/12 = 2 A. Naponi su U₁ = IR₁ = 6 V i U₂ = IR₂ = 18 V. Provera: 6 + 18 = 24 V.
  2. 1/R = 1/6 + 1/3 = 1/2, pa je R = 2 Ω. I₁ = 12/6 = 2 A, I₂ = 12/3 = 4 A, a ukupno I = 6 A.
  3. P = 1,5 kW = 1500 W, t = 20 min = 1200 s. A = Pt = 1500 · 1200 = 1,8 · 106 J. U kilovat-satima: A = 1,5 · 20/60 = 0,5 kWh.
  4. t = 4 min = 240 s. Po Džul–Lencovom zakonu Q = I²Rt = 0,5² · 20 · 240 = 1200 J.
  5. Ukupan otpor je R + r = 5 + 1 = 6 Ω. I = ε/(R + r) = 12/6 = 2 A. Napon na polovima je U = IR = 2 · 5 = 10 V (isto U = ε − Ir).

Rešenja naprednog nivoa

  1. Paralelna veza: Rp = 6 · 3/(6 + 3) = 2 Ω. Ukupno R = 4 + 2 = 6 Ω. Ukupna struja je I = 18/6 = 3 A. Napon na paralelnoj grani je Up = IRp = 6 V, pa su struje I₁ = 6/6 = 1 A i I₂ = 6/3 = 2 A.
  2. P = 2000 W. I = P/U = 2000/230 ≈ 8,7 A. R = U²/P = 230²/2000 ≈ 26,5 Ω. Za 6 min = 0,1 h: A = Pt = 2 kW · 0,1 h = 0,2 kWh.
  3. Za isti napon važi R = U²/P, pa je R60/R100 = 100/60 = 5/3. Sijalica snage 60 W ima veći otpor.
  4. Spoljašnji ekvivalentni otpor je R = 12 · 6/(12 + 6) = 4 Ω. Sa unutrašnjim otporom ukupno je 6 Ω, pa je I = 18/6 = 3 A. Napon na polovima je U = IR = 3 · 4 = 12 V. Struje su I₁ = 12/12 = 1 A i I₂ = 12/6 = 2 A.
  5. Vodi je potrebno Qv = mcΔT = 1 · 4200 · 60 = 252000 J. Pošto voda primi 80% toplote grejača, grejač mora osloboditi Q = 252000/0,8 = 315000 J. Snaga grejača je P = I²R = 4² · 25 = 400 W. Vreme je t = Q/P = 315000/400 = 787,5 s, odnosno približno 13,1 min.

Šta učenik treba da zna posle vežbanja?

Učenik treba da razlikuje jednosmernu i naizmeničnu struju, pravilno povezuje ampermetar i voltmetar, primenjuje Omov zakon, određuje ekvivalentni otpor redne i paralelne veze, računa rad, snagu i količinu toplote i rešava zadatke za celo strujno kolo. Posebno je važno pravilno pretvaranje miliampera, kilovata, minuta i kilovat-sati.

Za dodatne zadatke, kvizove i sistematsku pripremu pristupite Digitalnoj učionici Edukativnog centra Atom.

Scroll to Top