Fizyka Bez Stresu
Quiz do druku

Prawo Joule'a-Lenza — sprawdź się

Klasa 7 (szkoła podstawowa) 13 zadań 15 pkt ok. 20 min
Imię i nazwisko: Data: Wynik: / 15
Rozwiąż w przeglądarce Lekcja do tego quizu

  1. Zadanie 1

    1 pkt

    Skąd bierze się ciepło w przewodniku, przez który płynie prąd?

    • A. Elektrony zderzają się z drgającymi atomami sieci metalu i przekazują im energię, przez co atomy drgają mocniej i przewodnik się nagrzewa
    • B. Prąd trze o izolację kabla, a tarcie wytwarza ciepło jak przy pocieraniu dłoni
    • C. Napięcie „przepala się” i zamienia bezpośrednio w światło
    • D. Ciepło przypływa z gniazdka razem z prądem, gotowe do użycia

  2. Zadanie 2

    1 pkt

    Jak obliczymy moc prądu, znając napięcie $U$ i natężenie $I$?

    • A. $P = \dfrac{U}{I}$
    • B. $P = U \cdot I$
    • C. $P = U + I$
    • D. $P = U \cdot I \cdot t$

  3. Zadanie 3

    1 pkt

    Który wzór poprawnie opisuje pracę prądu (energię dostarczoną w czasie $t$)?

    • A. $W = U \cdot I \cdot t$
    • B. $W = \dfrac{U \cdot I}{t}$
    • C. $W = U \cdot I$
    • D. $W = U + I + t$

  4. Zadanie 4

    1 pkt

    Grzejnik zasilany napięciem $U = 230\ \text{V}$ pobiera prąd o natężeniu $I = 5\ \text{A}$. Oblicz jego moc $P$.

    Odpowiedź: W

  5. Zadanie 5

    1 pkt

    Grzałka czajnika podłączona do napięcia $U = 230\ \text{V}$ pobiera prąd $I = 10\ \text{A}$. Ile ciepła $Q$ wydzieli w czasie $t = 60\ \text{s}$? (W grzałce cała praca prądu zamienia się w ciepło, więc $Q = W$.)

    Odpowiedź: J

  6. Zadanie 6

    1 pkt

    Grzejnik o mocy $P = 2\ \text{kW}$ pracuje przez $t = 1{,}5\ \text{h}$. Ile energii zużyje? Podaj wynik w kilowatogodzinach.

    Odpowiedź: kWh

  7. Zadanie 7

    1 pkt

    Kilowatogodzina (kWh) to jednostka mocy.

    Prawda Fałsz

  8. Zadanie 8

    1 pkt

    Moc i energia (praca) prądu to ta sama wielkość, tylko inaczej nazwana.

    Prawda Fałsz

  9. Zadanie 9

    1 pkt

    Ciepło wydzielane w przewodniku zależy od kwadratu natężenia prądu ($Q \sim I^2$). Ile razy więcej ciepła wydzieli się, jeśli natężenie prądu wzrośnie dwukrotnie (przy tym samym oporze i czasie)?

    • A. $2$ razy więcej
    • B. $4$ razy więcej
    • C. Tyle samo — ciepło nie zależy od natężenia
    • D. $8$ razy więcej

  10. Zadanie 10

    1 pkt

    Jaka jest rola bezpiecznika i jak jest połączony z obwodem?

    • A. Przerywa dopływ prądu, gdy natężenie przekroczy bezpieczną wartość; łączy się szeregowo z obwodem
    • B. Obniża ciepło wydzielane w grzałce; łączy się szeregowo z grzałką
    • C. Zwiększa napięcie w obwodzie; łączy się równolegle z odbiornikami
    • D. Magazynuje energię na wypadek awarii sieci; łączy się równolegle

  11. Zadanie 11

    1 pkt

    W urządzeniach grzejnych (czajnik, toster, żelazko) praktycznie cała praca prądu zamienia się w ciepło.

    Prawda Fałsz

  12. Zadanie 12

    1 pkt

    Czajnik zużył w ciągu miesiąca $W = 15\ \text{kWh}$ energii. Ile zapłacimy za tę energię, jeśli $1\ \text{kWh}$ kosztuje $1{,}20\ \text{zł}$?

    Odpowiedź: zł

  13. Zadanie 13

    3 pkt

    Grzałka zanurzona w wodzie jest zasilana napięciem $U = 230\ \text{V}$ i pobiera prąd o natężeniu $I = 8\ \text{A}$. W grzałce cała praca prądu zamienia się w ciepło. woda U = 230 V I = 8 A

    1. a)

      Oblicz moc grzałki $P$.

      Odpowiedź: W
    2. b)

      Ile ciepła $Q$ wydzieli grzałka w czasie $t = 30\ \text{s}$?

      Odpowiedź: J
    3. c)

      Zamiast grzałki $8\ \text{A}$ używamy mocniejszej, przez którą płynie $16\ \text{A}$ (dwa razy więcej) przy tym samym napięciu i przez ten sam czas. Jak zmieni się wydzielone ciepło?

      • A. Wzrośnie 4 razy, bo ciepło zawsze zależy od kwadratu natężenia
      • B. Nie zmieni się, bo napięcie pozostało takie samo
      • C. Wzrośnie 2 razy, bo moc $P = U \cdot I$ jest wprost proporcjonalna do natężenia przy stałym napięciu

Klucz odpowiedzi

Klucz zaczyna się na nowej stronie. Aby wydrukować sam arkusz, dopisz ?klucz=0 na końcu adresu.

  1. 1.

    A

    Tak. To istota prawa Joule'a-Lenza: elektrony przepychające się przez przewodnik zderzają się z jonami sieci i oddają im energię — mocniejsze drgania atomów to wyższa temperatura.

  2. 2.

    B

    Poprawnie. $U$ — napięcie (wolt), $I$ — natężenie (amper), a moc $P$ wychodzi w watach: $1\ \text{W} = 1\ \text{V} \cdot 1\ \text{A}$. Moc mówi, ile energii prąd dostarcza w każdej sekundzie.

  3. 3.

    A

    Tak. Praca prądu to moc razy czas: $W = P \cdot t = U \cdot I \cdot t$. Wynik wychodzi w dżulach, gdy czas jest w sekundach.

  4. 4.

    1150 W

    Moc obliczamy ze wzoru: $$P = U \cdot I = 230\ \text{V} \cdot 5\ \text{A} = 1150\ \text{W} = 1{,}15\ \text{kW}$$ gdzie $U$ — napięcie (wolt), $I$ — natężenie (amper), $P$ — moc (wat).

  5. 5.

    138000 J

    Ciepło jest równe pracy prądu: $$Q = W = U \cdot I \cdot t = 230\ \text{V} \cdot 10\ \text{A} \cdot 60\ \text{s} = 138\,000\ \text{J} = 138\ \text{kJ}$$ gdzie $U$ — napięcie, $I$ — natężenie, $t$ — czas (w sekundach, aby wynik wyszedł w dżulach).

  6. 6.

    3 kWh

    Gdy moc podstawimy w kilowatach, a czas w godzinach, energia wyjdzie od razu w kWh: $$W = P \cdot t = 2\ \text{kW} \cdot 1{,}5\ \text{h} = 3\ \text{kWh}$$ Uwaga na jednostki: nie mieszaj dwóch dróg — albo waty i sekundy (wynik w dżulach), albo kilowaty i godziny (wynik w kWh).

  7. 7.

    Fałsz

    Fałsz. Kilowatogodzina to jednostka energii (moc razy czas): energia urządzenia o mocy $1\ \text{kW}$ pracującego przez $1\ \text{h}$, czyli $1\ \text{kWh} = 3\,600\,000\ \text{J}$. Jednostką mocy jest wat ($\text{W}$).

  8. 8.

    Fałsz

    Fałsz. Moc ($P$, waty) mówi, jak szybko prąd dostarcza energię; energia/praca ($W$, dżule lub kWh) to ile jej łącznie dostarczył. Łączy je wzór $W = P \cdot t$. Czajnik o mocy $2000\ \text{W}$ włączony na 10 sekund zużyje mniej energii niż żarówka $60\ \text{W}$ świecąca całą noc.

  9. 9.

    B

    Tak. Skoro $Q \sim I^2$, to podwojenie natężenia daje $2^2 = 4$ razy więcej ciepła. Dlatego przeciążone przewody nagrzewają się tak szybko — i dlatego potrzebne są bezpieczniki.

  10. 10.

    A

    Tak. Bezpiecznik chroni instalację przed przegrzaniem i pożarem — gdy prąd jest za duży (np. zwarcie), przerywa jedyną drogę prądu. Dlatego musi być połączony szeregowo.

  11. 11.

    Prawda

    Prawda. W urządzeniach grzejnych drut oporowy zamienia całą dostarczoną energię elektryczną na ciepło: $Q = W = U \cdot I \cdot t$. (Dla porównania tradycyjna żarówka też grzeje — ponad 90% energii ucieka jako ciepło, dlatego zastąpiły ją oszczędne LED-y.)

  12. 12.

    18 zł

    Koszt to iloczyn zużytej energii i ceny za kilowatogodzinę: $$\text{koszt} = 15\ \text{kWh} \cdot 1{,}20\ \frac{\text{zł}}{\text{kWh}} = 18\ \text{zł}$$

  13. 13a.

    1840 W

    $$P = U \cdot I = 230\ \text{V} \cdot 8\ \text{A} = 1840\ \text{W} = 1{,}84\ \text{kW}$$

  14. 13b.

    55200 J

    Ciepło jest równe pracy prądu: $$Q = W = P \cdot t = 1840\ \text{W} \cdot 30\ \text{s} = 55\,200\ \text{J}$$ (można też liczyć wprost: $Q = U \cdot I \cdot t = 230 \cdot 8 \cdot 30 = 55\,200\ \text{J}$).

  15. 13c.

    C

    Tak. Tu napięcie jest stałe ($U = 230\ \text{V}$), więc z $P = U \cdot I$ moc, a przy tym samym czasie i ciepło $Q = P \cdot t$, są wprost proporcjonalne do $I$ — podwojenie natężenia daje 2 razy więcej ciepła. (Reguła $Q \sim I^2$ dotyczy sytuacji ze stałym oporem, gdy napięcie też się zmienia.)