* sisukord * *

12. loeng -- Alalisvool -- Ülesanded

1. Küsimused
   1. Mis on elektrivool?

   2. Mis määrab elektrivoolu suuna?

   3. Mida on vaja elektrivoolu tekkeks?

   4. Mis on vooluring? Millistest osadest ta koosneb? Tehke skeem!

   5. Milliste füüsikaliste suurustega iseloomustatakse elektrivoolu?

   6. Mille poolest erineb voolutihedus voolutugevusest? Kuidas nad on omavahel seotud?

   7. Mis on pinge (pingelang)?

   8. Mis on elektromotoorjõud?

   9. Mis on kõrvaljõud ja milleks neid vaja on?

   10. Visandage vooluringi hüdrodünaamiline analoog.

   11. Sõnastage Ohm'i seadus.

   12. Sõnastage Joule-Lenz'i seadus

   13. Defineerige elektrilaengu, pinge (elektromotoorjõu) ja takistuse SI-ühikud.

   14. Mis on eritakistus ja millest ta sõltub?

   15. Kuidas sõltub juhtme takistus tema pikkusest?

   16. Kuidas sõltub juhtme takistus tema läbimõõdust?

   17. Mille poolest erineb pooljuhi eritakistus metalli omast?

   18. Tuletage Ohm'i seadus diferentsiaalkujul (voolutiheduse sõltuvus elektrivälja tugevusest).

   19. Tuletage Joule-Lenz'i seadus diferentsiaalkujul (erivõimsuse sõltuvus elektrivälja tugevusest).

   20. Mida kirjeldab vooluallika sisetakistus? Kuidas ta defineeritakse?

   21. Milliste suurustega iseloomustatakse vooluallikat?

   22. Mis on keemiline vooluallikas? Tooge näiteid.

   23. Mis märgiga laengu omandab happelahuses tsinkelektrood? Põhjendage vastust.

   24. Kuidas leitakse jadalülituse kogutakistus? Põhjendage!

   25. Kuidas arvutatakse rööplülituse kogutakistus? Põhjendage!

   26. Sõnastage Kirchoffi reegel hargnemispunkti kohta.

   27. Sõnastage Kirchoffi reegel pingelangude summa kohta.

       
       

2. Kooliülesanded (TÜ kogust)
   1. Arvutage 200 m pikkuse alumiiniumtraadi takistus, kui traadi läbimõõt on 0.5 mm ning alumiiniumi eritakistus 32 miljardikku oom-meetrit ( $\varrho=28\cdot10^{-9}\Omega m$).

   2. Kera kahemillimeetrise läbimõõduga vasktraati kaalub 28 kg. Määrata selle traadi takistus. (Vase tihedus on 8900 kg/m³, eritakistus 17 miljardikku oom-meetrit)

   3. Raudtraadi otstele on rakendatud pinge 10 V. Traadi pikkus on 1.5 m ning läbimõõt 0.6 mm. Arvutada
      1. traadis eralduv võimsus,
         
      2. soojushulk, mis eraldub traadis ühe tunni vältel,
         
      3. elektrivoolu tihedus traadis,
         
      4. elektronide hulk, mis läbib traadi ristlõiget sekundis.
         Raua eritakistus on 110 miljardikku oom-meetrit, elektroni laeng $1.6\cdot 10^{-19}$C.

   4. Teisendage elektrienergia ühik kilovatt-tund (kWh) dzaulideks (J).

   5. Kui kõrgele saab tõsta 120 tonni kaaluva veduri ühe kilovatt-tunni elektrienergia abil?

   6. Järjestikku on ühendatud sajvatine ja 40-vatine elektripirn. Kumb põleb heldamalt?

      Vihje: Enne, kui võimsusi rehkendama hakkate, leidke lampide takistused.

   7. 40-vatise pirni tööpingeks on 12 volti.
      1. Leidke pirni takistus;
      2. Arvutage, milline on pirni võimsus juhul, kui teda toitva vooluallika sisetakistus on üks oom.

   8. Arvutage joonisel toodud lülituste kogutakistused.
      
      

   9. Arvutage joonistel toodud kujundite kogutakistused eeldusel, et nad on valmistatud ühesuguse läbimõõduga traadist.
      
      

   
   

3. Voltmeeter ja ampermeeter
   Voolutugevuse ja pinge mõõtmiseks kasutatakse vastavaid mõõteriistu - voltmeetrit ja ampermeetrit. Mõlemates kasutatakse ühesugust "voolumõõtjat" - galvanomeetrit, mis pinge mõõtmisel ühendatakse teadaoleva takistusega (nimetatakse eeltakistiks) järjestikku, voolutugevuse mõõtmisel aga tuntud takistiga (nimetatakse sundiks) paralleelselt. Teades galvanomeetri mõõtepiirkonda (maksimaalset lubatud voolu) ning tema mähise takistust, saame leida voolutugevuse eeltakistil või pingelangu sundil.
   Aga proovime:

   1. Millise mõõtepiirkonnaga voltmeetri saame, kui ühendame galvanomeetri (2 mA, 20 oomi) eeltakistiga 0.5 kilo-oomi?

   2. Millise mõõtepiirkonnaga ampermeetri saame, kui ühendame sama galvanomeetri paralleelselt 0.2-oomise sundiga?

   3. Mida tuleks teha, kui on vaja mõõta kuni 10-amprist voolu, aga kasutada on vaid 100-milliamprine ampermeeter takistusega 2 oomi?

   4. Kas oskate teha sellest ampermeetrist 300-voldise mõõtepiirkonnaga voltmeetrit?

   5. Voltmeetri takistus on 80 oomi. Kui suur tuleks võtta lisa-eeltakisti, et suurendada mõõtepiirkond viiekordseks?
   
   
4. Kirchoff'i reeglid

   1. Koostage võrrandisüsteemid järgmistele skeemidele:
      
      

   2. Leidke voolutugevused kõigil takistitel, kui:
      • E₁ = 4 V
        
      • E₂ = 6 V
        
      • R₁ = 20 oomi
        
      • R₂ = 15 oomi
        
      • R₃ = 5 oomi

      
      

5. Probleemid

   1. Telefonikaablis on kokku põimitud kaks vasksoont ning viis teraskiudu, kõik läbimõõduga 0.15 mm. Milline on saadud juhtme ühe meetri takistus? Kuidas see muutub, kui üks teraskiud katkeb? Aga vask-kiud?

   2. Soolhappe lahusesse on lastud vasknael, raudnael ja tsingitud raudnael. Milline on raudnaela polaarsus (pluss või miinus) vasknaela suhtes? Aga tsingitud naela suhtes? Põhjendage!