Vyhledávání úloh podle oboru

Kondenzátor ze dvou desek plochy $S$ vzdálených o $l_{1}$ nabijeme baterií na napětí $U_{b}$. Jakou práci musíme vykonat k oddálení desek na vzdálenost $l_{2}$, když jsme před tím baterii

• odpojili,
• neodpojili.

Jestliže se práce v případě a) a b) liší, vysvětlete, jaké „tajemné síly“ tento rozdíl způsobují. Rozměry desek jsou mnohem větší než vzdálenosti $l_{1}$, $l_{2}$.

Reálný zdroj elektrického napětí si můžeme namodelovat jako soustavu ideálního zdroje napětí $U_{i}$ se sériově zapojeným odporem $R_{i}$ (viz obrázek). K tomuto zdroji je připojen spotřebič (zátěž) o odporu $R$. Nakreslete graf závislosti celkového výkonu, vnějšího výkonu (spotřebě v zátěži) a účinnosti obvodu (podílu těchto) v závislosti na odporu spotřebiče. Zjistěte, při jakém odporu $R$ jsou uvedené veličiny extremální, a rozhodněte, kdy je vhodné příslušnou hodnotu $R$ použít.

Mějme velmi jednoduchý obvod složený ze $n$ stejných ideálních zdrojů o napětí $U_{e}$ sériově zapojených do kruhu o poloměru $r$. Dráty je spojující mají stejnou délku a měrný odpor $ρ$ na jednotku délky (rozměry zdrojů zanedbejte vůči obvodu kružnice). Jaké bude napětí mezi bodem $A$ uprostřed prvního a $B$ uprostřed $k$-tého drátu?

Na obrázku je nakresleno zapojení konkrétně pro $n=12$ a $k=5$.

V magnetickém poli jsme v rovině kolmé na jeho směr umístili smyčky následujících tvarů (viz obrázek) zhotovené z tenkého odporového drátu. Intenzita pole začne klesat konstantní rychlostí. Jaké proudy potečou v jednotlivých částech smyček?

Představte si krychli ve čtyřrozměrném prostoru, jejíž hrany jsou tvořeny odpory $R$ (pomůckou vám bude obrázek, který zachycuje ekvivalentní zapojení ve třech dimenzích znázorněné na dvourozměrném papíře). Vaším úkolem je spočítat výsledný odpor mezi body na tělesové úhlopříčce (mezi levým horním předním vnějším rohem na obrázku – bod $A$ a pravým dolním zadním vnitřním rohem – bod $B$). Zdá-li se vám to příliš snadné, pokuste se zobecnit výsledek pro libovolnou hodnotu dimenze $n$ (a případně určete k jaké hodnotě se jejich odpor blíží pro $n$ rostoucí k $∞$).

Mezi body $E$ a $F$ schématu zobrazeného na obrázku je nejprve zapojen ideální voltmetr a poté ideální ampérmetr. Jejich údaje jsou rovny $U_{0}$ a $I_{0}$. Určete velikost proudu $I$, který bude téct rezistorem $R$ zapojeným mezi body $E$, $F$.

Tři stejné ploché rovinné desky A, B a C, každá o obsahu $S$, jsou umístěny rovnoběžně ve vzdálenostech $d_{1}$ a $d_{2}$ (viz obrázek). Jsou izolovány, na deskách B a C je náboj +$q$ a −$q$, deska A není nabita. Desky A a C spojíme přes odpor $R$ stisknutím spínače K. Najděte množství tepla uvolněného v odporu do vyrovnání potenciálů.

Jedním ze zajímavých elektrochemických jevů je funkce baterie. Nejjednodušeji si elektrochemický článek můžeme představit jako dvě elektrody z různých kovů ponořené do vhodného roztoku či podobného prostředí (elektrolytu). Experimentálně sestavte tabulku napětí mezi elektrodami z různých dostupných kovů ($Fe$, $Cu$, $Zn$, $U$, …). Za elektrolyt zvolte nejoptimálnější běžně dosažitelné prostředí (vybírejte např. z citrónu, jablka, octu, vody, sody, …).

Jistě jste se již setkali s magnetickými jevy – např. přitahováním a odpuzování magnetů, schopností magnetu působit na železné předměty apod. Někteří z vás vědí, že magnetické účinky má i elektrický proud (a že tyto jevy jsou fyzikálně snáze vysvětlitelné než účinky permanentních magnetů). Teoretické rozbory nechme ale zatím stranou. Zkuste experimentálně zjistit magnetické vlastnosti různých, i vámi vyrobených cívek, jejich vzájemné silové působení v závislosti na počtu závitů, proudu, orientaci, kvalitě jádra (tj. materiálu, na kterém je cívka namotaná), resp. čáry magnetické indukce v okolí cívky a různé další vlastnosti, které vás napadnou.

Představte si, že chcete rozsvítit malou žárovičku do kapesní svítilny proudem indukovaným v obdélníkové smyčce z drátu, kterou budete otáčet v magnetickém poli Země. Jak velkou smyčku musíte udělat a jak rychle s ní budete muset točit? (Nestačí odpověď „hodně velkou“ a „hodně rychle“, pokuste se hodnoty alespoň přibližně spočíst nebo odhadnout.)