【Edizione Cinese per il Liceo】Fisica del Liceo, Obbligatorio Terzo Anno: Trasformazione dell'energia elettrica: dai fenomeni della vita quotidiana alle leggi fisiche

L'energia elettrica non è solo la base della civiltà moderna, ma anche la "valuta universale" delle trasformazioni energetiche nella natura"valuta universale". La logica centrale di questa lezione parte dai fenomeni macroscopici degli apparecchi elettrici quotidiani, osservando la conversione dell'energia elettrica in energia meccanica, interna, luminosa e chimica, per comprendere"il lavoro è la misura della trasformazione dell'energia"questo fondamentale principio fisico.

Meccanismi fondamentali

Lavoro elettrico e conversione: Il processo di lavoro corrente equivale alla conversione dell'energia elettrica in altre forme di energia. Il motore converte principalmente l'energia elettrica in energia meccanica, ma nei circuiti non puramente resistivi si genera anche energia interna a causa della resistenza interna.
Visione della conservazione del sistema: L'energia non può apparire dal nulla. Ad esempio, la centrale nucleare Hualong One converte l'energia della fissione nucleare in calore, che fa girare una turbina per produrre energia meccanica, infine convertita in energia elettrica tramite un generatore.
Valutazione dell'efficienza: Nella conversione reale c'è sempre una perdita. Ad esempio, quando un ventilatore da scrivania funziona, la potenza di ingresso $P$ si converte in lavoro utile $P_{mech}$ e perdita termica $I^2R$.

DOMANDA 1

[Risposta breve] Nella Figura 11-1, la tensione tra A e B è $U = 10 \, \text{V}$, con resistori $R_1 = 1 \, \text{k}\Omega$, $R_2 = 5 \, \Omega$, $R_3 = 2 \, \text{k}\Omega$, $R_4 = 10 \, \text{k}\Omega$. Stimare il valore della corrente $I$ nel ramo principale.

0,5 A

2 A

5 A

10 A

DOMANDA 2

[Risposta breve] [Immagine: Circuito 11.4-7] Nel circuito mostrato nella Figura 11.4-7, la tensione tra A e B è $U$, il resistore fisso ha valore $R$, e il resistore variabile ha valore massimo $R_1$. Qual è l'intervallo di variazione della tensione $U_R$ ai capi di $R$ durante il movimento del cursore del resistore variabile?

Da 0 a $U$

$U \frac{R}{R+R_1}$ a $U$

$U \frac{R_1}{R+R_1}$ a $U$

DOMANDA 3

[Risposta breve] [Immagine: Circuito 12.1-5] Quattro resistori fissi sono collegati come mostrato nella Figura 12.1-5. $R_A, R_C$ hanno specifiche "10 V 4 W", $R_B, R_D$ hanno specifiche "10 V 2 W". Ordinare questi quattro resistori in base al consumo di potenza.

$P_B = P_D > P_A = P_C$

$P_A = P_C > P_B = P_D$

$P_A = P_B = P_C = P_D$

DOMANDA 4

In un circuito puramente resistivo, qual è la relazione tra il lavoro della corrente $W$ e il calore di Joule $Q$ prodotto?

$W > Q$

$W = Q$

$W < Q$

DOMANDA 5

Quando un motore lavora, la potenza totale in ingresso è $P$, la potenza meccanica in uscita è $P_{out}$. Qual è la potenza persa per riscaldamento dovuta alla resistenza interna del motore?

$P + P_{out}$

$P - P_{out}$

$P \cdot P_{out}$