Електрични вериги и полупроводници

Закон на Ом

1. Коя е единицата за електрично съпротивление?

   • W
   • V
   • A
   • Ω

   Отговор: Ω (ом)

   1 Ω = 1 V/1 A.

2. Коя формула изразява закона на Ом за част от веригата?

   • I = U/R
   • I = U·R
   • I = R/U
   • I = U + R

   Отговор: I = U/R

   Токът е право пропорционален на напрежението и обратно пропорционален на съпротивлението.

3. С какъв уред се измерва електричното напрежение?

   • Амперметър
   • Омметър
   • Волтметър
   • Динамометър

   Отговор: Волтметър

   Напрежението се измерва с волтметър, свързан успоредно на участъка.

4. Към резистор 4 Ω е приложено напрежение 12 V. Какъв ток тече?

   • 48 A
   • 0,33 A
   • 3 A
   • 16 A

   Отговор: 3 A

   I = U/R = 12/4 = 3 A.

5. През резистор тече ток 0,5 A при напрежение 10 V. Какво е съпротивлението му?

   • 20 Ω
   • 5 Ω
   • 0,05 Ω
   • 10,5 Ω

   Отговор: 20 Ω

   R = U/I = 10/0,5 = 20 Ω.

6. Как се включва амперметърът във веригата?

   • Последователно
   • Успоредно
   • Без значение
   • Само между полюсите на източника

   Отговор: Последователно

   През амперметъра трябва да минава целият ток, затова той се свързва последователно.

7. Коя е единицата за специфично съпротивление в SI?

   • Ω/m²
   • Ω/m
   • Ω·m
   • Ω·m²

   Отговор: Ω·m

   От ρ = RS/ℓ: Ω·m²/m = Ω·m.

8. Как изглежда волт-амперната характеристика на резистор с постоянно съпротивление?

   • Хипербола
   • Хоризонтална права
   • Права, минаваща през началото на координатната система
   • Окръжност

   Отговор: Права, минаваща през началото на координатната система

   При постоянно R токът е право пропорционален на напрежението и графиката I(U) е права през началото.

9. Как се изменя токът през резистор, ако напрежението се намали 2 пъти?

   • Увеличава се 2 пъти
   • Не се изменя
   • Увеличава се 4 пъти
   • Намалява 2 пъти

   Отговор: Намалява 2 пъти

   По закона на Ом при постоянно R токът е право пропорционален на напрежението.

10. Меден проводник е дълъг 100 m, със сечение 1 mm². Какво е съпротивлението му? (ρ = 1,7·10⁻⁸ Ω·m)

    • 1,7 Ω
    • 17 Ω
    • 170 Ω
    • 0,17 Ω

    Отговор: 1,7 Ω

    R = ρℓ/S = 1,7·10⁻⁸·100 / 10⁻⁶ = 1,7 Ω.

11. Как се изменя съпротивлението на метален проводник при нагряване?

    • Намалява
    • Увеличава се
    • Не се изменя
    • Става нула

    Отговор: Увеличава се

    При по-висока температура йоните в кристалната решетка трептят по-силно и по-често пречат на движението на електроните.

12. Кой метал е по-подходящ за проводници: мед (ρ = 1,7·10⁻⁸ Ω·m) или желязо (ρ = 1,0·10⁻⁷ Ω·m)?

    • Желязото
    • Медта
    • Еднакво подходящи са
    • Нито един

    Отговор: Медта

    Медта има по-малко специфично съпротивление и при същите размери по-малки загуби.

13. Проводник е изтеглен така, че дължината му се удвоява, а сечението намалява 2 пъти. Как се променя съпротивлението?

    • Нараства 2 пъти
    • Нараства 4 пъти
    • Намалява 4 пъти
    • Не се променя

    Отговор: Нараства 4 пъти

    R = ρℓ/S: ℓ расте 2 пъти и S намалява 2 пъти, общо 2·2 = 4 пъти.

14. Каква дължина нихромова тел със сечение 0,5 mm² е нужна за нагревател със съпротивление 22 Ω? (ρ = 1,1·10⁻⁶ Ω·m)

    • 1 m
    • 100 m
    • 5 m
    • 10 m

    Отговор: 10 m

    R = ρl/S, откъдето l = RS/ρ = 22 · 0,5·10⁻⁶/(1,1·10⁻⁶) = 10 m.

15. Две жици от един и същ метал са еднакво дълги, но диаметърът на първата е 2 пъти по-голям. Как се отнасят съпротивленията им?

    • Първата има 2 пъти по-малко
    • Еднакви са
    • Първата има 4 пъти по-малко
    • Първата има 4 пъти по-голямо

    Отговор: Първата има 4 пъти по-малко

    Сечението е пропорционално на квадрата на диаметъра, т.е. 4 пъти по-голямо, а R = ρl/S е 4 пъти по-малко.

Свързване на резистори

1. Коя величина е еднаква за всички резистори, свързани последователно?

   • Съпротивлението
   • Отделената мощност
   • Напрежението
   • Токът

   Отговор: Токът

   При последователно свързване има един път за тока, затова токът е един и същ.

2. Коя величина е еднаква за всички резистори, свързани успоредно?

   • Токът
   • Съпротивлението
   • Напрежението
   • Мощността

   Отговор: Напрежението

   Успоредно свързаните резистори са включени между едни и същи две точки, затова имат еднакво напрежение.

3. Как се намира общото напрежение при последователно свързани резистори?

   • U = U₁ = U₂
   • U = U₁ + U₂ + ...
   • U = U₁ − U₂
   • U = U₁ · U₂

   Отговор: U = U₁ + U₂ + ...

   При последователно свързване общото напрежение е сума от напреженията на отделните резистори.

4. Резистори 3 Ω и 6 Ω са свързани последователно. Колко е еквивалентното съпротивление?

   • 9 Ω
   • 18 Ω
   • 2 Ω
   • 3 Ω

   Отговор: 9 Ω

   R = R₁ + R₂ = 3 + 6 = 9 Ω.

5. Лампичките на гирлянд са свързани последователно. Какво става, ако една от тях изгори?

   • Всички угасват
   • Останалите светят по-силно
   • Угасва само тя
   • Нищо не се променя

   Отговор: Всички угасват

   При последователно свързване веригата е една. Изгорялата лампичка я прекъсва и ток не тече през никоя.

6. Пет еднакви резистора по 10 Ω са свързани последователно. Колко е еквивалентното съпротивление?

   • 2 Ω
   • 10 Ω
   • 15 Ω
   • 50 Ω

   Отговор: 50 Ω

   R = 5 · 10 Ω = 50 Ω.

7. Резистори 3 Ω и 6 Ω са свързани успоредно. Колко е еквивалентното съпротивление?

   • 9 Ω
   • 0,5 Ω
   • 2 Ω
   • 4,5 Ω

   Отговор: 2 Ω

   1/R = 1/3 + 1/6 = 1/2, R = 2 Ω.

8. Как са свързани уредите в домашната електрическа мрежа?

   • Последователно
   • Всички в един кръг
   • Смесено по двойки
   • Успоредно

   Отговор: Успоредно

   Така всеки уред получава напрежението на мрежата и може да се включва и изключва независимо от другите.

9. Четири еднакви резистора по 20 Ω са свързани успоредно. Колко е еквивалентното съпротивление?

   • 5 Ω
   • 80 Ω
   • 20 Ω
   • 4 Ω

   Отговор: 5 Ω

   При n еднакви успоредни резистора R = R₁/n = 20/4 = 5 Ω.

10. Две еднакви лампи по 12 Ω са свързани успоредно към източник 6 V. Какъв е общият ток?

    • 0,5 A
    • 1 A
    • 2 A
    • 0,25 A

    Отговор: 1 A

    R = 12/2 = 6 Ω; I = U/R = 6/6 = 1 A.

11. Резистори 4 Ω и 6 Ω са свързани последователно към напрежение 20 V. Какво е напрежението на резистора 6 Ω?

    • 8 V
    • 12 V
    • 20 V
    • 10 V

    Отговор: 12 V

    R = 10 Ω, I = 20/10 = 2 A, U₂ = 2 · 6 = 12 V.

12. Резистори 2 Ω и 3 Ω са свързани успоредно към 6 V. Какъв ток тече през резистора 2 Ω?

    • 2 A
    • 1,2 A
    • 3 A
    • 5 A

    Отговор: 3 A

    Напрежението на всеки е 6 V, затова I = 6/2 = 3 A.

13. Резистор 2 Ω е свързан последователно с група от 6 Ω и 3 Ω, свързани успоредно. Цялата верига е на 12 V. Какъв ток тече през резистора 3 Ω?

    • 6 A
    • 1 A
    • 2 A
    • 3 A

    Отговор: 2 A

    Успоредната група е 2 Ω, общо 4 Ω, I = 12/4 = 3 A. Напрежението върху групата е 3·2 = 6 V, през 3 Ω тече 6/3 = 2 A.

14. Как се изменя общото съпротивление на група успоредно свързани резистори, ако успоредно на тях добавим още един?

    • Увеличава се
    • Намалява
    • Не се изменя
    • Удвоява се

    Отговор: Намалява

    Добавяме още един път за тока, общият ток при същото напрежение расте, значи общото съпротивление намалява.

15. Как да се свържат три резистора по 6 Ω, за да се получи еквивалентно съпротивление 9 Ω?

    • И трите последователно
    • Два успоредно, а третият последователно с тях
    • И трите успоредно
    • Два последователно, а третият успоредно на тях

    Отговор: Два успоредно, а третият последователно с тях

    Два успоредни по 6 Ω дават 3 Ω, а последователно с третия: 3 + 6 = 9 Ω.

Работа и мощност

1. В каква единица SI се измерва работата на електричния ток?

   • W
   • J
   • C
   • kWh

   Отговор: J (джаул)

   A = UIt; 1 J = 1 V·A·s. Киловатчасът е извънсистемна единица.

2. Коя формула дава мощността на електричния ток?

   • P = U/I
   • P = I/U
   • P = U + I
   • P = UI

   Отговор: P = UI

   Мощността е работата за единица време: P = A/t = UIt/t = UI.

3. Коя е единицата за електрична мощност?

   • W (ват)
   • J (джаул)
   • V (волт)
   • A (ампер)

   Отговор: W (ват)

   Мощността се измерва във ватове: 1 W = 1 J/s.

4. Уред работи при 230 V и ток 0,5 A. Каква е мощността му?

   • 115 W
   • 230 W
   • 460 W
   • 46 W

   Отговор: 115 W

   P = UI = 230·0,5 = 115 W.

5. Какво измерва електромерът в киловатчасове (kWh)?

   • Консумираната електрична енергия
   • Мощността на уредите
   • Напрежението в мрежата
   • Тока в мрежата

   Отговор: Консумираната електрична енергия

   Киловатчасът е единица за енергия (работа): 1 kWh = 3,6·10⁶ J.

6. Коя формула изразява мощността чрез тока и съпротивлението?

   • P = IR
   • P = I/R
   • P = I²R
   • P = R/I²

   Отговор: P = I²R

   P = UI, а U = IR, затова P = I²R.

7. Каква работа извършва ток 2 A при напрежение 12 V за 1 min?

   • 24 J
   • 144 J
   • 720 J
   • 1440 J

   Отговор: 1440 J

   A = UIt = 12·2·60 = 1440 J (времето се превръща в секунди).

8. Лампа с мощност 60 W свети 5 h. Колко електрична енергия консумира?

   • 300 kWh
   • 12 kWh
   • 0,3 kWh
   • 3 kWh

   Отговор: 0,3 kWh

   A = Pt = 60 W · 5 h = 300 Wh = 0,3 kWh.

9. Как се нарича законът за топлината, отделена в проводник при протичане на ток?

   • Закон на Ом
   • Закон на Кулон
   • Закон на Архимед
   • Закон на Джаул и Ленц

   Отговор: Закон на Джаул и Ленц

   Законът на Джаул и Ленц: Q = I²Rt.

10. На колко джаула е равен 1 kWh?

    • 3,6·10⁵ J
    • 3,6·10⁶ J
    • 1000 J
    • 3600 J

    Отговор: 3,6·10⁶ J

    1 kWh = 1000 W·3600 s = 3 600 000 J.

11. Токът извършва работа 360 J в уред при напрежение 12 V. Какъв заряд е преминал през уреда?

    • 4320 C
    • 3 C
    • 372 C
    • 30 C

    Отговор: 30 C

    A = qU, откъдето q = A/U = 360/12 = 30 C.

12. Две крушки за 230 V са с мощност 60 W и 100 W. Коя има по-голямо съпротивление?

    • Крушката 100 W
    • Крушката 60 W
    • Еднакво е
    • Не може да се определи

    Отговор: Крушката 60 W

    R = U²/P; при същото напрежение по-малката мощност означава по-голямо съпротивление.

13. Чайник с мощност 2000 W работи 3 min. Колко енергия консумира?

    • 360 kWh
    • 0,1 kWh
    • 0,6 kWh
    • 6 kWh

    Отговор: 0,1 kWh (360 000 J)

    E = Pt = 2 kW·0,05 h = 0,1 kWh = 360 000 J.

14. На крушка пише 230 V, 100 W. Какво е съпротивлението на нажежената ѝ жичка?

    • 2,3 Ω
    • 529 Ω
    • 0,43 Ω
    • 23 000 Ω

    Отговор: 529 Ω

    P = U²/R, откъдето R = U²/P = 230²/100 = 529 Ω.

15. Печка с мощност 2000 W работи 3 h. Колко струва енергията при цена 0,15 € за kWh?

    • 0,30 €
    • 0,45 €
    • 0,90 €
    • 9,00 €

    Отговор: 0,90 €

    W = 2 kW · 3 h = 6 kWh, а цената е 6 · 0,15 = 0,90 €.

ЕДН и пълна верига

1. Как се нарича работата на страничните сили за пренасяне на единичен положителен заряд през източника?

   • Електродвижещо напрежение
   • Съпротивление
   • Сила на тока
   • Капацитет

   Отговор: Електродвижещо напрежение (ЕДН)

   ε = A_стр/q.

2. Кое от тези е източник на електродвижещо напрежение?

   • Резистор
   • Амперметър
   • Батерия
   • Проводник

   Отговор: Батерия

   В батерията странични (химични) сили разделят зарядите и поддържат напрежение между полюсите.

3. Какво е вътрешното съпротивление на източника?

   • Съпротивлението на консуматора
   • Съпротивлението на самия източник
   • Съпротивлението на проводниците
   • Съпротивлението на волтметъра

   Отговор: Съпротивлението на самия източник

   Токът тече и през източника, който има свое съпротивление r.

4. Коя е единицата за електродвижещо напрежение?

   • A
   • Ω
   • V
   • J

   Отговор: V (волт)

   ЕДН е работа на заряд: 1 J/C = 1 V.

5. Коя формула изразява закона на Ом за цялата верига?

   • I = ℰ/(R + r)
   • I = ℰ·(R + r)
   • I = (R + r)/ℰ
   • I = ℰ/R − r

   Отговор: I = ℰ/(R + r)

   Токът е равен на ЕДН, разделено на сумата от външното и вътрешното съпротивление.

6. Как се свързват батериите във фенерче, за да се получи по-голямо ЕДН?

   • Успоредно
   • С еднаквите полюси един към друг
   • Без значение
   • Последователно

   Отговор: Последователно

   При последователно свързване ЕДН на батериите се събират.

7. Източник с ЕДН 12 V и вътрешно съпротивление 1 Ω е свързан с резистор 5 Ω. Какъв е токът?

   • 2,4 A
   • 3 A
   • 12 A
   • 2 A

   Отговор: 2 A

   I = ε/(R + r) = 12/(5 + 1) = 2 A.

8. Батерия с ЕДН 9 V е свързана с резистор 8 Ω и през веригата тече ток 1 A. Колко е вътрешното съпротивление?

   • 1 Ω
   • 8 Ω
   • 9 Ω
   • 0,5 Ω

   Отговор: 1 Ω

   R + r = ℰ/I = 9 Ω, затова r = 9 − 8 = 1 Ω.

9. Как се изменя токът в пълната верига, ако външното съпротивление се увеличи?

   • Намалява
   • Увеличава се
   • Не се изменя
   • Става равен на тока на късо съединение

   Отговор: Намалява

   От I = ℰ/(R + r) при по-голямо R токът намалява.

10. Какъв е токът на късо съединение на батерия с ЕДН 4,5 V и вътрешно съпротивление 0,5 Ω?

    • 4,5 A
    • 9 A
    • Безкрайно голям
    • 2,25 A

    Отговор: 9 A

    При R = 0: I = ε/r = 4,5/0,5 = 9 A.

11. Какво показва идеален волтметър, свързан към клемите на източник, когато външна верига няма?

    • Нула
    • Половината от ЕДН
    • ЕДН на източника
    • Тока на късо съединение

    Отговор: ЕДН на източника

    Без ток във веригата няма пад на напрежение във вътрешното съпротивление, затова U = ℰ.

12. Батерия с ЕДН 6 V и вътрешно съпротивление 0,5 Ω захранва резистор 2,5 Ω. Каква мощност се отделя в резистора?

    • 12 W
    • 2 W
    • 10 W
    • 14,4 W

    Отговор: 10 W

    I = 6/(2,5 + 0,5) = 2 A, P = I²R = 4 · 2,5 = 10 W.

13. Източник с ЕДН 12 V и вътрешно съпротивление 1 Ω захранва резистор 5 Ω. Какво е напрежението на клемите на източника?

    • 2 V
    • 10 V
    • 12 V
    • 14 V

    Отговор: 10 V

    I = 12/6 = 2 A; U = IR = 2·5 = 10 V (2 V се губят вътре в източника).

14. При ток 1 A напрежението на клемите на източник е 11 V, а при ток 2 A е 10 V. Колко е ЕДН на източника?

    • 11 V
    • 12 V
    • 10,5 V
    • 21 V

    Отговор: 12 V

    U = ℰ − Ir: 11 = ℰ − r и 10 = ℰ − 2r. Изваждаме и получаваме r = 1 Ω, ℰ = 12 V.

15. Защо късото съединение е опасно?

    • Токът става почти нула
    • Външното съпротивление е почти нула, токът става много голям и загрява проводниците
    • Напрежението на източника рязко нараства
    • Източникът започва да поглъща енергия

    Отговор: Външното съпротивление е почти нула, токът става много голям и загрява проводниците

    При R ≈ 0 токът I = ℰ/r е много голям и може да предизвика пожар; затова се използват предпазители.

Полупроводници

1. Кой от тези материали е полупроводник?

   • Мед
   • Алуминий
   • Стъкло
   • Силиций

   Отговор: Силиций

   Силицият и германият са типични полупроводници.

2. Как се нарича явлението, при което съпротивлението на някои материали става нула при много ниски температури?

   • Полупроводимост
   • Термоелектричество
   • Електролиза
   • Свръхпроводимост

   Отговор: Свръхпроводимост

   Под определена критична температура тези материали провеждат ток без съпротивление.

3. Кой елемент свети при протичане на ток и се използва в съвременните лампи?

   • Резистор
   • Фоторезистор
   • Светодиод
   • Реостат

   Отговор: Светодиод

   Светодиодът (LED) е полупроводников уред, който излъчва светлина.

4. Кои частици пренасят електричния ток в металите?

   • Свободни електрони
   • Протони
   • Електрони и дупки
   • Положителни йони

   Отговор: Свободните електрони

   В металите токът е насочено движение на свободни електрони.

5. Кой полупроводников уред променя съпротивлението си в зависимост от осветеността?

   • Термистор
   • Диод
   • Фоторезистор
   • Кондензатор

   Отговор: Фоторезистор

   При осветяване в полупроводника се освобождават допълнителни носители на заряд и съпротивлението намалява.

6. Как се изменя съпротивлението на фоторезистор при осветяване?

   • Намалява
   • Увеличава се
   • Не се изменя
   • Става безкрайно голямо

   Отговор: Намалява

   Светлината освобождава електрони и дупки, проводимостта расте и съпротивлението намалява.

7. Как се изменя съпротивлението на чист полупроводник при нагряване?

   • Става нула
   • Нараства
   • Намалява
   • Не се изменя

   Отговор: Намалява

   При нагряване се освобождават повече носители на заряд (електрони и дупки). При металите е обратното.

8. Какво е „дупка“ в полупроводник?

   • Незаето място на електрон във връзка, което се държи като положителен заряд
   • Отрицателно зареден йон
   • Пукнатина в кристала
   • Свободен електрон

   Отговор: Незаето място на електрон във връзка, което се държи като положителен заряд

   Когато електрон напусне връзката си, остава незаето място. Съседни електрони го запълват и „дупката“ се движи като положителен носител.

9. Как се нарича полупроводников уред, чието съпротивление силно зависи от температурата?

   • Фоторезистор
   • Светодиод
   • Кондензатор
   • Терморезистор

   Отговор: Терморезистор

   Терморезисторът (термистор) се използва за измерване и регулиране на температурата.

10. Какъв тип проводимост създава донорна примес (например фосфор в силиций)?

    • Свръхпроводимост
    • Дупкова (p-тип)
    • Собствена
    • Електронна (n-тип)

    Отговор: Електронна (n-тип)

    Донорът дава допълнителен свободен електрон, основните носители са електрони.

11. Коя примес в силиций създава дупчеста (p-тип) проводимост?

    • Фосфор
    • Арсен
    • Антимон
    • Бор

    Отговор: Бор

    Борът е тривалентен и е акцепторна примес: приема електрони от силиция и така създава дупки.

12. Каква е проводимостта на чист (собствен) полупроводник?

    • Само електронна
    • Електронно-дупчеста
    • Само дупчеста
    • Йонна

    Отговор: Електронно-дупчеста

    В чистия полупроводник токът се пренася от свободни електрони и от равен брой дупки.

13. Кое е основното свойство на p-n прехода, използвано в диода?

    • Пропуска ток практически само в една посока
    • Има нулево съпротивление при ниска температура
    • Излъчва звук при протичане на ток
    • Усилва тока многократно

    Отговор: Пропуска ток практически само в една посока

    В права посока съпротивлението е малко, в обратна е много голямо, затова диодът изправя променлив ток.

14. Как трябва да се включи диодът, за да пропуска ток (право включване)?

    • p-областта към отрицателния полюс
    • p-областта към положителния полюс, n-областта към отрицателния
    • И двете области към положителния полюс
    • Посоката на включване няма значение

    Отговор: p-областта към положителния полюс, n-областта към отрицателния

    При право включване външното поле намалява запиращия слой на p-n прехода и през него тече ток.

15. Как се нарича полупроводниковият уред с три области (n-p-n или p-n-p), използван за усилване и превключване?

    • Диод
    • Фоторезистор
    • Транзистор
    • Термистор

    Отговор: Транзистор

    Транзисторът има два p-n прехода и три извода; той е основа на съвременната електроника.

Финален въпрос