Fysiki G Gymnasiou

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2.

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2.2. ............................................................................................ 39

2.3. .............................................................................................. 43

2.4. ........ 48

2.5. 52

3.

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3.1. ........................................ 65

3.2. .......................................... 72

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3.4. .................................................................... 76

3.5. ...................................... 78

3.6. ................................................ 79

22

4.

................................................................................................ 89

4.1. ........................................................................................................ 89

4.2. .................................................. 91

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5.

5

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5.1. ................................................................................................ 98

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5.3. .............................................................. 101

5.4. .................................................................................................................... 104

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33 6.

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6.2. .......................................................................................... 118

7.

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7.1. ........................................................................................ 128

7.2. : ........................................................................ 131

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8.

8.1. ........................................................................................ 141

8.2. .......................................................... 144

8.3. .......................................................................................... 147

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9.

: ........................ 155

9.1. .............................................................. 156

9.2. .................................................................................................... 157

9.3. .............................................................................. 159

44 10.

: ................................................ 167

10.1. .................................................................................. 167

10.2. .................................................................................................... 169

10.3. ................................................................ 172

11.

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11.1. .............................................................. 177

11.2. .............................................................................................. 178

11.3. ............................................................................................ 180

6

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8

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11

11

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16 (William Gilbert), ( 1.2), - . - . - - .

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1.1

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14

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1 C ( ) 1 C=10-6 C

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q=q1+q2=(+4 nC)+(-3 nC)=1 nC

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22

1.29 (Coulomb, 1736-1806)

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1.30

F, 2 F/4=F/22 3 F/9=F/32.

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1.34

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1.35 (Faraday, 1791-1867)

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25

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26

1.3

1 C, N/C 1 C, N/C

310-6 103

10-2 () 104

10-1 Van der Graaff 2106

3 3106

10 5106

30 cm 15 107

30 cm 90 61011

102 1014

() 150 21021

30 cm 250

1.39 () () . . () - - .

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32

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1 Coulomb=1 Ampere 1 second 1 C=1 A 1 s

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, 1,5 V ( 2.18) 4,5 V, - ( 2.19).

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, 2.19, . -

111

VJC

=11

1Volt

JouleCoulomb

=

VE

q

=

2

41

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2.19. , .

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VE

= q

42

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, 2.23. . , , .

2.3

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44

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111

= VA

11

1Ohm

VoltAmpere

=

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45

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, - .

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2.28 () () .

2.1

V/I

V I

(Volt) (mA)

0 0 1,5 7,5 2003,0 15,0 2004,5 22,5 2006,5 30,0 2007,5 37,5 2009,0 45,0 200

VoltA

==

R V

I=

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46

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() ,

-

.

- :

(2.6)

R , - .

. 2.6, , m m2, m. , .

, , 20C

R

A= l

2.36 () .

2.37 .

- .

.

. - .

- -.

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kef02.qxd 10-09-2007 16:03 49

. - - . . ( 2.37). (100C ) :

=0(1+) (2.7)

0 0 C - . . 1/273C.

, - ( ), - . - , . -.

, - -

R=R0(1+), (2.8)

R0 0C R .

;

, . - - ( 2.38) , - , . -.

- ( 2.39). . -.

50

2.38 - . - .

2.39

) - () . ) - .

2.2

m

1,47x10-8

1,72x10-8

2,63x10-8

20x10-8

100x10-8

3,5x10-5

2.300

2x105

1081011

10101014

PVC 1014

kef02.qxd 10-09-2007 16:03 50

;

- . - - , . - , -, ( 2.39).

;

2.40 ( 2.40). . , - . , , .

:

, R - ( 2.40). (2.40). - .

2.41 - . ( ) . . , , ( 2.41).

- RA ( 2.41). V RA:

V = IRA (2.9)

, .

IVR

=

2

51

2.41() , . () .

2.40() . () . () . -, .

kef02.qxd 10-09-2007 16:03 51

52

2.42 .

2.43() . () .

2.5

() (), ( ) ( 2.42). - . , . , . , .

-. - . - .

. . , - . . , - . - - . , .

2.43 2.43 - (). - . - :

I = I1 = I2 (2.10)

- ;

- . , . -

kef02.qxd 10-09-2007 16:03 52

, , . .

- ( 2.44) . VA VA V ( 2.44) :

V = VA + V (2.11)

;

- : . - . ( 2.44), - . VA. - , -. :

= + (2.12)

- . , - - . - .

2.45 . - -. . . , , . - . -, .

-

2

53

2.44() , . () .

4,5 Volt

2,5 Volt. To -

. .

;

.

.

2.45 .

kef02.qxd 10-09-2007 16:03 53

( 2.46). :

. - (VA).

. (I) (I1 I2) 1 2 (2.46). :

I = I1 + I2 (2.13)

;

. . - - . - (I) (I1 I2) .

. R1 R2, : (- 2.47) ( 2.47).

- - ( 2.48). () . - ( ) ( 2.48).

V, I. - R , V, - I ( 2.48). R (). , - :

(2.14)

V I

RVI

=

54

2.46 2.45 .

2.47() : . () - : .

2.48 () .

kef02.qxd 10-09-2007 16:03 54

( 2.48). -. : .

2.49. I, . - - - :

VAB = VA + VB (2.15)

R1 R2 :

VA = IR1 (2.16)

VB = IR2 (2.17)

(R) - I, - VAB (- 2.49). , , :

VA=IR (2.18)

VAB, VA VB (2.15) (2.16), (2.17) (2.18), :

IR = IR1 + IR2

R = R1 + R2 (2.19)

(2.19) . - .

2.50. , - (V). , 1 2 - :

= 1 + 2 (2.20)

-

2

55

2.49() . () -.

2.50() . () -.

kef02.qxd 10-09-2007 16:03 55

, - (R) :

(2.21)

(2.21) - . (2.20) (2.21), - :

(2.22)

(2.22) , , . .

1 1 1

1 2R R R= +

VR

VR

VR

AB AB AB= +1 2

7( )

IVR

IVR

IVR

AB AB AB1

12

2

= = =, ,

56

2.1

1 2 .K , 0,2 . 20 40 , :

) V1 V2 V ;

) -;

1: ( ).

2: - (, -) ( ).

3: . R1 R2 .

=0,2 .

:

1 2

V1=IR1, V1=(0,2 A)(20 )=4 V, V2=R2, V2=(0,2 )(40 )=8 V,

: V1=4 V : V2=8 V

1: R1=20 T 1: V1

2: R2=40 2: V2 V= IR

V=V1 + V2 : =0,2 : V

: R

4,5 Volt

3,6 Volt. - .

- - ;

.

-.

kef02.qxd 10-09-2007 16:03 56

2

57

4: ( ).

R1 R2 . :

R=R1+R2 R=(20 ) + (40 )=60 : R=60 .

: (V) :

1. : (V) V V:

V=V + V V=(4 V) + (8 V) V=12 V.

2. : :

V=IR V=(0,2 )(60 ) V=12 V.

2.2

1 2 - . K , V - 12 V. 20 40 , :

) I1, I2 I ;

) ;

1: ( ).

2: - , ( ).

3: . R1 R2 .

,

(V).

:

1 2

, ,

: 1=0,6 : 2=0,2

=1 + 2 =0,6 + 0,2 .

=0,8

IV

21260

=

IVR2 2

=IV

11220

=

IVR1 1

=

1: R1=20 1: 1

2: R2=60 2: 2

I = I1+I2: V=12 V : R

IVR

=

()

()

kef02.qxd 10-09-2007 16:03 57

58

4: -

( ).

R1 R2 . -

:

R=15 .

: -

.

R=15 . R

V=

120 8,

RV

IAB=

1 60 2020 60R

=+

( ) ( )

1 120

160R

= +

1 1 1

1 2R R R= +

()

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1. :

. ........................ ........................ ................. -

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. ............... (I)

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................

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. ............... ............... (V)

............... (E)

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............... , ...............

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2

59

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. ............... (R) ............... ............... (V)

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. (I) ............... -

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. VA ................. VA V . ............................. .......................

. (I) - .................. ............... (I1 I2) .................... - . ............... ................. ....................

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4. . -. - , -, , , -.

5. , , , -, . , , . - .

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........

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60

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. , .

. , - .

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9. . . ;

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. R1 R2 .

. R2 R3 .

. R3 R4 .

. R2 R3 R4.

. R1 R2, R3 R4.

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2

61

. R1 - R2.

. R2 R3 R4.

. R3 R4 .

. R1 R2 R3.

. (, ) - R1 R2.

.

11. , R1 R2, . - . () . ; .

12. R1 R2, . - . () ; - ; ; - .

1. 320 . - ; - e=1,6x10-19 C.

2. , , . 9 V. =1,5 .

. ;

. ;

. -;

3. .. 12 V, . - 4 kC 30 kC, - .

4. 50 . . . 5 V.

. .

.

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62

5. - . - . - () . - 1. - ; .

6. 47,1 m 2 mm. - 2.2 50.

7. 4 15 m . 0,25 . , - 2.2 50.

8. . - 1 mA . , - . ;

9. , , , R1=40 R2=60 , . - . V=6 V. :

.

. R1. R2. V1 V2.

10. , , R1=60 R2=30 . - . =0,3 .

. ;

. - .

. - ;

1

(Volt) (m)

2 30

4 40

6 35

8 47

10 61

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2

63

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. , (, ,..).

- - (.. ).

( ) (q) .

- .

, , - . .

: .

, , .

.

. .

. - .

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65

33

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3.2 ,.

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- . - - .

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() , , ,, . - , , ,, .. .

3.1

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- ;

, . - - . . - .

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- . , . .

;

(Q) (t) (m) (). :

Q=c m

( ), m cJ

kg C=

4 200.

66

3.3 , - .

3.4 (Joule, 1818-1889)

, . . .

3.5 .

kef03.qxd 10-09-2007 16:10 66

kg

(C).

.

:

. - ;

t - R () - ( 3.1). ( 3.6). - :

(2 ), (4 Q=22Q). (3 I), - (9 Q=32Q) ...

(Q) .

. , - ;

. , ;

( 3.7, 3.8). ( 3.1 3.1). :

- , ( 3.7, 3.1).

(- 3.8, 3.1).

3

67

3.6 - .

3.7 , - , - .

3.8 , - .

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, - :

- R, - I Q t :. I -

,. R ,. t

.

: - (Q), (I), (R) (t);

. 2.3 :

E = V q (3.1)

, Q=E, - 3.1 :

Q=(I R) ( I t ) Q=I 2 R t (3.2)

S.I., Q J (), I , R t s. 3.9 - .

; -

68

3.9 () , () () .

3.1

3.1 I, t

R

2R 2

3.1 I, R

t

2t 2

3.1 R, t

2I 4

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;

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( ) ( ) ( 3.10). . .

- , . . , - .

- . , - . -, , .

, . , - , - , - () . . - . - .

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. :

1.

, .

3

69

3.10 . . .

3.11 .

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. , - , - .

- . ( 2.000C) . - , . - , - , . -, - - ( 3.11).

2.

- ( 3.12, 3.13). , - .

3.

,

, -

.

. ,

(R) ,

(I)

.

- ( ). - -.

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IVR

=

70

3.14 . , - .

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3.13 . - . - , - .

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- . - , .3.2 -

3

71

.

4,5 V . ;

3.1

. , m=0,2 kg. R=8,4 . - : =2 . t=0, 18C. - - t=2 min;

:

1: : : =21.

2: :

Joule: Q=I2R t Q=228,4120 J Q=4.032 J

: Q=c m , ,

: 2=1+ 2=18C + 4,8C 2=22,8C

= 4 8, C = =

40324200 0 2

4 8,

, ,C C =

Q

c m

cJ

kg C=

4 200.

: m=0,2 kg :

: R=8,4 . : 2 Q=c m

: =2 . Joule:

: t=2 min Q=2R t

E :

: 1=18C

cJ

kg C=

4 200.

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72

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3.16 - . .

3.17 .

3.2

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. . - - . . - . - . - -, ( 3.15). , . .

, - - ( 3.16). . -. - ( ). - , - ( 3.17). . , . - - . - 3.15 . - .

, , , .

, .

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, ( 3.18). - . - . ; - . , , . - .

3.3

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1820 - . ( 3.20) - , , : . .

( 3.26) - -. - - .

3

73

3.19 .

3.18 . . - .

. - . -, 1886 !

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, , . - . - .

, , . (- 3.22). . , . , . , , , ( 3.23).

: . ' - .

-

74

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- -.

3.22 .

3.23 . -. .

3.21 , ( -). , .

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3

75

3.24 .

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( 3.26) - , , . - , - .

( 3.27). . . - .

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3.4

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- ( 3.28).

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76

3.27 . - .

3.28

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3.26 (1775-1836)

. , - . . , , - .

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. , ;

- 19 . . - - . - (). -. .

1831 , , ( 3.30,). .

- ( 3.31). - .

3

77

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3.31

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3.29 .

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3.5

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- . : -, . .

. 0,1 -. 0,02 - . , , . . 0,1 - ( 3.2).

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78

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(Faraday) 1856 . - - ( ).

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.

;

.

220 Volt.

( - ) -;

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220 V 0,011 11 mA. , 10 V . - .

220 V - . , . 40 V .

3.6

. , , - 3.32, - , -

3

79

3.2

0-1 mA

1-8 mA

8-15 mA

1020 mA . .

2050 mA

50100 mA

. , , , - . - 0,1 V.

. , - , -. .

. - , - .

. .

.

3.32 - . - .

kef03.qxd 10-09-2007 16:11 79

. - .

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=V ( I t ) E=V I t (3.3)

(V) - () , (I) - (t).

3.3 . - , , -, ..

, -, (S.I.) (1 J).

3.3 V=1 V, I=1 A t=1 s -/ 1 1 V:

=(1 V)(1 A)(1 s)=1 J

1 1 J 1 s 1 V.

, , .

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80

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:

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. - .

. .

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(V) (I) (m) (t)

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,

-

. -

3.3 ,

(3.4)

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, , V=1 Volt =1 , 3.3 :

P=(1 V)(1 )=1 W

1 - 1 V 1 W. - 100 g 1 m .

. ;

. . 3.33. . - .

, :

E= t

W s, J. . (: 1 kW h). 1 kW (1000 W) . 100 W 10 - 1 kWh. - .

P V I =

PV I t

t=

//

PE

t=

3

81

3.33 . - - 1.000 J;

; ;

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82

: . . . . ( ).

- .

, .

W

h

( 600

)

1.500

2.500

500

150

3.500

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. ................... R, ...................................... (I) ............................. Q - t ............................. i) ................................... .................. (I) , ii) ...........................(R) iii) .................. (t) ................. .

. ................ ................ . ................. ................ .......................... . ................ -. , ................ . .

, .

2. :

. ................ ................ ................ . ................ ................

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3

83

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. ................ ...................... -. ................ .................. ........................... .......................

. .................. ......................

3. : ...................... ....................... ...................... (V) () -, ....................... (I) .................... .......................... ................................................. (t). ........................... .

:

4. . i. .

, . 1 , 20C 22C .

. 20C 28C.

. 2 , 20C 24C.

. 1 , 20C 24C.

. 0,5 , 20C 24C.

ii. , , :

. .

. .

. .

. .

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84

5. . 30 J. - , - ;

6. ;

7. . 5 V, - 0,1 . :

. 0,5 W.

. 0,5 W.

. - .

. 0,5 J .

. 30 J.

8. .

9. - 1 5 .

10. ; .

: .

1 12 V, 30 W. ; 12 V, - ;

2. , , - (12 V, 6 W), (12 V, 30 W) (12 V, 24 W) . - 12 V, - ; ;

3. 6 V 6 . . . . ; . ; . ; . , - ; . - , ;

cJ

kg C=

4 200.

kef03.qxd 10-09-2007 16:11 84

3

85

4. R=12 , V=6 V, , 0,1 kg - 18C.

. .

. .

. 15C 25C;

5. ( 3.13, . 70) 10 kg, 60 , 4 .

. - 2 min.

. 70% - , - 2 min.

6. R1=20 R2=40 . - , 12 V. . ; . - . . - - . . - . . - .

7. , . - . - .

. .

. =0,5 , .

. 6 V, .

. - , 1 kg 15 m; (g=10 m/s2)

8. 12 V, - 2 . 1.000 J.

. .

. .

. .

. .

9. 120 V 600 W, . 80% - . , :

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86

. .

. .

. .

. .

. .

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. .

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. 10 V, -; ; - ; ().

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, , : , . .

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- .

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89

44

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4.2 , .

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, . , ( 4.2).

4.1

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- . , .

, , - . H -. (4.5). - , .

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Fysiki G Gymnasiou