Electric Current (LAQs)
Physical Science | 9. Electric Current – LAQs:
Welcome to LAQs in Chapter 9: Electric Current. This page contains the most Important FAQs for Long Answer Questions in this Chapter. Each answer is provided in simple English, with a Telugu explanation, and formatted according to the exam style. This will support your preparation and help you secure top marks in your exams.
LAQ-1 : Explain Kirchhoff’s laws with examples.
For Backbenchers 😎
Imagine you’re dealing with a bunch of wires and electronic components like batteries and resistors in a circuit. Kirchhoff’s laws are like the rules that help you understand how everything works together.
- Kirchhoff’s Current Law (KCL):
- This law is about the flow of electric current in a junction or a point where wires come together.
- It says that the total amount of electric current going into that point must be equal to the total amount of current coming out. So, if 3 currents go in, 3 currents come out.
- It’s basically saying that you can’t create or destroy electric current; it has to balance out.
- Kirchhoff’s Voltage Law (KVL):
- This law is about the voltages (which are like electrical pressures) in a closed loop or a path in the circuit.
- It says that if you add up all the voltages in a closed loop, the total should always be zero.
- This law is based on the idea that energy is always conserved. So, if you put energy into the loop (like from a battery), you should get that same amount of energy back from the components in the loop.
In simple terms, these laws are like the “traffic rules” for electricity. KCL makes sure that electric current behaves properly at junctions, and KVL makes sure that energy is used and distributed correctly in a closed path. These laws are super important when you’re working with circuits, whether it’s regular electricity or more complex stuff like AC (alternating current) and DC (direct current).
మన తెలుగులో
మీరు ఒక సర్క్యూట్లో బ్యాటరీలు మరియు రెసిస్టర్లు వంటి వైర్లు మరియు ఎలక్ట్రానిక్ భాగాల సమూహంతో వ్యవహరిస్తున్నారని ఊహించుకోండి. Kirchhoff చట్టాలు అన్నీ కలిసి ఎలా పనిచేస్తాయో అర్థం చేసుకోవడానికి మీకు సహాయపడే నియమాల లాంటివి.
- కిర్చోఫ్ యొక్క ప్రస్తుత చట్టం (KCL):
- ఈ చట్టం ఒక జంక్షన్ లేదా వైర్లు కలిసే ప్రదేశంలో విద్యుత్ ప్రవాహానికి సంబంధించినది.
- ఆ బిందువులోకి వెళ్లే మొత్తం విద్యుత్ కరెంట్ బయటకు వచ్చే మొత్తం కరెంట్ మొత్తానికి సమానంగా ఉండాలి అని చెప్పింది. కాబట్టి, 3 కరెంట్లు లోపలికి వెళితే, 3 కరెంట్లు బయటకు వస్తాయి.
- మీరు విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సృష్టించలేరు లేదా నాశనం చేయలేరు అని ఇది ప్రాథమికంగా చెబుతోంది; అది బ్యాలెన్స్ చేయాలి.
ఉదాహరణ: మీరు ఒక జంక్షన్లోకి వెళ్లే 3 కరెంట్లు (వాటిని I1, I2 మరియు I3 అని పిలుద్దాం) మరియు 2 కరెంట్లు (I4 మరియు I5) బయటకు వస్తే, KCL ప్రకారం: I1 + I2 + I3 = I4 + I5.
- కిర్చోఫ్ యొక్క వోల్టేజ్ లా (KVL):
- ఈ చట్టం ఒక క్లోజ్డ్ లూప్ లేదా సర్క్యూట్లోని మార్గంలో వోల్టేజ్ల గురించి (విద్యుత్ ఒత్తిడి వంటివి).
- మీరు ఒక క్లోజ్డ్ లూప్లో అన్ని వోల్టేజ్లను జోడిస్తే, మొత్తం ఎల్లప్పుడూ సున్నాగా ఉండాలి.
- ఈ చట్టం శక్తి ఎల్లప్పుడూ సంరక్షించబడుతుందనే ఆలోచనపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కాబట్టి, మీరు లూప్లో శక్తిని (బ్యాటరీ నుండి లాగా) ఉంచినట్లయితే, మీరు లూప్లోని భాగాల నుండి అదే శక్తిని తిరిగి పొందాలి.
ఉదాహరణ: మీరు ఒక లూప్లో 9 వోల్ట్లు మరియు రెండు రెసిస్టర్లు (R1 మరియు R2) ఉన్న బ్యాటరీని కలిగి ఉంటే మరియు R1 అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ 3 వోల్ట్లు మరియు R2 అంతటా 6 వోల్ట్లు అయితే, KVL ప్రకారం: 9V (బ్యాటరీ నుండి) – 3V (R1 అంతటా) – 6V (R2 అంతటా) 0కి సమానంగా ఉండాలి.
సరళంగా చెప్పాలంటే, ఈ చట్టాలు విద్యుత్ కోసం “ట్రాఫిక్ నియమాలు” వంటివి. KCL జంక్షన్ల వద్ద విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సరిగ్గా ప్రవర్తించేలా చేస్తుంది మరియు KVL ఒక క్లోజ్డ్ పాత్లో శక్తి సరిగ్గా ఉపయోగించబడుతుందని మరియు పంపిణీ చేయబడుతుందని నిర్ధారిస్తుంది. మీరు సాధారణ విద్యుత్తు లేదా AC (ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్) మరియు DC (డైరెక్ట్ కరెంట్) వంటి క్లిష్టమైన అంశాలు అయినా మీరు సర్క్యూట్లతో పని చేస్తున్నప్పుడు ఈ చట్టాలు చాలా ముఖ్యమైనవి.
Introduction
Kirchhoff’s laws provide a comprehensive description of the relationship between current and voltage in an electrical circuit, which is critical for analyzing and designing complex circuits.
Kirchhoff’s Current Law (KCL) or Junction Law:
- Statement:
The algebraic sum of currents entering a junction (or node) in a circuit is always zero. This is based on the principle of conservation of electric charge. - Mathematically:
$$\sum I_{\text{in}} = \sum I_{\text{out}}$$ - Example:
Consider a junction where three wires meet. If currents I1, I2, and I3 are entering the junction and currents I4 and I5 are leaving the junction, according to KCL: I1 + I2 + I3 = I4 + I5
Kirchhoff’s Voltage Law (KVL) or Loop Law:
- Statement:
The algebraic sum of all voltages (potential differences) in a closed loop or mesh in a circuit is always zero. This is based on the principle of conservation of energy. - Mathematically:
$$\sum V = 0$$ - Example:
Consider a simple circuit loop containing a battery of 9V and two resistors R1 and R2. If the voltage drop across R1 is 3V and across R2 is 6V, according to KVL:
$$V_{\text{battery}} – V_{R1} – V_{R2} = 0$$
or
$$9V – 3V – 6V = 0$$
Summary
Kirchhoff’s laws are fundamental for circuit analysis. The Current Law ensures that current is conserved at any junction in a circuit, reflecting the conservation of electric charge. The Voltage Law ensures that energy is conserved in any closed loop, indicating that the energy supplied to the loop is equal to the energy taken from the loop. These laws are applicable to both AC and DC circuits and are foundational for electrical engineering studies.
LAQ-2 : Mention the required material in the experiment to verify Ohm’s law and write the experimental procedure.
For Backbenchers 😎
Introduction:
This experiment is all about understanding how voltage (V) and current (I) relate to each other in different materials. Some materials will keep the same ratio of V to I, while others won’t.
Materials Needed:
You’ll need some tools for this experiment: an ammeter (measures current), a voltmeter (measures voltage), five 1.5V batteries, wires that conduct electricity, a 10cm iron or manganin spoke (a type of metal), a switch or key, and a Light Emitting Diode (LED).
Testing with Iron Spoke:
- Set Up: Set up your circuit as instructed.
- Circuit Completion: Make the circuit complete using the iron spoke.
- Recording Readings: Note down the current and voltage readings from the ammeter and voltmeter.
- Adding Batteries: Add two batteries to the circuit and note the new readings.
- Continuous Addition and Notation: Keep adding batteries one by one, and each time, note the readings.
- Ratio Calculation: Calculate the V/I ratio for each set of readings.
Observation with Iron Spoke: For the iron spoke, you’ll notice that the V/I ratio stays the same. This means that there is a direct relationship between the voltage and current when you use the iron spoke.
Testing with LED:
- Replace with LED: Now, replace the iron spoke with the LED in the circuit.
- Repeat Process: Go through the same steps as before, noting the readings as you add each battery.
- Ratio Calculation with LED: Calculate the V/I ratio for each set of readings with the LED.
Observation with LED: With the LED, you’ll see that the V/I ratio doesn’t stay the same. It changes as you add more batteries. This shows that different materials, like the LED, don’t have a consistent V/I ratio.
Results:
- For the iron spoke, there’s a direct relationship between voltage and current, as long as the temperature stays the same.
- But with the LED, the V/I ratio isn’t consistent.
Summary:
In a nutshell, this experiment teaches us that the relationship between voltage and current isn’t the same for all materials. Some materials, like the iron spoke, keep a steady V/I ratio, but others, like the LED, don’t. This suggests that only specific materials maintain a consistent V/I ratio, and it depends on the material itself and the temperature.
మన తెలుగులో
పరిచయం:
ఈ ప్రయోగం వోల్టేజ్ (V) మరియు కరెంట్ (I) వేర్వేరు పదార్థాలలో ఒకదానితో ఒకటి ఎలా సంబంధం కలిగి ఉన్నాయో అర్థం చేసుకోవడం. కొన్ని పదార్థాలు V మరియు I యొక్క అదే నిష్పత్తిని కలిగి ఉంటాయి, మరికొన్ని అలా చేయవు.
కావలసిన పదార్థాలు:
ఈ ప్రయోగం కోసం మీకు కొన్ని సాధనాలు అవసరం: ఒక అమ్మీటర్ (కరెంట్ను కొలుస్తుంది), వోల్టమీటర్ (వోల్టేజీని కొలుస్తుంది), ఐదు 1.5V బ్యాటరీలు, విద్యుత్ను నిర్వహించే వైర్లు, 10cm ఇనుము లేదా మాంగనిన్ స్పోక్ (ఒక రకమైన మెటల్), ఒక స్విచ్ లేదా కీ, మరియు లైట్ ఎమిటింగ్ డయోడ్ (LED).
ఐరన్ స్పోక్తో పరీక్ష:
- సెటప్ చేయండి: సూచించిన విధంగా మీ సర్క్యూట్ను సెటప్ చేయండి.
- సర్క్యూట్ పూర్తి: ఐరన్ స్పోక్ ఉపయోగించి సర్క్యూట్ పూర్తి చేయండి.
- రికార్డింగ్ రీడింగ్లు: అమ్మీటర్ మరియు వోల్టమీటర్ నుండి కరెంట్ మరియు వోల్టేజ్ రీడింగ్లను గమనించండి.
- బ్యాటరీలను కలుపుతోంది: సర్క్యూట్కు రెండు బ్యాటరీలను జోడించి, కొత్త రీడింగులను గమనించండి.
- నిరంతర జోడింపు మరియు సంజ్ఞామానం: బ్యాటరీలను ఒక్కొక్కటిగా జోడించడం కొనసాగించండి మరియు ప్రతిసారీ, రీడింగ్లను గమనించండి.
- నిష్పత్తి గణన: ప్రతి సెట్ రీడింగ్ల కోసం V/I నిష్పత్తిని లెక్కించండి.
ఐరన్ స్పోక్తో పరిశీలన: ఐరన్ స్పోక్ కోసం, V/I నిష్పత్తి అలాగే ఉంటుందని మీరు గమనించవచ్చు. మీరు ఇనుము స్పోక్ను ఉపయోగించినప్పుడు వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ మధ్య ప్రత్యక్ష సంబంధం ఉందని దీని అర్థం.
LED తో పరీక్ష:
- LEDతో భర్తీ చేయండి: ఇప్పుడు, సర్క్యూట్లోని LEDతో ఐరన్ స్పోక్ను భర్తీ చేయండి.
- రిపీట్ ప్రాసెస్: మీరు ప్రతి బ్యాటరీని జోడించేటప్పుడు రీడింగ్లను గమనించడం ద్వారా మునుపటి దశలను అనుసరించండి.
- LEDతో నిష్పత్తి గణన: LEDతో ప్రతి రీడింగ్ల కోసం V/I నిష్పత్తిని లెక్కించండి.
LEDతో పరిశీలన: LEDతో, V/I నిష్పత్తి ఒకేలా ఉండదని మీరు చూస్తారు. మీరు మరిన్ని బ్యాటరీలను జోడించినప్పుడు ఇది మారుతుంది. LED వంటి విభిన్న పదార్థాలు స్థిరమైన V/I నిష్పత్తిని కలిగి లేవని ఇది చూపిస్తుంది.
ఫలితాలు:
- ఐరన్ స్పోక్ కోసం, ఉష్ణోగ్రత ఒకే విధంగా ఉన్నంత వరకు వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ మధ్య ప్రత్యక్ష సంబంధం ఉంటుంది.
- కానీ LED తో, V/I నిష్పత్తి స్థిరంగా లేదు.
సారాంశం:
క్లుప్తంగా, వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ మధ్య సంబంధం అన్ని పదార్థాలకు ఒకేలా ఉండదని ఈ ప్రయోగం మనకు బోధిస్తుంది. ఐరన్ స్పోక్ వంటి కొన్ని పదార్థాలు స్థిరమైన V/I నిష్పత్తిని కలిగి ఉంటాయి, కానీ LED వంటి మరికొన్ని అలా చేయవు. నిర్దిష్ట పదార్థాలు మాత్రమే స్థిరమైన V/I నిష్పత్తిని నిర్వహిస్తాయని ఇది సూచిస్తుంది మరియు ఇది పదార్థం మరియు ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
Introduction
This experiment aims to show how the ratio between voltage (V) and current (I) remains constant for certain materials, but not for others.
Materials Needed
- Ammeter
- Voltmeter
- Five 1.5 V dry cells or batteries
- Conducting wires
- An iron or manganin spoke (10 cm in length)
- Switch or key
- Light Emitting Diode (LED)
Testing with Iron Spoke
- Set Up: Set up the circuit as guided.
- Circuit Completion: Complete the circuit using the iron spoke.
- Recording Readings: Record the current and voltage readings from the ammeter and voltmeter.
- Adding Batteries: Add two batteries to the circuit and note the new readings.
- Continuous Addition and Notation: Continue adding more batteries, one by one, noting the readings each time.
- Ratio Calculation: Calculate the V/I ratio for each set of readings.
Observation with Iron Spoke
For the iron spoke, the V/I ratio remained stable, indicating a direct relationship between voltage and current.
Testing with LED
- Replace with LED: Replace the iron spoke with the LED in the circuit.
- Repeat Process: Repeat the same process as before, noting the readings as you add each battery.
- Ratio Calculation with LED: Calculate the V/I ratio for each set of readings with the LED.
Observation with LED
The V/I ratio did not stay the same with the LED, showing it varies for different materials.
Results
- With the iron spoke, there was a direct proportion between voltage and current, given that the temperature remained unchanged.
- For the LED, the V/I ratio wasn’t consistent.
Summary
The relationship between voltage and current is not the same for all materials. While some, like the iron spoke, maintain a constant V/I ratio, others, such as the LED, do not. This suggests that only specific materials have a steady V/I ratio at a consistent temperature.
LAQ-3 : List out the material required for the experiment “The effect of increasing of cross-section of a conductor upon its resistance” and write the experimental procedure.
For Backbenchers 😎
Introduction:
The goal of this experiment is to show how the thickness of a wire (its cross-sectional area) affects how easily electricity flows through it. We expect that when the wire is thicker, it will let electricity flow more easily, so its resistance will be lower.
Materials Needed:
You’ll need a few things for this experiment: an ammeter (to measure current), a switch, a battery, a conducting wire (a wire that conducts electricity), and some iron rods. These iron rods should all have the same length but different thicknesses (cross-sectional areas).
Experimental Procedure:
- Setting up the Circuit: First, set up the circuit as instructed. Make sure to connect one of the iron rods between points P and Q.
- Measurement: Turn on the circuit and measure how much current (electricity) flows through the iron rod using the ammeter. Write down this current value.
- Testing Different Rods: Now, replace the current iron rod with another one that has a different thickness (cross-sectional area). For each new rod you test, note down the current readings.
- Observation: When you test rods with larger cross-sectional areas (meaning they are thicker), you’ll see that more current flows through them. This suggests that the resistance of the rod is decreasing.
Results and Conclusion: The experiment shows that when you make the wire thicker (increase its cross-sectional area), the resistance of the wire goes down. This happens as long as the temperature and the length of the wire stay the same. We can express this relationship mathematically as:
$$Resistance (R) \propto \frac{1}{Cross-sectional Area (A)}$$
Summary:
In simple terms, the experiment teaches us that the resistance of a wire and its thickness (cross-sectional area) are connected. When the wire is thicker, it has less resistance, meaning electricity can flow through it more easily. This is an important concept for students learning about electricity and circuits.
మన తెలుగులో
పరిచయం:
వైర్ యొక్క మందం (దాని క్రాస్-సెక్షనల్ ప్రాంతం) దాని ద్వారా విద్యుత్తు ఎంత సులభంగా ప్రవహిస్తుందో ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందో చూపించడం ఈ ప్రయోగం యొక్క లక్ష్యం. వైర్ మందంగా ఉన్నప్పుడు, అది విద్యుత్తును మరింత సులభంగా ప్రవహిస్తుంది, కాబట్టి దాని నిరోధకత తక్కువగా ఉంటుంది.
కావలసిన పదార్థాలు:
ఈ ప్రయోగం కోసం మీకు కొన్ని విషయాలు అవసరం: ఒక అమ్మీటర్ (కరెంట్ని కొలవడానికి), ఒక స్విచ్, బ్యాటరీ, కండక్టింగ్ వైర్ (విద్యుత్ను ప్రసరించే వైర్) మరియు కొన్ని ఇనుప కడ్డీలు. ఈ ఇనుప కడ్డీలు అన్నింటికీ ఒకే పొడవు కలిగి ఉండాలి కానీ వివిధ మందాలు (క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతాలు) కలిగి ఉండాలి.
ప్రయోగాత్మక విధానం:
- సర్క్యూట్ను సెటప్ చేయడం: ముందుగా, సూచించిన విధంగా సర్క్యూట్ను సెటప్ చేయండి. P మరియు Q పాయింట్ల మధ్య ఇనుప కడ్డీలలో ఒకదానిని కనెక్ట్ చేసినట్లు నిర్ధారించుకోండి.
- కొలత: సర్క్యూట్ను ఆన్ చేసి, అమ్మీటర్ని ఉపయోగించి ఇనుప కడ్డీ ద్వారా ఎంత కరెంట్ (విద్యుత్) ప్రవహిస్తుందో కొలవండి. ఈ ప్రస్తుత విలువను వ్రాయండి.
- వేర్వేరు రాడ్లను పరీక్షించడం: ఇప్పుడు, ప్రస్తుత ఇనుప కడ్డీని వేరొక మందం (క్రాస్ సెక్షనల్ ఏరియా) కలిగి ఉన్న మరొకదానితో భర్తీ చేయండి. మీరు పరీక్షించే ప్రతి కొత్త రాడ్ కోసం, ప్రస్తుత రీడింగ్లను గమనించండి.
- పరిశీలన: మీరు పెద్ద క్రాస్-సెక్షనల్ ప్రాంతాలతో (అంటే అవి మందంగా ఉంటాయి) రాడ్లను పరీక్షించినప్పుడు, వాటి ద్వారా ఎక్కువ కరెంట్ ప్రవహించడాన్ని మీరు చూస్తారు. రాడ్ యొక్క ప్రతిఘటన తగ్గుతోందని ఇది సూచిస్తుంది.
ఫలితాలు మరియు ముగింపు: మీరు వైర్ను మందంగా చేసినప్పుడు (దాని క్రాస్-సెక్షనల్ ప్రాంతాన్ని పెంచండి), వైర్ యొక్క నిరోధకత తగ్గుతుందని ప్రయోగం చూపిస్తుంది. ఉష్ణోగ్రత మరియు వైర్ యొక్క పొడవు ఒకే విధంగా ఉన్నంత వరకు ఇది జరుగుతుంది. మేము ఈ సంబంధాన్ని గణితశాస్త్రంలో ఇలా వ్యక్తీకరించవచ్చు:
$$Resistance (R) \propto \frac{1}{Cross-sectional Area (A)}$$
సారాంశం:
సరళంగా చెప్పాలంటే, వైర్ యొక్క ప్రతిఘటన మరియు దాని మందం (క్రాస్ సెక్షనల్ ఏరియా) అనుసంధానించబడిందని ప్రయోగం మనకు బోధిస్తుంది. వైర్ మందంగా ఉన్నప్పుడు, అది తక్కువ ప్రతిఘటనను కలిగి ఉంటుంది, అంటే విద్యుత్తు దాని ద్వారా సులభంగా ప్రవహిస్తుంది. విద్యుత్ మరియు సర్క్యూట్ల గురించి నేర్చుకునే విద్యార్థులకు ఇది ఒక ముఖ్యమైన అంశం.
Introduction
This experiment aims to demonstrate the relationship between the resistance of a conductor and its cross-sectional area. It is believed that as the cross-sectional area of a conductor increases, its resistance decreases.
Materials Needed
- Ammeter
- Key or switch
- Battery
- Conducting wire
- Iron rods (All should be of equal length but different cross-sectional areas)
Experimental Procedure
- Setting up the Circuit:
Assemble the circuit as instructed, ensuring one of the iron rods is connected between points P and Q. - Measurement:
Activate the circuit and measure the current flowing through the iron rod using the ammeter. Record this current value. - Testing Different Rods:
Replace the current iron rod with another one, having a different cross-sectional area. Note down the current readings for each rod you test. - Observation:
As you test rods with larger cross-sectional areas, you will notice that more current flows through them. This implies the rod’s resistance is decreasing.
Results and Conclusion
The experiment confirms that the resistance of a conductor decreases as its cross-sectional area increases, given that the temperature and the length of the conductor remain constant. Mathematically, this can be expressed as
$$R \propto \frac{1}{A}$$
Summary
A conductor’s resistance and its cross-sectional area are inversely related. For students studying this topic, it’s crucial to understand this relationship as it plays a fundamental role in electronics and electrical circuits.
LAQ-4 : 12 V battery is connected in a circuit and to this 4Ω, 12Ω resistors are connected in parallel, 3Ω resistor is connected in series to this agreement. Draw the electric circuit from this information and find the current in the circuit.
For Backbenchers 😎
Introduction:
This exercise is all about setting up an electrical circuit using some specific components and figuring out how much electric current is flowing through it.
Materials and Setup:
You’ll need a 12-volt (12V) battery and three resistors with values of 4 ohms (4Ω), 12 ohms (12Ω), and 3 ohms (3Ω).
Circuit Diagram: Here’s how you set up the circuit:
- Connect the 4Ω and 12Ω resistors together so that they share the same starting and ending points. This is called connecting them in parallel.
- Then, connect the 3Ω resistor to this parallel setup. It’s connected in a series, which means one end of it connects to the endpoint of the parallel resistors, and the other end goes back to the battery.
Calculations:
- Calculating Equivalent Resistance for Parallel Configuration:
- We use this formula for resistors in parallel: 1 / R_parallel = 1 / R1 + 1 / R2
- Plugging in the values: 1 / R_parallel = 1 / 4 + 1 / 12
- Calculating Total Resistance of the Circuit:
- Since the 3Ω resistor is in series with the parallel combination, their resistances add up.
- Total Resistance, R_total = R_parallel + 3Ω
- Calculating the Current:
- We can use Ohm’s law for this: I (current) = V (voltage) / R (resistance)
- In this case, I = 12V (battery voltage) / R_total
Summary:
So, in this circuit, where a 12V battery is connected to a 4Ω and 12Ω resistor in parallel, and a 3Ω resistor in series, we can calculate the total current flowing through the circuit using the above steps. This helps us understand how electricity behaves in this specific setup.
మన తెలుగులో
పరిచయం:
ఈ వ్యాయామం కొన్ని నిర్దిష్ట భాగాలను ఉపయోగించి ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్ను సెటప్ చేయడం మరియు దాని ద్వారా ఎంత విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రవహిస్తుందో గుర్తించడం.
మెటీరియల్స్ మరియు సెటప్:
మీకు 12-వోల్ట్ (12V) బ్యాటరీ మరియు 4 ohms (4Ω), 12 ohms (12Ω) మరియు 3 ohms (3Ω) విలువలతో మూడు రెసిస్టర్లు అవసరం.
సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం: మీరు సర్క్యూట్ను ఎలా సెటప్ చేస్తారు:
- 4Ω మరియు 12Ω రెసిస్టర్లను కలిపి కనెక్ట్ చేయండి, తద్వారా అవి ఒకే ప్రారంభ మరియు ముగింపు పాయింట్లను పంచుకుంటాయి. వాటిని సమాంతరంగా కనెక్ట్ చేయడం అంటారు.
- అప్పుడు, 3Ω రెసిస్టర్ను ఈ సమాంతర సెటప్కు కనెక్ట్ చేయండి. ఇది శ్రేణిలో కనెక్ట్ చేయబడింది, అంటే దాని యొక్క ఒక చివర సమాంతర నిరోధకాల ముగింపు బిందువుకు కలుపుతుంది మరియు మరొక చివర బ్యాటరీకి తిరిగి వెళుతుంది.
లెక్కలు:
- సమాంతర కాన్ఫిగరేషన్ కోసం సమానమైన ప్రతిఘటనను గణిస్తోంది:
- మేము రెసిస్టర్ల కోసం సమాంతరంగా ఈ సూత్రాన్ని ఉపయోగిస్తాము: 1 / R_parallel = 1 / R1 + 1 / R2
- విలువలను పూరించడం: 1 / R_parallel = 1 / 4 + 1 / 12
- సర్క్యూట్ యొక్క మొత్తం నిరోధకతను గణించడం:
- 3Ω రెసిస్టర్ సమాంతర కలయికతో సిరీస్లో ఉన్నందున, వాటి ప్రతిఘటనలు జోడించబడతాయి.
- టోటల్ రెసిస్టెన్స్, R_total = R_parallel + 3Ω
- ప్రస్తుత గణన:
- దీని కోసం మనం ఓం నియమాన్ని ఉపయోగించవచ్చు: I (కరెంట్) = V (వోల్టేజ్) / R (నిరోధకత)
- ఈ సందర్భంలో, I = 12V (బ్యాటరీ వోల్టేజ్) / R_total
సారాంశం:
కాబట్టి, ఈ సర్క్యూట్లో, 12V బ్యాటరీ సమాంతరంగా 4Ω మరియు 12Ω రెసిస్టర్కి మరియు సిరీస్లో 3Ω రెసిస్టర్కి అనుసంధానించబడి ఉంటే, పై దశలను ఉపయోగించి సర్క్యూట్ ద్వారా ప్రవహించే మొత్తం కరెంట్ను మనం లెక్కించవచ్చు. ఈ నిర్దిష్ట సెటప్లో విద్యుత్ ఎలా ప్రవర్తిస్తుందో అర్థం చేసుకోవడానికి ఇది మాకు సహాయపడుతుంది.
Introduction
This exercise seeks to understand how to set up an electrical circuit based on the provided components and their configurations. We’ll also determine the current flowing in the circuit.
Materials and Setup
- A 12 V battery.
- Resistors of values: 4Ω, 12Ω, and 3Ω.
Circuit Diagram
- Begin with the 12 V battery.
- Connect the 4Ω and 12Ω resistors in parallel to the battery. This means their starting and ending points are directly connected.
- Next, connect the 3Ω resistor in series to this parallel configuration. This means one end is connected to the endpoint of the parallel resistors and the other end goes back to the battery.
Calculations
- Calculating Equivalent Resistance for Parallel Configuration:
- Formula for resistors in parallel: $$\frac{1}{R_{\text{parallel}}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}$$
- Plugging in the values: $$\frac{1}{R_{\text{parallel}}} = \frac{1}{4} + \frac{1}{12}$$
- Calculating Total Resistance of the Circuit:
- Since the 3Ω resistor is in series with the parallel combination, their resistances add up.
- Total Resistance, $$R_{\text{total}} = R_{\text{parallel}} + 3Ω$$
- Calculating the Current:
- Using Ohm’s law, $$I = \frac{V}{R_{\text{total}}}$$
Summary
In a circuit with a 12V battery connected to a 4Ω and 12Ω resistor in parallel, and a 3Ω resistor in series, the total current flowing through the circuit is calculated using the above steps.