background image

-

-

1

1

-

-

UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
ELECROMECHNICAL DEPARTMANT
SYSTEMS BRANCH

Dr. Sameir Abd Alkhalik Aziez

1.Give  the  dimensions  (units)  for  each  of  the  fallowing  quantities  :- rate  of

flow  of  charge ;  rate  of  loss  of  energy;  rate  of gain  of  energy;  rate  of  doing

work;  energy loss per unit charge;  energy gain per unit charge; work per unit

charge.

2. Find, the current resulting from the "steady flow of (a) 90 C in 6 s; (b) 900

C in 20 minutes; and (c) 4x10

23

electrons in 5 hours. (15 A, 0.75 A, 3.56 A)

3. The  current  through  a  given  section  is  steady  at 30 pA.  How  long  does  a

charge of 12 μC take to cross the section? (111 hours)

4. A light bulb draws a steady current of 0.5 A; what is the charge transported

through the bulb in 1 minute? (30 C)

5. A 2000 Kg lift rises 50 m in 25 s; what is the average power? (39.2 KW)

6. Find the voltage between points a and b if 24 J are required to move, from a

to b, a charge of (i) 3 C; (ii) -4 C;   (iii)   20 x 10

19

electrons.     (8 V, a low;

6 V, a high; 0.749 V, a high)

7. What  is  the current  drawn  by a 220  V,      60 W light bulb? What is  the

energy it consumes in 1 s? In 1 minute? In 1 hour?

(272.7 mA;   60 J;   3.6 KJ;   216 KJ)

FIRST YEAR ELECTROMECHNICAL
ENGINEERING
BASICS ELECRICAL ENGINEERING

Question Sheet (1)


background image

-

-

2

2

-

-

8. A 6220 V, 60 W light bulbs is switched on for 5 hours every day. What is

the monthly  cost  if  the electrical  rate  is  0.01 ID/KWh  (Iraqi  dinare  per  kilo

watt – hour)? (0.09   ID =  90 fils )

9. Find the voltage across a light bulb if a 0.5 A current flowing through it for

4 s causes the light bulb to give off 480 J of light and heat? (240 V)

10. Batteries are usually rated by their voltage and their Ampere – hour: a 12

V, 45 Ah car battery can deliver 4.5 A for 10 hours, or 9A for 5 hours, or 15 A

for 3 hours, etc. What is the energy stored in this battery? (1.9 MJ)

11. A small transistor radio works at 6 V , and draws a current of 20 m A . It is

supplied by 4 batteries, each rated at 1.5 V, 80 mAh.  (i) How many joules can

the batteries supply ? (ii) what is the average power consumed by the radio ?

(iii) how long can the radio be  operated ? (1.728 KJ; 120 mW; 4 hours)

12. How long does it take a 100 W electric light to consume energy worth 5

ID if  the electric  rate  is  0.015 ID/KWh ? How  long  does  it  take  a  2  KW

heater ? (3333 hours = 140 days ; 167 hours = 7 days)

13. If  the electric  rate  is  20  fils/KWh,  how  many  joules  does a dinar  buy ?

(180 MJ)

14. A metal sphere is moved at a uniform speed a distance of 8 m. The sphere

is charged with 250 μC, and its motion is opposed by a uniform force of 450

nN. Find  the  energy  gained  by  the  charge,  and  the potential  difference

between the initial & final points.( 3.6 μJ ; 14.4 mV )


background image

-

-

3

3

-

-

15. Complete the following table using suitable units :-

resistance

current

voltage

power

1

?

4 A

12 V

?

2

20 ohms

3.8 A

?

?

3

4700 ohms

?

7.3 V

?

4

?

6.3 A

240 V

?

5

?

42 μA

8.4 V

?

6

4.7 M - ohms

?

140 V

?

7

22 K – ohms

?

180 V

?

8

50 K – ohms

2.1 mA

?

?

9

2.2 M – ohms

?

17 KV

?

10

35 ohms

91.5 A

?

?

11

?

31 KA

240 V

?

12

?

30 A

?

72 KW

13

?

500 A

75 mV

?

14

0.33 M – ohms

?

?

2 W

15

?

?

220 V

75 W ( domestic lamp )

16

?

12 V

5 W ( car lamp )

16. A  330  ohm resistor  is rated at 0.5 W.  What  is  the maximum  allowable

voltage ?

(12.85 V)

17. A  3.3 MΩ resistor  is  rated  at  2.5 mW. What  is  the maximum  allowable

current? voltage? (27.5 μA;  90.8V)

18. A  wire is 3 Km long  and has a radius  of  4.5 mm.  The resistivity is 1.6

μΩcm , Find the resistance of the wire.     (755 mΩ )


background image

-

-

4

4

-

-

19. A 100 m aluminum cable carries a current of 30 A at 20 °C. It is required

that  the voltage  drop  along the  wire does  not exceed 6 V.  What  is  the

minimum allowable cross-sectional area of the wire? (14.15 mm

2

)

20. A cable  transports  power  from a  generator  to  a factory  80 m  away. The

factory load is 200 A. The cable core has o resistivity of 1.724 μΩcm , and a

diameter of 10 mm. Find the voltage drop in the cable. (7.0 V)

21.A coil consists of 200C turns of wire having cross–sectional area 0.8 mm

2

,

and resistivity 0.02 μΩm  at  the working temperature. The mean  length  per

turn is 80 cm. calculate the power dissipated in the coil when it is connected to

a 110 V dc supply. ( 302.5 W )

22. A  coil  of  copper  wire  is  200  m  long.  A  coil  of  aluminum  wire  has the

same resistance and cross–sectional area; what is its length? (121.6 m)

23. A  two-wire distributor is 400  m  long.  It is  fed  from  one  end  at  240  V.

There is a load of 200 A at a distance of 250 m from the feeding end, and a

load  of  160  A  at  the  far  end. The total  voltage drop  must  not  exceed  4 %.

The  resistivity  of  the conductors is 2  micro-ohm-cm  at  the  working

temperature.  Find the minimum allowable cross-sectional area of the wires?

(475 mm

2

)

24. If  the  distributor of question  23  works  24  hours  a  day  every  day  of  the

year, find  the yearly  cost  of  the  energy  loss,      assuming an  electrical  rate  of

0.01 ID/K.Wh.  How can this cost be decreased at the design stage ? (267 ID)

25. A  cylindrical  iron  rod  is  66  cm  long;  its  diameter  is  3  mm.  Find  the

resistance at a temperature of 72

o

C.     (1.654 milli-ohms)


background image

-

-

5

5

-

-

26. A coil  of  copper  wire  has a resistance  of 38  ohms at  28  °C. Find  its

resistance at 75 °C & at -15 °C.     (44.8 ohms;   31,8 ohms)

27. The voltage drop across a 500 cm long copper conductor is 400 mV. The

cross-sectional area is 2.5 mm

2

, and the temperature is 65

o

C. Find the power

consumed in the conductor.

(3,95 W )

28. A 2.5 mm

2

cable is 500 m long. It is connected to a 200 V supply at one

end, and short-circuited at the other end. The resistivity is 2.60 micro-ohm-cm

at 0

o

C, and 2.83 micro-ohm-cm at 20

o

C. Find the short-circuit current if the

coble temperature is 50

o

C.     (15.75 A)

29. The voltage and current in a copper conductor at 20 °C are 240V and 4.8A

respectively. Find the conductor temperature when it is consuming 900 W at

the same voltage.    (91.3

o

C)

30. A wire is 120cm long; its cross-sectional area is 1.5 cm

2

. The conductivity

is 32*10

6

mho/m at 75

o

C , and 40*l0

6

mho/m at 35

o

C. Find the resistance

of the wire at 50 °C. (21.9 milli-ohms)

31.The resistance of a coil was found to be 36 milli-ohms at a temperature of

80

o

C , and 29 milli-ohms at 15

o

C. At what temperature will the resistance be

32 milli-ohms?     (42.9

o

C)

32. A  conductor is 160  cm  long; its  cross-sectional area is  0.8 mm

2

.  The

conductivity is  50*10

6

mho/m at 60

o

C;      the  temperature coefficient of

resistance is  3.4*l0

-3

(°C)

-1

, also at    60

o

C. Find    the  resistance    at    85  °C.

(43.4 milli-ohms)


background image

-

-

6

6

-

-

33. Constantan wire of 0.2 mm diameter is wound around a plastic cylinder of

1.0 cm diameter to make a wire-wound resistor. How many turns are needed

to obtain a resistance of 50 ohms if the resistivity is49 micro-ohm-cm?

(102 turns)

34.  A  voltage of  1.5  V  is  applied  to  a  7.5  KΩ,  ±  5  %  resistor.  What  is  the

expected current? ( 190.5 – 210.5 μA )

35. A generator has an emf of 115 V, and an internal resistance of 0.1 ohms.

Find the terminal voltage when it supplies a current of 50 A.

(110 V)

36. A current source has o constant current of 5 A, and an internal resistance

of 2 ohms.  Find the terminal current when the voltage is 4 V. (3 A)

37. A battery has an open circuit terminal voltage of 28 V, and a short-circuit

current  of  200  A.  Find  the  load  current  when  the terminal voltage  is  18  V.

(71.4 A)

38. The terminal voltage of a d.c. source was found to be 150 V when it was

supplying  a load  resistor  of  25  K-ohms.  The  short-circuit  current  is  10  mA.

Find  the  terminal  voltage  and  current  for a load  resistor  of  35  K-ohms.

(181 V, 5.17 A)

39. The no load voltage of a small battery is 1.5 V. When a 2 K-ohm resistor

is connected across the battery terminals, the current is 0.4 mA. Find the load

voltage when a 900 ohm resistor is connected to the battery.

(0.51 V)

40. a d.c. source was tested, and was found to supply 3 A at 120 V, and 5 A at

100 V. What current will it supply to a 65 ohm resistor?

(2 A)


background image

-

-

7

7

-

-

41. A d.c. source was tested, and  was found to  supply  0.93  A  to a  33  ohm

load, and 0.55 A to an 82 ohm load. Find the voltage that would appear across

a 63 ohm load resistor.     (41.17 V)

42. When connected to a certain load resistor, the terminal voltage and current

of a d.c. source were found to be 150 V and 2 A reactively. The open circuit

voltage  of  the source  is  200  V. Determine  the terminal voltage  and  current

when the source is loaded by a 50 ohm resistor.

(133.3 V,  2.67 A)

43. When  a voltmeter is  connected across a  given battery,  it  reads  2.5  V.

When an ammeter  is  connected across the  battery, it  reads  500  mA.  The

resistance of the voltmeter is 0.2 K-ohms,   and the resistance of the ammeter

is 300 m-ohms. Find the battery parameters: E, I

o

, R

o

, and G

o

.

(2.56 V,   531 mA,   4.82 ohms,   207 m-mho)

44. In the figure shown, when the switch is in position 1, the ammeter reading

is 2.5 A; when in position 2, the voltmeter reading is 150 V.    Find the source

parameters  E,  I

o

,  R

o

,  and  G

o

if (a)  the  two  meters  are  ideal, and if  (b)  the

ammeter and voltmeter  resistances are  3  ohms  and  2  K-ohms  respectively.

(R

o

= 60 ohms, 58.76 ohms)




رفعت المحاضرة من قبل: ضرغام العزاوي
المشاهدات: لقد قام 0 عضواً و 90 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل