Задачник по физике - Белолипецкий С.Н. (1238768), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Определите действуюгцее значение 1р силы тока в цепи. Между моментами времени, в которые значение силы тока становится равным нулю, эта зависимость является синусоидальной. К задаче 4Л43 4.143г. Зависимость силы тока в цепи от времени 1(1) представлена на рисунке. В случаях а и б функция 1Я является пегеменный ТОН !91 периодической с периодом Т; в случаях е и г на графике показаны два полных перллода функцилл 1(1).
Определите эффективные значения силы тока 1,ф для всех случаев. 4.144а. Определите эффективное значение ТТ,ф напряжения генератора, вырабатывающего периодические импульсы «пилообразнойл» формы. На рисунке дан график зависимости (7(1); период импульсов .. Т, их длительность т„амплитуда .
(Те. При 1 Е (пТ:пТ+ т), где п целое число, зависимость сТ(1) /Г- вХ определяется выражением ТТ(1) = ГТеу~ т К задаче 4.144 4.145 . Кольцо радиуса Л = 6,0 см, изготовленное нз мед- 3 ной проволоки диаметра л1 = 0,50 мм, помещено в однородное магнитное поле, силовые линии которого перпендикулярны к плоскости кольца.
На рисунке показана л е зллв~лсллмость индукции магнитного поля В от времени; Во = 10 мТл; т = 0,50 мс: ЧагтОта КОЛЕбаНИй МаГНИт- О т йл Зл 4л Т ного поля и = 1,0 крц. Постройте график зависимо- и е сти силы тока 1, протекающего по кольцу, от времени. Определите амплитудное 1е К задаче 4Л45 и эффективное 1»ф значения силы тока в кольце, а также тепловук> мощность Р, которую надо отводить от кольца для поддержания его температуры неизменной.
Удельное сопротивление меди р = 1, 7 . 10 'а Ом.м. Индуктивность кольна пренебрежимо мала. 4.146з. Электрический паяльник мощностью Р = 50 Вт рассчитан на включение в сеть переменного тока с напряжением сТ =. 127 В. Какая мощность Р' будет выделяться в паяльни- 192 колнвлния и волны ГЛ. 4 ке, если его включить в есть переменного тока с напряжением Г = 220 В последовательно с идеальным диодом? Сопротивление идеального диода при прямом направлении тока считать равным нулю, при обратном бесконечно болыпим. Сопротивление паяльника постоянно. 4.1478. Амперметр, измеряющий эффективное значение протекающего 1срез него тока, включен в цепь., изображенную на рисунке, к концам которой при71ожено синусоидальное напряжение.
При замыкании клк1ча К амперметр показывает силу тока 1л = 1, 0 А. Определите показания амперметра 1,'~ при разомкнутом ключе. Диод считать идеальным. К задаче 4.147 К ~адаче 4.148 4.148 . Определите тепловую мощность Р, выделяемук1 на а резисторе 771 = 10 кОм в цеп14, изображенной на рисунке. На клеммы 1 и 2 подано переменное напряжение 57 = 127 В, сопротивления резисторов Лэ = 178 = 5,0 кОм. Диоды П считать идеальными.
4.7. Активное сопротивление, индуктивность и емкость в цепях переменного тока Активное сопротивление, катушка индуктивности и конденсатор различным образом ведут себя в цепях переменного тока. В табл. 4.1 представлены выражения для силы тока в участках цепи, содержащих один из перечисленных элементов, при условии, '170 на участок поданО синусоидальное напряжение Г(г) = С'О эп1 (а~1+ ге) При последовательном соединении элементов болыппй интерес представляет зависимость напряжения на элементе от силы тока в цепи. В табл.
4.2 представлены выражения для напряжения на элементе, при условии, что сила тока терез соответствуюпгии участок цепи равна 1(1) = 1ьгп (ы1+ АСС). 4.7 СОПРОТИВЛЕНИЕ, ИНДУКТИВНОСТЬ И ЕМКОС'!'Ь !93 Таблице 4.1 Табл,ица 4.2 Здесь Хв = ать — индуктивное сопротивление катушки, 1 Хс = — емкостное сопротивление конденсатора. сеС Если на участок цепи, содержащий соединенные последовательно резистор, конденсатор и катутпку индуктивности !последователтьньст!' контпур), подано внешнее напряжение Г® = = с7о зтпас1, то установившаяся сила тока в этой цепи равна 1(г) = 10 и( т — т.тср), где 1о = Госсл — амплитуда тока, о = по.лное сопротивление цепи !ил!недано), Л активное соттротив,ление цепи, Х = Х!.
— Хс реактивное сопротивление цетл, разнстсть фаз Лср удовлетворяет соотноптениям Фас".тср = Х Н . Х = — ', сов с."тср = —., вщ Ьут = —.. Если в посвтедовательном контуре 1л' Я' Х Хт, = ХС, то т."тср = О, импеданс с имеет минимальное возможное значение Л, а амплитуда силы тока достигает наиболыпего возможного значения при данном значении амплитуды внешнего напряжения Ото. Это явление называтот последователъньсм электрическим резонансол! среэонансолт напрлженисс).
7 С.Н. Белелепеикеи е Лр. КОЛНВЛНИЯ И ВОЛНВ1 ГЛ. 4 Параллельное соединение конденсатора, катушки пндуктивности, резистора и источника переменного тока называют параллельным конлауром. Если в параллельном контуре Х1, = Хс-, то Ьс> = О, а алсплитуда силы тока достигает наименыпего возможного значения при данном значении амплитуды анен>него напряжения??о.
Это явленис назьгвают параллельным электрическим резонансом 1резонансохс токов). сссгновеннал мощность тока в цепи РЯ = Бо1о з' 1со1 — с1 р) зш и>?. Среднее за период значение мгновенной могцности называк>т активной мои1ностью Р тока в электрической цепи: Т Р = — ) Р(? ) сИ = — 1?о1о соз Ь~Р = ~7,ф1,ф соз Ь Р = —, Ггэф — — 1,ф Л. О '>1ножгстель сов с.'гср называют коэффициентом мощности. В соответствии с традицией прп указании значений силы тока, напря>кения, ЭДС и т.п.
в цепях переменного тока следует с гитать, что речь идет о эффективных значениях этих ве>гпчин, если в условиях задачи не сказано иное. 4.149>. На участке цепи с активным сопротивлением Л = =- 4,0 Ом сила тока изменяется по закону 1(?) =- 6,4аш?3141) 1все используемые величины измеряются в единицах СИ).
Определите зависимость от времени напряжения С? на этом у щетке, а также эффективное значение силы тока 1,фф, среднюю активну>о мспцность Р, выделяющуюся на этом участке. На какое напряжение?>сч,, должна быть рассчитана изоляцгся проводов'? Наличием емкости и индуктивности участка можно пренебречь. 4.150>. Сила тока в катушке с индуктивностьк> 1 = О, 50 Гн изменяется по закону с 1г) = О, 10 вш (6281) (все исгтользуемые величины измеряются в единицах СИ).
Определите зависикгость от времени напряжения с? на катушке, рассеиваемую его среднюю мощность и индуктивное сопротивление Х1,. Активное сопротивление катупгки пренебрежимо мало. 4.151>. Напряжение на конденсаторе изменяется по закону Гг(1) = 220зггс (3141 — — ) ?все используемые величины измеря- 2/ ются в единицах С1Л). Определите зависимости от времени силы тока 1 на этом у гастке цепи и заряда с? (~) конденсатора.
Найдите среднюю мощность Р, выделякицуюся на конденсаторе, а также его емкостное сопротивление ХО. Емкость конденсатора равна С =- 20 мкФ. Активное сопротивление конденсатора с гитайте бесконе"гно большим. 4.7 ООПРОтинление, инДУктиВнОсть и емкОсть !95 4.152 .
Напряжение и сила тока в катуп>ке изменяются по законам 17(5) = 6051п (3144 + О. 25) и 1(1) = 15сйп (3144) соответственно (все используемые величины измеряя>тся в единицах СИ). Определите разность фаз А~р между напряжением и током, полное сопротивление Я кату>пки, коэффициент мо>пности совез>>>, активное сопротивление Л и индуктивное сопротивление Хь, а также индуктивность 1 катушки. Какая средняя мощность Р рассеивается катушкои? 4.153~. При включении катушки индуктивности в цепь постоянного тока с напряжением Гг = 12 В сила тока в ней составила 11 = 4, 0 А. При включении той же кату|пки в цепь переменного тока с частотой» = 50 Гц и напряжением Г7 = 12 В сила тока в ней оказалась равной 12 = 2, 4 А.
Определите индуктивность Л катушки. Какая средняя мощность Р будет выделяться в цепи переменного тока с частотой» = 50 Гц и напряжением Гг = 12 В, если последовательно с катушкой вк.>почить конденсатор емкости С = 394 мкФ'? 4.154з. В цепи переменного тока (см, рисунок) показания вольтметров 17> и Ъ'з составляют с?1 = 12 В и Г75 = 9, 0 В соответственно. Определите показания сгз вольтметра >>з.
Вольтметры считанте идеальными. К задаче 4.155 К задаче 4.154 4.155~. В цепи переменного тока, изображенной на рисунке, показание вольтметра Ъ'з составляет Г75 = 34 В. Каковы показания остальных приборов? '1астота переменного тока» = 50 Гц, сопротивление Л = 8,0 Ом, индуктивность 1 = 48 МГн. Определите сдвиг фаз Ау между током и напряжением.
Активное сопротивление катушки пренебрежимо мало. Приборы считайте идеальными. 4.1561. Определите полное сопротивление 4 и разность фаз А>г между напряжением и током при различных способах соединения резистора, конденсатора и катуп>ки индуктивности. Рассмотрите случаи, когда: а) резистор и конденсатор включены 196 КОлевания и ВОлнь1 гл. 4 последовательно; б) резистор и конденсатор включены параллельно; в) резистор и катушка вклю"!сны последовательно; г) рези< тор и кату!пка вклк!чены параллельно; д) резистор, катушка и конденсатор включены последовательно.
Сопротивление резистора Л, емкость конденсатора С, индуктивность кату!пки о. Цик;пгтеская частота приложенного напряжения равна ас Активное сопротивление катушки пренебрежимо мало. 4.157з. Обмотка кату!пки состоит из Х = 500 витков медного провода пло!цадью поперечного се !ения о = 1, 0 мы~. Длина катуп!ки 5 = 50 см, ее диаметр 77 = 5, 0 см.
Удельное сопротивление меди р = 1, 7 10 " Ом.м. Прп какой частоте и переменного тока полное сопротивление этой катушки окажется в и = 2 раза 50:!ыпе (!с активного !'Опротивленияу 4.158~. Последовательно с электроплиткой в сеть переменного токе! .!астоты и = 50 Гц вкл!о.п!ли ~~~у~~у пндуктивности, При этом мощность плитки упала в п = 2 раза. Определите индуктивность Ь кату!пки, если активное сопротивле!пте плитки Л = 50 Ом. Активное сопротивление катуппси пренебрежимо мало.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
