Вопрос задан 25.12.2024 в 08:29. Предмет Физика. Спрашивает Ханская Диля.

На участке цепи сила тока меняется по закону i=4cosпt а напряжение u=25cosпt Определи мощность P переменного тока на этом участке

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Липовский Слава.

Для определения мощности PP переменного тока на заданном участке цепи, где сила тока ii и напряжение uu заданы как функции времени, мы можем использовать формулу для средней мощностью переменного тока:

P=1T0Tu(t)i(t)dtP = \frac{1}{T} \int_0^T u(t) i(t) \, dt

где TT — период колебаний.

Шаг 1: Определение периодов

Первое, что нам нужно сделать, это определить период TT колебаний. У нас есть функции:

  • i(t)=4cos(πt)i(t) = 4 \cos(\pi t)
  • u(t)=25cos(πt)u(t) = 25 \cos(\pi t)

Период функции cos(ωt)\cos(\omega t) определяется как T=2πωT = \frac{2\pi}{\omega}. В данном случае, ω=π\omega = \pi, следовательно:

T=2ππ=2T = \frac{2\pi}{\pi} = 2

Шаг 2: Подстановка значений

Теперь можем подставить выражения для u(t)u(t) и i(t)i(t):

P=1202(25cos(πt))(4cos(πt))dtP = \frac{1}{2} \int_0^2 (25 \cos(\pi t))(4 \cos(\pi t)) \, dt

Упрощаем это выражение:

P=1202100cos2(πt)dtP = \frac{1}{2} \int_0^2 100 \cos^2(\pi t) \, dt

Шаг 3: Использование тригонометрической идентичности

Мы знаем, что cos2(x)=1+cos(2x)2\cos^2(x) = \frac{1 + \cos(2x)}{2}. Таким образом, подставим это в интеграл:

P=12021001+cos(2πt)2dtP = \frac{1}{2} \int_0^2 100 \cdot \frac{1 + \cos(2\pi t)}{2} \, dt

Упрощаем дальше:

P=2502(1+cos(2πt))dtP = 25 \int_0^2 (1 + \cos(2\pi t)) \, dt

Шаг 4: Интегрирование

Теперь вычислим интеграл:

P=25(021dt+02cos(2πt)dt)P = 25 \left( \int_0^2 1 \, dt + \int_0^2 \cos(2\pi t) \, dt \right)
  1. Первый интеграл:
021dt=2\int_0^2 1 \, dt = 2
  1. Второй интеграл:
02cos(2πt)dt=[sin(2πt)2π]02=sin(4π)2πsin(0)2π=0\int_0^2 \cos(2\pi t) \, dt = \left[ \frac{\sin(2\pi t)}{2\pi} \right]_0^2 = \frac{\sin(4\pi)}{2\pi} - \frac{\sin(0)}{2\pi} = 0

Шаг 5: Подстановка результатов

Теперь подставим результаты обратно в формулу для мощности:

P=25(2+0)=50P = 25 (2 + 0) = 50

Ответ

Таким образом, средняя мощность PP переменного тока на данном участке цепи составляет 50 ватт.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос