Вопрос задан 09.04.2025 в 08:07. Предмет Физика. Спрашивает Игнатущенко Алина.

Катушка с активным сопротивлением 15 Ом и индуктивностью 52 мГн включена в цепь тока с частотой 50 Гц последовательно с конденсатором емкостью 120 мкФ. Напряжение в сети равно 220 В. Определите силу тока в цепи, полную, активную и реактивную мощность тока.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Худолей Дарья.

Для решения задачи будем использовать законы электротехники и формулы для последовательной цепи переменного тока. Разложим задачу по этапам.

Данные:

  1. Активное сопротивление R=15ОмR = 15 \, \text{Ом}
  2. Индуктивность L=52мГн=0.052ГнL = 52 \, \text{мГн} = 0.052 \, \text{Гн}
  3. Емкость C=120мкФ=120×106ФC = 120 \, \text{мкФ} = 120 \times 10^{-6} \, \text{Ф}
  4. Частота f=50Гцf = 50 \, \text{Гц}
  5. Напряжение U=220ВU = 220 \, \text{В}

1. Расчет индуктивного и емкостного сопротивлений:

  • Индуктивное сопротивление:

    XL=2πfL=23.14500.052=16.34ОмX_L = 2\pi f L = 2 \cdot 3.14 \cdot 50 \cdot 0.052 = 16.34 \, \text{Ом}
  • Емкостное сопротивление:

    XC=12πfC=123.1450120106=26.53ОмX_C = \frac{1}{2\pi f C} = \frac{1}{2 \cdot 3.14 \cdot 50 \cdot 120 \cdot 10^{-6}} = 26.53 \, \text{Ом}

2. Расчет полного сопротивления цепи:

Полное сопротивление определяется как:

Z=R2+(XLXC)2Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}

Подставляем значения:

Z=152+(16.3426.53)2=152+(10.19)2=225+103.84=328.8418.14ОмZ = \sqrt{15^2 + (16.34 - 26.53)^2} = \sqrt{15^2 + (-10.19)^2} = \sqrt{225 + 103.84} = \sqrt{328.84} \approx 18.14 \, \text{Ом}

3. Расчет силы тока:

Сила тока в цепи определяется по закону Ома для переменного тока:

I=UZI = \frac{U}{Z}

Подставляем значения:

I=22018.1412.13АI = \frac{220}{18.14} \approx 12.13 \, \text{А}

4. Расчет полной, активной и реактивной мощности:

  • Полная мощность (SS):

    S=UI=22012.132668.6ВАS = U \cdot I = 220 \cdot 12.13 \approx 2668.6 \, \text{ВА}
  • Активная мощность (PP):

    P=UIcosφP = U \cdot I \cdot \cos\varphi

    Для определения cosφ\cos\varphi:

    cosφ=RZ=1518.140.827\cos\varphi = \frac{R}{Z} = \frac{15}{18.14} \approx 0.827

    Тогда активная мощность:

    P=22012.130.8272206.8ВтP = 220 \cdot 12.13 \cdot 0.827 \approx 2206.8 \, \text{Вт}
  • Реактивная мощность (QQ):

    Q=UIsinφQ = U \cdot I \cdot \sin\varphi

    Для определения sinφ\sin\varphi:

    sinφ=1cos2φ=10.8272=10.684=0.3160.562\sin\varphi = \sqrt{1 - \cos^2\varphi} = \sqrt{1 - 0.827^2} = \sqrt{1 - 0.684} = \sqrt{0.316} \approx 0.562

    Тогда реактивная мощность:

    Q=22012.130.5621499.3ВАрQ = 220 \cdot 12.13 \cdot 0.562 \approx 1499.3 \, \text{ВАр}

Ответ:

  1. Сила тока в цепи: I12.13АI \approx 12.13 \, \text{А}
  2. Полная мощность: S2668.6ВАS \approx 2668.6 \, \text{ВА}
  3. Активная мощность: P2206.8ВтP \approx 2206.8 \, \text{Вт}
  4. Реактивная мощность: Q1499.3ВАрQ \approx 1499.3 \, \text{ВАр}

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос