В цепи (см. рис. 25.1), имеющей сопротивления R1=5 Ом, R2=95 Ом, индуктивность L=0,34 Гн, и электродвижущую силу e=38 В, внутреннее сопротивление r источника тока можно считать пренебрежимо малым. Необходимо определить силу тока I в сопротивлениях в следующих случаях:
1) Перед размыканием цепи;
2) В первый момент после размыкания;
3) Через 0,01 с после размыкания.
1) Перед размыканием цепи;
2) В первый момент после размыкания;
3) Через 0,01 с после размыкания.
Vladimirovna
Хорошо, давайте решим данную задачу пошагово.
1) Перед размыканием цепи:
Перед размыканием цепи, электродвижущая сила (ЭДС) идет через всю цепь, и сила тока в цепи будет равна силе тока, создаваемой ЭДС.
Используем закон Ома:
\[I = \frac{E}{R_{\text{экв}}}\]
Где \(I\) - сила тока, \(E\) - электродвижущая сила, \(R_{\text{экв}}\) - эквивалентное сопротивление цепи.
Поскольку сопротивление источника тока является пренебрежимо малым, мы можем считать, что сопротивление цепи в этом случае равно сумме сопротивлений \(R_1\) и \(R_2\):
\[R_{\text{экв}} = R_1 + R_2\]
Подставляем известные значения:
\[R_{\text{экв}} = 5 \, \text{Ом} + 95 \, \text{Ом} = 100 \, \text{Ом}\]
\[E = 38 \, \text{В}\]
Теперь можем вычислить силу тока \(I\):
\[I = \frac{38 \, \text{В}}{100 \, \text{Ом}} = 0.38 \, \text{А}\]
Таким образом, сила тока в сопротивлениях перед размыканием цепи равна 0.38 А.
2) В первый момент после размыкания:
После размыкания цепи, электродвижущая сила уже не действует на цепь, и только индуктивность L и сопротивления \(R_1\) и \(R_2\) влияют на силу тока.
Используем формулу для расчета силы тока в RLC-цепи:
\[I(t) = \frac{E}{\sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}}\]
Где \(X_L\) - индуктивное сопротивление, \(X_C\) - ёмкостное сопротивление, \(R\) - общее активное сопротивление, \(E\) - напряжение на источнике.
В данной задаче \(X_L = \omega L\), где \(\omega\) - угловая частота, \(L\) - индуктивность.
\(X_C\) можно вычислить как \(\frac{1}{\omega C}\), где \(C\) - ёмкость (в данной задаче ёмкость отсутствует).
Известно, что \(\omega = \frac{1}{\sqrt{LC}}\), где \(L\) - индуктивность и \(C\) - ёмкость.
Принимая это во внимание, сопротивление \(R\) в цепи будет равно \(R_1 + R_2\), а \(X_L\) и \(X_C\) будут равны \(L\) и 0 соответственно, так как в этот момент ёмкость отсутствует.
Подставим известные значения:
\[R = R_1 + R_2 = 5 \, \text{Ом} + 95 \, \text{Ом} = 100 \, \text{Ом}\]
\[X_L = L = 0.34 \, \text{Гн}\]
Теперь можем вычислить силу тока \(I(t)\):
\[I(t) = \frac{38 \, \text{В}}{\sqrt{(100 \, \text{Ом})^2 + (0.34 \, \text{Гн} - 0)^2}}\]
\[I(t) \approx 0.367 \, \text{А}\]
Таким образом, в первый момент после размыкания цепи сила тока в сопротивлениях будет примерно равна 0.367 А.
3) Через 0,01 с после размыкания:
Через 0,01 с после размыкания цепи, индуктивность L начнет замедлять рост силы тока.
Можно использовать формулу изменения силы тока в RLC-цепи:
\[I(t) = I_{max} \left(1 - e^{-\frac{t}{\tau}}\right)\]
Где \(I_{max}\) - максимальное значение силы тока, \(t\) - время, \(\tau\) - постоянная времени.
В данной задаче можем подставить следующие значения:
\[I_{max} = \frac{E}{R} = \frac{38 \, \text{В}}{100 \, \text{Ом}} = 0.38 \, \text{А}\]
\(\tau = \frac{L}{R} = \frac{0.34 \, \text{Гн}}{100 \, \text{Ом}} = 0.0034 \, \text{с}\)
\(t = 0.01 \, \text{с}\)
Теперь можем вычислить силу тока \(I(t)\) через 0,01 с после размыкания:
\[I(t) = 0.38 \, \text{А} \left(1 - e^{-\frac{0.01 \, \text{с}}{0.0034 \, \text{с}}}\right)\]
\[I(t) \approx 0.033 \, \text{А}\]
Таким образом, через 0,01 с после размыкания цепи сила тока в сопротивлениях будет около 0.033 А.
Надеюсь, этот подробный ответ поможет вам понять данный материал. Если у вас возникнут ещё вопросы, не стесняйтесь задавать их!
1) Перед размыканием цепи:
Перед размыканием цепи, электродвижущая сила (ЭДС) идет через всю цепь, и сила тока в цепи будет равна силе тока, создаваемой ЭДС.
Используем закон Ома:
\[I = \frac{E}{R_{\text{экв}}}\]
Где \(I\) - сила тока, \(E\) - электродвижущая сила, \(R_{\text{экв}}\) - эквивалентное сопротивление цепи.
Поскольку сопротивление источника тока является пренебрежимо малым, мы можем считать, что сопротивление цепи в этом случае равно сумме сопротивлений \(R_1\) и \(R_2\):
\[R_{\text{экв}} = R_1 + R_2\]
Подставляем известные значения:
\[R_{\text{экв}} = 5 \, \text{Ом} + 95 \, \text{Ом} = 100 \, \text{Ом}\]
\[E = 38 \, \text{В}\]
Теперь можем вычислить силу тока \(I\):
\[I = \frac{38 \, \text{В}}{100 \, \text{Ом}} = 0.38 \, \text{А}\]
Таким образом, сила тока в сопротивлениях перед размыканием цепи равна 0.38 А.
2) В первый момент после размыкания:
После размыкания цепи, электродвижущая сила уже не действует на цепь, и только индуктивность L и сопротивления \(R_1\) и \(R_2\) влияют на силу тока.
Используем формулу для расчета силы тока в RLC-цепи:
\[I(t) = \frac{E}{\sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}}\]
Где \(X_L\) - индуктивное сопротивление, \(X_C\) - ёмкостное сопротивление, \(R\) - общее активное сопротивление, \(E\) - напряжение на источнике.
В данной задаче \(X_L = \omega L\), где \(\omega\) - угловая частота, \(L\) - индуктивность.
\(X_C\) можно вычислить как \(\frac{1}{\omega C}\), где \(C\) - ёмкость (в данной задаче ёмкость отсутствует).
Известно, что \(\omega = \frac{1}{\sqrt{LC}}\), где \(L\) - индуктивность и \(C\) - ёмкость.
Принимая это во внимание, сопротивление \(R\) в цепи будет равно \(R_1 + R_2\), а \(X_L\) и \(X_C\) будут равны \(L\) и 0 соответственно, так как в этот момент ёмкость отсутствует.
Подставим известные значения:
\[R = R_1 + R_2 = 5 \, \text{Ом} + 95 \, \text{Ом} = 100 \, \text{Ом}\]
\[X_L = L = 0.34 \, \text{Гн}\]
Теперь можем вычислить силу тока \(I(t)\):
\[I(t) = \frac{38 \, \text{В}}{\sqrt{(100 \, \text{Ом})^2 + (0.34 \, \text{Гн} - 0)^2}}\]
\[I(t) \approx 0.367 \, \text{А}\]
Таким образом, в первый момент после размыкания цепи сила тока в сопротивлениях будет примерно равна 0.367 А.
3) Через 0,01 с после размыкания:
Через 0,01 с после размыкания цепи, индуктивность L начнет замедлять рост силы тока.
Можно использовать формулу изменения силы тока в RLC-цепи:
\[I(t) = I_{max} \left(1 - e^{-\frac{t}{\tau}}\right)\]
Где \(I_{max}\) - максимальное значение силы тока, \(t\) - время, \(\tau\) - постоянная времени.
В данной задаче можем подставить следующие значения:
\[I_{max} = \frac{E}{R} = \frac{38 \, \text{В}}{100 \, \text{Ом}} = 0.38 \, \text{А}\]
\(\tau = \frac{L}{R} = \frac{0.34 \, \text{Гн}}{100 \, \text{Ом}} = 0.0034 \, \text{с}\)
\(t = 0.01 \, \text{с}\)
Теперь можем вычислить силу тока \(I(t)\) через 0,01 с после размыкания:
\[I(t) = 0.38 \, \text{А} \left(1 - e^{-\frac{0.01 \, \text{с}}{0.0034 \, \text{с}}}\right)\]
\[I(t) \approx 0.033 \, \text{А}\]
Таким образом, через 0,01 с после размыкания цепи сила тока в сопротивлениях будет около 0.033 А.
Надеюсь, этот подробный ответ поможет вам понять данный материал. Если у вас возникнут ещё вопросы, не стесняйтесь задавать их!
Знаешь ответ?