К источнику с U = 220 В и f = 50 Гц подключены последовательно R = 20 Ом, L = 0, 2548 Гн и С = 39, 8 мкФ. Найти: ток в цепи; активную, индуктивную и емкостную составляющие напряжения; коэффициент мощности цепи; активную, реактивную и полную мощности цепи.

Объяснение:

1)

Индуктивное сопротивление:

XL = ω·L = 2·π·f·L = 2·3,14·50·0,2548 ≈ 80 Ом

2)

Емкостное сопротивление:

Xc = 1 / (ω·C) = 1 / (2·π·f·C) = 1 / (2·3,14·50·39,8·10⁻⁶) ≈ 80 Ом

3)

Полное сопротивление:

Z = √ (R²+(XL-Xc)²) = √ (20² + (80-80)²) = 20 Ом

ВНИМАНИЕ! В цепи резонанс (XL = Xc)

4)

Сила тока:

I = U / Z = 220 = 20 = 11 А

5)

cos φ = R / Z = 20 / 20 = 1

UR = I·R = 11·20 = 220 В

Uc = UL = I·XL = 11·80 = 880 В

6)

S = I·U = 11·220 = 2 420 В·A

P = I·U·cos φ = 11·220 = 2 420 Вт

Индуктивная и емкостная мощности:

I·U·sin φ = 11·880·0 = 0 вар

Ток 11 А, фаза 0°;

Активная составляющая напряжения 220 В, фаза 0⁰;

Инд. сост. напряжения 880 В, фаза +90⁰;

Емк. сост. напряжения 880, В фаза -90⁰;

Коэфф. мощности 1;

Активная мощность 2420 Вт;

Реактивная мощность 0 ВАр;

Полная мощность 2420 ВА.

Объяснение:

Найдем значения индуктивного и емкостного сопротивлений цепи в комплексной форме:

XL=0+j*(2πfL)=0+j*80 Ом;

Xc=0-j*(1/2πfC)=0-j*80 Ом;

Как можно видеть, цепь испытывает резонанс напряжений.

Импеданс цепи:

Z=√(R²+(XL-Xc)²)*exp(j*atan((XL-Xc)/R))=R*exp(j*0)=20+j*0 Ом, т.е. импеданс носит чисто активный характер.

Найдем ток в цепи:

I=U/Z=220*exp(j*0)/20*exp(j*0)=11*exp(j*0)= 11+j*0 А - ток имеет фазу 0°

Падение напряжения на активной нагрузке:

Ua=I*R=11*exp(j*0)*20*exp(j*0)=220*exp(j*0) В - напряжение имеет фазу 0°

Падение напряжение на индуктивности:

UL=I*XL=11*exp(j*0)*80*exp(j*90°)=880*exp(j*90°) В - напряжение на индуктивности имеет фазу +90°

Падение напряжения на емкости:

Uc=I*Xc=11*exp(j*0)*80*exp(j*(-90))=880*exp(j*(-90°)) В - напряжение на емкости имеет фазу -90°

Полная мощность:

S=U*Iсопряженное=220*exp(j*0)*11*exp(-j*0)=2420*exp(j*0) В*А, фаза в 0° свидетельствует о чисто активном характере нагрузки, значит реактивная мощность равна 0 ВАр, а коэффициент мощности в данном случае равен cosφ=1.

Про смысл знаков в конце, а сейчас формулы

Центробежная сила

mV^2/R

Притяжение зарядов

e^2/R^2

равны друг другу -

mV^2/R = e^2/R^2 [1]

Кин энергия

1/2 mV^2

Потенциальная энергия електрона в поле протона на расстоянии R

- e^2/R

Из [1] следует

mV^2 = e^2/R

Значит

Епот = - e^2/R = - mV^2 = - 2 Екин

Потенциальную находим сразу - заряд электрона знаем, расстояние дано

Она отризательна.

Кинетическая - положительна и равна половине потенциальной

Екин = - Епот/2

Полная = Екин + Епот = - Епот/2 + Епот = Епот/2

(минус е-квадрат на два эр)

Тоже половина потенциальной, но знак (-), как и у Епот

2) Разберемся со знаками. Извиняюсь, если слишком подробно.

Физическим смыслом обладает не конкретное значение энергии, а разность величины энергии в начальном и конечном состоянии.

Например груз массой М в поле тяжести.

ВАРИАНТ 1. Отсчет энергии начинаем с уровня земли. На земле Епот=0,

На высоте Н Епот= MgH. Работа по перемещению груза от земли на высоту -

А=MgH - 0 = MgH

ВАРИАНТ 2. Имеем полное право отсчет вести от высоты Н и принять величину энергии на ней равным 0.

Тогда Епот на земле будет

Епот = - MgH отрицательна, но главное меньше, чем на высоте

Работа при подъеме

А = 0 - (- MgH ) = MgH

правильного знака и величины.

Теперь о задаче. Определение потенциала эл. поля в некоторой точке - это как раз потенциальная энергия единичного ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО заряда в данной точке. Для неединичного заряда - энергия = потенциал умнож. на заряд.

Потенциалом данной точки называется работа сторонних сил по перемещению ЕДИНИЧНОГО ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО заряда из точки, потенциал которой принят равным 0 (берем всегда бесконечность) , в данную точку.

Чтобы это "отложилось" навсегда надо поставить себя на место внешней силы. Итак есть положительный заряд (протон) . Надо найти потенциал в точке рядом с ним. Берем в руки пробный положительный - они отталкиваются. Двигаемся из бесконечности к заряду, движение вперед, усилия вперед, значит наша работа положительна, значит пот. эн. растет и больше нуля.

А теперь берем электрон, он притягивается к протону, значит его надо не толкать, а придерживать. Двигаем из бесконечности к протону - движение вперед, усилие назад, значит работа отрицательна, значит энергия уменьшается. На бесконечности энергия принята за 0 - значит становиться отрицательной.

Чтобы окончательно представить ситуацию посмотрим на кинетическую энергию еще раз

mV^2/R = e^2/R^2 [1]

mV^2 = e^2/R

при удалении от протона на бесконечность Екин падает до ноля, как 1/R -

т. е. на бесконечности она как и потенциальная ноль.

Значит полная на бесконечности ноль. Двигаем к протону - кинетическая растет и дает плюс, потенциальная уменьшается и дает минус. Уменьшение потенциальной больше увеличения кинетической в два раза, поэтому полная - уменьшается, отрицательна и половина потенциальной.

Объяснение:Может это, посмотри

Властивості металів значною мірою залежать від наявності в них домішок. У багатьох галузях науки і техніки застосовуються високочисті та надчисті метали. Для очи­щення металів використовують цілий ряд спеціальних прийомів та в. Розглянемо деякі з них.

Переплавлення та перегонка у вакуумі. При цьому використовують різницю температур кипіння металу і домішок, що містяться в ньому. Внаслідок нагрівання розплаву металу у вакуумі з нього видаляються леткі домішки. В процесі перегонки у вакуумі спочатку випаровують більш леткі домішки, потім переганяють метал, що очищують. Цей метал після конденсації збирають в окремий приймач. У залишку знаходяться менш леткі домішки. Вакуум під час перегонки застосовують для зниження температур кипіння і видалення газів, які можуть окиснювати метал (кисень) або (водень, азот та ін.) утворюють з ним хімічні сполуки, що погіршують його фізичні характеристики.

Електрохімічне рафінування металівбазується на різниці окисно-відновних потенціалів металу, що очищують, та домішок. Так, для очищення міді зразок чорнової міді, одержаної пірометалургійним що містить як більш активні (Zn, Fе, Ni, Рb), так і менш активні (Аg, Аu, Рt та ін.) метали, а також неметали й складні речовини (Sі, С, SіО2 та ін.), розміщують на аноді. Катодом слугує пластинка з чистої міді, електролітом - розчин, що містить сульфат купруму та сульфатну кислоту. Мідь на аноді окиснюється: Сu = Сu2+ + +2, а разом з нею окиснюються і переходять у розчин більш активні метали, у яких потенціал, що відповідає рівновазі Меn+ + 2= Ме, є більш негативним, ніж у міді (Zn = Zn2+ + 2, Fе = Fе2+ + 2та ін.). Менш активні метали, неметали і складні речовини, які не окиснюються, утворюють анодний шлам (осад), який використовують потім для добу­вання благородних металів. На катоді йони Сu2+ відновлюються (Сu2+ + 2= Сu), а йони більш активних металів залишаються у розчині, оскільки є більш слабкими окисника­ми. Таким чином, на катоді виділяється чиста мідь.

Для ряду металів ефективним методом очищення є термічний розклад летких сполук. Як приклад може слугувати процес очищення титану, що базується на реакції розкладу леткого йодиду титану (IV). При дії йоду на зразок титану вже за 300°С відбувається реакція: