В цепь переменного тока с частотой 50 Гц включено активное сопротивление 5 Ом. Амперметр показывает силу тока 10 А. Какое мгновенное значение напряжения будет через 1/300 с, если колебания силы тока происходят по закону косинуса? Пожалуйста, объясните порядок действий!
Физика 11 класс Переменный ток цепь переменного тока активное сопротивление Сила тока мгновенное значение напряжения закон косинуса частота 50 Гц физика 11 класс порядок действий
Для решения задачи нам нужно найти мгновенное значение напряжения в цепи переменного тока, зная активное сопротивление, силу тока и частоту. Давайте разберем шаги решения:
Сила тока в цепи переменного тока изменяется по закону косинуса. Если амперметр показывает 10 А, то это значение является эффективным (среднеквадратичным) значением тока. Чтобы найти максимальное значение тока (Imax), используем формулу:
Imax = Iср * √2
Где Iср = 10 А. Подставляем:
Imax = 10 * √2 ≈ 14.14 А.
Угловая частота (ω) связана с частотой (f) по формуле:
ω = 2 * π * f
Где f = 50 Гц. Подставляем:
ω = 2 * π * 50 ≈ 314.16 рад/с.
Сила тока I(t) в цепи будет описываться уравнением:
I(t) = Imax * cos(ωt)
Теперь подставим Imax:
I(t) = 14.14 * cos(314.16t).
В условии задачи указано, что мы ищем значение напряжения через 1/300 с, то есть t = 1/300 с.
I(1/300) = 14.14 * cos(314.16 * (1/300)).
Теперь вычислим аргумент косинуса:
314.16 * (1/300) ≈ 1.0472 рад.
Теперь находим I(1/300):
I(1/300) ≈ 14.14 * cos(1.0472) ≈ 14.14 * 0.5 = 7.07 А.
Мгновенное значение напряжения в цепи можно найти по закону Ома:
U(t) = I(t) * R
Где R = 5 Ом. Подставим найденное значение I(1/300):
U(1/300) = 7.07 * 5 = 35.35 В.
Ответ: Мгновенное значение напряжения через 1/300 с составляет примерно 35.35 В.