Объяснение:
переменного тока содержит различные элементы (резисторы, индуктивности, емкости), включенные последовательно. Схема цепи приведена на рис. 2. Известно, что
R1=4 Ом, R2=4 Ом, XL21=2 Ом, XC1=8 Ом, I=2 A
Начертать схему цепи и определить следующие величины:
1) полное сопротивление цепи Z ;
2) напряжение U , приложенное к цепи;
3) угол сдвига фаз Ф (по величине и знаку);
4) активную P , реактивную Q и полную S мощности цепи. Начертить в масштабе векторную диаграмму цепи и пояснить её построение.
« Последнее редактирование: 03 Ноября 2012, 13:53 от djeki »
Записан
djeki
Гость
Re: Цепь переменного тока содержит различные элементы (резисторы, индуктив¬ности, ем
« ответ #1 : 03 Ноября 2012, 13:49 »
В цепи переменного тока включены последовательно два резистора, индуктивное и емкостное сопротивления.
1) Полное сопротивление цепи Z:
Z=R2+(XL2−XC1)2−−−−−−−−−−−−−−−√
Где R = R1 + R2, эквивалентное сопротивление двух последовательно соединенных резисторов . Тогда
R = 8 Ом, Z = 10 Ом.
2) напряжение U, приложенное к цепи определим через закон Ома:
U = I·Z,
U = 20 B.
3) Сдвиг фаз
cosφ=RZ
4) Активную P, реактивную Q и полную S мощности цепи можно найти так
P = I2·R, Q = I2⋅|XL2 – XC1|, S = I⋅U,
P = 32 Вт, Q = 24 Вт, S = 40 Вт
При построении векторной диаграммы учтем, что: а) при последовательном соединении I = IC1 = IL2 = IR, б) колебания напряжения на активном сопротивлении R совпадает по фазе с колебаниями силы тока, поэтому вектор UR должен совпадать по направлению с вектором I; в) колебания напряжения на катушке индуктивности L опережают по фазе колебания силы тока на π/2, поэтому вектор UL повернут на этот угол относительно вектора I против часовой стрелки; г) колебания напряжения на конденсаторе С отстают по фазе с колебаниями силы тока на π/2, поэтому вектор UC повернут на этот угол относительно вектора I по часовой стрелке Значения напряжений найдем так же по закону Ома:
UR = I⋅R, UL2 = I⋅XL2, UC1 = I⋅XC1,
UR = 16 В, UL2 = 4 В, UC1 = 16 В.
Розв'язання.
І спосіб.
Записуємо рівняння реакції:
х г у г 0,55 моль
С + О2 = СО2↑
12 г 32 г 1 моль
Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль вуглецю С з 1 моль кисню О2 з утворенням 1 моль вуглекислого газу СО2.
Обчислюємо молярні маси й, відповідно, масу 1 моль.
Mr(С)= Ar(С)= 12. M(С)=12 г/моль. Маса 1 моль=12 г.
Mr(О2)= 2•Ar(О)=2•16=32.
M( О2)=32 г/моль. Маса 1 моль=32 г/моль.
Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.
Складаємо дві пропорції для обчислення мас вихідних речовин і розв'язуємо їх.
Складаємо пропорцію для обчислення маси вуглецю.
х г / 12 г = 0,55 моль / 1моль, звідси х=0,55 моль•12 г / 1моль=6,6 г.
Складаємо пропорцію для обчислення маси кисню.
у г / 32 г = 0,55 моль / 1моль, звідси у=0,55 моль•32 г / 1моль=17,6 г.
Обчислимо кількість теплоти.
Спершу знайдемо кількість речовини вуглецю.
1. Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль вуглецю С з утворенням 1 моль вуглекислого газу СО2., тому y(С)=y(СО2)=0,05 моль.
2. Обчислюємо кількість теплоти.
За термохімічним рівнянням при реакції горіння
1 моль вуглецю виділяється 393 кДж теплоти
0,55 моль вуглецю - х кДж теплоти.
Складаємо пропорцію для обчислення кількості теплоти.
1 моль / 0,55 моль = 393 кДж / х кДж, звідси х=0,55•393 кДж/1 моль=216,15 кДж.
Відповідь: m(С)=6,6 г; m(О2)=17,6 г; при згорянні 6,6 г вуглецю виділяється 216,15 кДж теплоти.
ІІ спосіб.
Записуємо рівняння реакції: С+О2=СО2↑
Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль вуглецю С з 1 моль кисню О2 з утворенням 1 моль вуглекислого газу СО2, кількість речовини однакова, тому у(С)=у(СО2)=0,55 моль і у(О2)=у(СО2)=0,55 моль.
Обчислюємо молярні маси (М г/моль = Mr) речовин.
Mr(С)= Ar(С)= 12. M(С)=12 г/моль.
Mr(О2)= 2•Ar(О)=2•16=32. M( О2)=32 г/моль.
З формули у=m/M знаходимо m=y•M.
Обчислюємо масу вуглецю кількістю речовини 0,55 моль.
m(С)=0,55 моль•12 г/моль=6,6 г.
Обчислюємо масу кисню кількістю речовини 0,55 моль.
m(О2)=0,55 моль•32 г/моль=17,6 г.
Обчислюємо кількість теплоти.
За термохімічним рівнянням при реакції горіння
1 моль вуглецю виділяється 393 кДж теплоти
0,55 моль вуглецю - х кДж теплоти.
Складаємо пропорцію для обчислення кількості теплоти.
1 моль / 0,55 моль = 393 кДж / х кДж, звідси х=0,55•393 кДж/1 моль=216,15 кДж.
Відповідь: m(С)=6,6 г; m(О2)=17,6 г; при згорянні 6,6 г вуглецю виділяється 216,15 кДж теплоти.