Объяснение:
Вариант 9
Дано:
R = 11 Ом
L = 5,55 мГн = 5,55·10⁻³ Гн
С = 200 мкФ = 200·10⁻⁶ Ф
f = 100 Гц
Uc = 15 В
Циклическая частота:
ω = 2π·f = 2·3,14·100 ≈ 628 c⁻¹
Индуктивное сопротивление:
XL = ω·L = 628·5,55·10⁻³ ≈ 3,5 Ом
Емкостное сопротивление:
Xc = 1 / (ω·C) = 1 / (628·200·10⁻⁶) ≈ 8,0 Ом
1)
Сила тока:
I = Uc / Xc = 15 / 8 ≈ 1,9 A
UL = XL·I = 3,5·1,9 = 6,7 В
UR = R·I = 11·1,9 = 21 В
Полное сопротивление:
Z = √ (R² + (Uc-UL)²) = √ (11²+(15-6,7)²) ≈ 13,8 Ом
U = I·Z = 1,9·13,8 ≈ 26 В
2)
cos φ = R / Z = 11 / 13,8 ≈ 0,8
P = U·I·cos φ = 26·1,9·0,8 ≈ 40 Вт
S = U·I ≈ 49 В·А
Q = √ (S² - P²) = √ (49² - 40²) ≈ 28 вар
Вес пустого ведра массой 1,5 кг:
P = mg = 1,5 · 10 = 15 (H)
Если не учитывать сопротивление воды при подъеме ведра, то до поверхности воды подъем ведра будет происходить, если к нему приложить силу, большую, чем 15 Н
Возможно небольшое уменьшение этого значения за счет выталкивающей силы, действующей на ведро в воде:
F(a) = ρ(в)gV
Объем железа, из которого изготовлено ведро:
V = m/ρ = 1,5 : 7800 ≈ 0,0002 (м³)
Тогда:
F(a) = 1000 · 10 · 0,0002 = 2 (H)
Таким образом, для подъема ведра в воде до ее уровня нужно приложить силу, большую, чем:
F = P - F(a) = 15 - 2 = 13 (H)
Объем ведра (удивительно маленький, кстати...)) - Обычно это 10-12 л., или 10000 - 12000 см³) не влияет на величину выталкивающей силы, так как внутри ведра находится та же вода, что и снаружи, и выталкивающая сила, действующая на весь объем ведра, равна весу воды в этом объеме, то есть весу воды, набранной в ведро..))
Как только край ведра поднимется над уровнем воды, для его дальнейшего подъема придется увеличить приложенную к ведру силу на величину веса воды, поднятой над уровнем воды в колодце.
При полном выходе ведра из воды сила, необходимая для подъема ведра будет складываться из веса самого ведра и веса набранной в него воды:
F = P+P(в) = 15+10 = 25 (Н) - если объем ведра 1 л., или 1000 см³
F = P+P(в) = 15+100 = 115 (Н) - если объем ведра 10 л., или 10 000 см³
Полученные значения силы достаточны для удержания ведра на весу. Для его подъема сила должна превышать эти значения.
PS. Масса 1 л. пресной воды:
m = ρ(в)V = 1000 · 0,001 = 1 (кг)