Представь ситуацию: электрический чайник с водой (0,5 л) комнатной температуры 21 °С без функции автоотключения включили и забыли. Вычисли, через какое время произойдет полное испарение воды, что приведет к перегреву нагревательного элемента (SOS). Дополнительные числовые параметры задачи: ρ=1000 кг/м³; c=4200 Дж/(кг·°С); L = 2,3⋅106 Дж/кг; напряжение в сети 120 В; cопротивление нагревательного элемента 15 Ом, КПД 60%. Зависимость сопротивления нагревательного элемента от температуры не учитывать.
Активное R называют активным, так как если в цепи будет нагрузка с таким сопротивлением, цепь будет поглощать энергию, поступающую от генератора. Будем считать, что напряжение на зажимах цепи подчиняется гармоническому закону:U = Um*cos(ω*t).Мгновенное значение силы тока можем вычислить по закону Ома, оно будет пропорционально мгновенному значению напряжения.I = u/R = Um*cos(ω*t)/R = Im*cos(ω*t).Сделаем вывод: в проводнике с активным сопротивлением разность фаз между колебаниями напряжения и силы тока отсутствует. Действующее значение силы токаАмплитуда силы тока определяется по следующей формуле:Im = Um/R.Среднее значение квадрата силы тока за период вычисляется по следующей формуле:i^2 = (Im)^2/2.Здесь Im есть амплитуда колебания силы тока. Если мы теперь вычислим квадратный корень из среднего значения квадрата силы тока, то получим величину, которая называется действующим значением силы переменного тока. Для обозначения действующего значения силы тока используется буква I. То есть в виде формулы это будет выглядеть следующим образом:I = √(i^2) = Im/√2.Действующее значение силы переменного тока будет равно силе такого постоянного тока, при котором за одинаковый промежуток времени в рассматриваемом проводнике будет выделяться столько же теплоты, сколько и при переменном токе. Для определения действующего значения напряжения используется следующая формула.U = √(u^2) = Um/√2.Теперь подставим действующие значения силы тока и напряжения, в выражение Im = Um/R. Получим:I = U/R.Данное выражение является законом Ома для участка цепи с резистором, по которому течет переменный ток. Как и в случае механических колебаний, в переменном токе нас мало будут интересовать значения силы тока, напряжении в какой-то отдельный момент времени. Гораздо важнее будет знать общие характеристики колебаний - такие, как амплитуда, частота, период, действующие значения силы тока и напряжения. Кстати, стоит отметить, что вольтметры и амперметры, предназначенные для переменного тока, регистрируют именно действующие значения напряжения и силы тока.Еще одним преимуществом действующих значений перед мгновенными является то, что их можно сразу использовать для вычисления значения средней мощности P переменного тока.Для вычисления средней мощности используется следующая формула:P = (I^2)*R = U*I.
Обертальний рух – це рух тіла, при якому точки описують кола, розміщені в паралельних площинах, причому центри всіх кіл розташовуються на одній прямій, яка зазвичай визначається як вісь обертання.Обертальний рух являє траєкторію у вигляді кривої лінії, а швидкість в кожній точці кривої лінії направлена по дотичній.Кінематика обертального руху характеризується:– Кутовий швидкістю і позначається ю;– Кутовим прискоренням і позначається е.Кутова швидкість – це швидкість обертального руху, яка визначається відношенням кута повороту радіуса, що з’єднує рух тіло з центром кола, до часу, за який був здійснений поворот. Кутова швидкість є векторною величиною, де його кутовий вектор швидкості спрямований в тому ж напрямку, що і поступальний рух правого гвинта (правило буравчика), де відбувається рух по колу.Якщо обертальний рух збігається з обертанням рукоятки буравчика, то поступальний рух буравчика буде вказувати на напрямок кутової швидкості і кутового прискорення, тому вони сонаправлени.Фізичний зміст кутової швидкості при обертальному русі: кутова швидкість буде рівна куту повороту радіуса за одиницю часу. Доцентровийприскорення – це таке прискорення, яке утворюється при русі тіла по колу і направлено до центру по радіусу кола. Доцентрове прискорення дорівнює відношенню квадрата швидкості до радіусу кола. Фізичний зміст кутового прискорення: при обертальному русі кутове прискорення буде визначатися як зміна кутової швидкості за одиницю часу.Одиницею кутового прискорення в міжнародній системі одиниць є рад / с (радіан на секунду).Зі зміною кутової швидкості відбувається зміна частоти обертання. Частота обертання характеризується відношенням числа обертів на часі.
