Электровоз массой 500 т движется с горы уклоном 0,01 со скоростью 36 км/ч. какой ток протекает через мотор электровоза, если напряжение сети равняется 35 кв, сила сопротивления движению составляет 5% от его веса, а кпд равняется 80%?
"Сила, действующая на электровоз", - это его вес. При уклоне 0,01 скатывающая сила = 0,01mg. Сила сопротивления при этом = 0,03mg и направлена против движения. Так что результирующая сила, с которой электровоз тянет себя и состав, = 0,02mg. Мощность при этом равна произведению силы на скорость, мощность, отбираемая от сети, равна произведению напряжения на ток. Ну и отношение мжеду ними = кпд. Этого всего достаточно для решения задачки.
Для решения данной задачи, школьнику необходимо знать основные формулы для расчета силы тока, мощности и работы. Давайте подойдем к решению задачи по шагам:
Шаг 1: Расчет силы сопротивления движению электровоза.
Сила сопротивления движению составляет 5% от его веса. Вес электровоза можно рассчитать, умножив его массу на ускорение свободного падения g, которое примерно равно 9,8 м/с^2:
Вес электровоза = масса * ускорение свободного падения
Вес электровоза = 500 т * 9,8 м/с^2 = 4900 кН (килоньтон)
Сила сопротивления движению = 5% * вес электровоза
Сила сопротивления движению = 0,05 * 4900 кН = 245 кН (килоньтон)
Шаг 2: Расчет скорости электровоза в м/с.
Для этого нужно перевести скорость из км/ч в м/с, зная, что 1 км/ч = 0,277 м/с:
Скорость электровоза в м/с = 36 км/ч * 0,277 м/с = 9,972 м/с (округляем до 10 м/с)
Шаг 3: Расчет мощности, развиваемой электровозом.
Мощность - это произведение силы на скорость:
Мощность = сила * скорость
Мощность = 245 кН * 10 м/с = 2450 кН * м/с = 2450 кВт
Шаг 4: Расчет мощности потребляемой электрической энергии.
Мощность потребляемой электрической энергии связана с мощностью электровоза и КПД (кпд - коэффициент полезного действия):
Мощность потребляемой электрической энергии = мощность / кпд
Мощность потребляемой электрической энергии = 2450 кВт / 0,8 = 3062,5 кВт
Шаг 5: Расчет силы тока через мотор электровоза.
Сила тока связана с мощностью и напряжением:
Сила тока = мощность / напряжение
Сила тока = 3062,5 кВт / 35 кВ = 87,5 А (ампер)
Таким образом, ток, протекающий через мотор электровоза, составляет 87,5 ампера.
"Сила, действующая на электровоз", - это его вес. При уклоне 0,01 скатывающая сила = 0,01mg. Сила сопротивления при этом = 0,03mg и направлена против движения. Так что результирующая сила, с которой электровоз тянет себя и состав, = 0,02mg. Мощность при этом равна произведению силы на скорость, мощность, отбираемая от сети, равна произведению напряжения на ток. Ну и отношение мжеду ними = кпд. Этого всего достаточно для решения задачки.