Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

RFpro.ru: Консультации по физике

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 704 RSS
←   Апрель 2020   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30


За последние 60 дней ни разу не выходила


Открыта: 14-07-2005

Автор
Калашников О.А.

Статистика

704 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

RFpro.ru: Консультации по физике


РАССЫЛКИ ПОРТАЛА RFPRO.RU

Лучшие эксперты в разделе

Алексеев Владимир Николаевич
Статус: Мастер-Эксперт
Рейтинг: 999
∙ повысить рейтинг » 		Михаил Александров
Статус: Академик
Рейтинг: 742
∙ повысить рейтинг » 		CradleA
Статус: Профессор
Рейтинг: 567
∙ повысить рейтинг »

∙ Физика

Номер выпуска:2350
Дата выхода:13.04.2020, 16:45
Администратор рассылки:Коцюрбенко Алексей Владимирович (Старший модератор)
Подписчиков / экспертов:158 / 75
Вопросов / ответов:2 / 2

Консультация # 198125: Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе: С использованием правил Кирхгофа, найти силы токов на всех участках цепи и разность потенциалов между узлами. В задаче известно: = 2,5 В, = 2,2 В, = 3,0 В, r = r = r = 0,2 Ом, R = 4,7 Ом....
Консультация # 198178: Здравствуйте! Помогите, пожалуйста, с задачей по физике: Определить напряжённость H и индукцию B магнитного поля, создаваемого двумя длинными параллельными проводниками, расположенными на расстоянии d = 5 см один от другого, в точке, находящейся на расстоянии r1 = 4 см от одного проводника и r2 = 3 см от другого. По проводникам протекают ток...

Консультация # 198125:

Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе:

С использованием правил Кирхгофа, найти силы токов на всех участках цепи и разность потенциалов между узлами. В задаче известно: = 2,5 В, = 2,2 В, = 3,0 В, r = r = r = 0,2 Ом, R = 4,7 Ом.

Дата отправки: 02.04.2020, 18:55
Вопрос задал: fm11 (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт):

Здравствуйте, fm11!
Дано : 3 источника ЭДС с E1 = 2,5 В, E2 = 2,2 В, E3= 3,0 В имеют внутренние сопротивления r1 = r2 = r3 = 0,2 Ом.
Резистор R = 4,7 Ом - общая нагрузка эл-цепи.

Решение : Я добавил позиционные обозначения в Вашу эл-схему для пояснений расчёта и облегчения его понимания. Рисунок прилагаю ниже.
Зелёными прямоугольничками я выделил так называемые Схемы замещения реальных Источников напряжения. Каждый из них состоит из идеального источника ЭДС (с нулевым внутренним сопротивлением) и явно-показанного на схеме резистора, олицетворяющего внутреннее сопротивление источника.

Зададим предположительные направления токов. Начнём угадывать с самого мощного источника E3 - его ЭДС - наибольший. Он явно "толкает" ток вниз по рисунку. Ток ч-з резистор R наверняка течёт вверх, замыкая цепь главного источника. Направления токов ч-з источники E2 и E1 трудно угадать, тк значение сопротивления R намного больше значений внутрен них сопротивлений, и некоторые слабые источники будут поглощать энергию мощного E3 вместо того, чтобы "дружно" отдавать энергию в нагрузку R. Если угадаем неправильно, то просто получим значения вычисленных токов со знаком минус.

Замечаем, что эл-цепь имеет P=4 ветви и Q=2 узла. Кол-во неизвестных равно 4 (по числу токоы). Для их нахождения надо создать систему из n=4 уравнений.

По первому закону Кирхгофа составим Q-1=1 уравнение.
I3 + I1 = I2 + Iн (сумма токов, втекающих в узел, равна сумме вытекающих из этого узла).
Кажется, будто можно составить 2 уравнения (по кол-ву узлов), но тогда второе уравнение будет дублировать первое, и это приведёт к неправильному результату.

Недостающие n-1=3 уравнения будем составлять по 2му закону Кирхгофа. Согласно рекомендациям учебно-методической статьи "Законы Кирхгофа" Ссылка1 , задаём оранжевой стрелкой направления обхода контуров. Их можно задавать произвольно. В большинстве ВУЗов тупо задают все направления по часовой стрелке. Но меня в Таганрогском радио-институте приучали развивать интуицию инженера и пытаться угадывать направления, близкие к реальному.

Просуммируем ЭДС (в левой части уравнений) и напряжения (в правой части), задавая слагаемым знак плюс, если величина совпадает с направлением обхода и минус, если не совпадает. Получаем:
E3 - E2 = I3·r3 + I2·r2
E3 = I3·r3 + Iн·R
E1 = I1·r1 + Iн·R

Решать эту систему из 4х уравнений Вы можете любым доступным способом. Я использую для решения приложение Маткад , поскольку оно вычисляет очень быстро и страхует от ошибок вычисления.

Ответ: Токи в ветвях равны I1 = 0,15 А, I2 = 1,65 А, I3 = 2,35 А, Iн = 0,54 А. Направления токов указаны стрелками на схеме за исключением направления I1 : его уточнённое направление оказалось вверх по рисунку (он был вычислен со знаком минус).

Разность потенциалов м-ду узлами
U = Iн·R = 0,538·4,7 = 2,53 Вольта (по закону Ома).
Оба "слабых" источника E1 и E2 получают энергию (заряжаются) от мощного E3.

Консультировал: Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт)
Дата отправки: 09.04.2020, 12:11
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю 0 одобряю!

Консультация # 198178:

Здравствуйте! Помогите, пожалуйста, с задачей по физике:

Определить напряжённость H и индукцию B магнитного поля, создаваемого двумя длинными параллельными проводниками, расположенными на расстоянии d = 5 см один от другого, в точке, находящейся на расстоянии r1 = 4 см от одного проводника и r2 = 3 см от другого. По проводникам протекают токи I1 = 15 А и I2 = 20 А соответственно. Рассмотреть случаи: 1) одинакового и 2) противоположного направления токов.


Дата отправки: 08.04.2020, 11:56
Вопрос задал: Эльвира (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »

Консультирует Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт):

Здравствуйте, 36821406!
Дано: расстояния : d = 5 см = 0,05 м, r1 = 4 см = 0,04 м, r2 = 3 см = 0,03м. Токи : I1 = 15 А, I2 = 20 А.
Вычислить Ho, Hп, Bo, Bп .

Для нахождения магнитной индукции в точке M используем принципом суперпозиции магнитных полей. Сначала вычислим направления магнитных индукций полей, создаваемых каждым проводником с током в отдельности, а затем сложим их геометрически:
B→ = B1→ + B2→

Модуль магнитной индукция B1 от первого провода бесконечной длины с током I1 вычисляется по формуле :
B1 = µ0·µ·I1 / (2·π·r1)
здесь r1 - расстояние от первого провода до наблюдаемой точки M ,
µ0 = 4·π·10-7 = 1,2566·10-6 Гн/м - Магнитная постоянная Ссылка1 ,
µ - магнитная проницаемость среды. Среда не задана в Условии задачи, полагаем, будт о наши провода расположены в воздухе, для которого µ=1.
Напряжённость магнитного поля связана с его индукцией простой формулой B1 = µ0·µ·H1 . Направления их векторов совпадают.

Таким образом, H1 = I1 / (2·π·r1) = 15 / (2·π·0,04) = 60 А/м ,
а H2 = I2 / (2·π·r2) = 20 / (2·π·0,03) = 106 А/м .
Для облегчения понимания процесса, я начертил схематический чертёж (прилагаю ниже).

На рисунке изображена плоскость, перпендикулярная торцам проводов.
Для первого рассматриваемого случая токи имеют одинаковое направление от нас сквозь плоскость. Точки Пр1 (торец провода N1), Пр2 (торец провода N2) и точка M образуют прямоугольный треугольник, поскольку гипотенуза d и катеты по счастливой случайности связаны теоремой Пифагора
42 + 32 = 52

Согласно Правилу буравчика, если токи текут в одинако вом направлении от нас, то векторы напряжённости и индукции направлены по часовой стрелке: H1→ - вниз по рисунку, H2o→ - влево.
Тогда модуль суммарной напряжённости ортогональных векторов можно найти также по формуле Пифагора :
Hs = √(H12 + H22) = 122 А/м
Вектор Hso→ суммарной напряжённости для одинаково-направленных токов направлен вниз-влево.
Модуль суммарной индукции Bs = µ0·Hs = 153 мкТл .

Для случая с противоположно-направленными токами если ток в проводе течёт к нам, то вектор его напряжённости H2п→ меняет направление на противоположное - вправо по рисунку. Соответственно векторы суммарной напряжённости Hsп→ и суммарной индукции Bsп→ будут направлены вправо-вниз с прежними значениями модулей.

Ответ : Модули напряжённости и индукции магнитного поля 2х проводов равны 122 А/м и 153 мкТл соответственно независимо от совпадения направлений токов в проводах. При изменении направления токов меняется лишь направление векторов напряжённости и индукции.

См учебно-методические статьи "Формулы индукции магнитного поля" Ссылка2
"Правило буравчика" Ссылка3
Решения похожих задач : rfpro.ru/question/179872 , rfpro.ru/question/195649 .

Консультировал: Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт)
Дата отправки: 11.04.2020, 15:02

5
Все очень подробно и доходчиво объяснили. Спасибо огромное!
-----
Дата оценки: 12.04.2020, 08:08
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!

Оценить выпуск | Задать вопрос экспертам

главная страница  |  стать участником  |  получить консультацию
техническая поддержка

Дорогой читатель!
Команда портала RFPRO.RU благодарит Вас за то, что Вы пользуетесь нашими услугами. Вы только что прочли очередной выпуск рассылки. Мы старались. Пожалуйста, оцените его. Если совет помог Вам, если Вам понравился ответ, Вы можете поблагодарить автора - для этого в каждом ответе есть специальные ссылки. Вы можете оставить отзыв о работе портале. Нам очень важно знать Ваше мнение. Вы можете поближе познакомиться с жизнью портала, посетив наш форум, почитав журнал, который издают наши эксперты. Если у Вас есть желание помочь людям, поделиться своими знаниями, Вы можете зарегистрироваться экспертом. Заходите - у нас интересно!
МЫ РАБОТАЕМ ДЛЯ ВАС!
В избранное