Физика /1.Теоретическая физика
К.п.н. Мищик С.А.
Государственный морской университет имени
адмирала Ф.Ф.Ушакова ,
Россия
Системные задачи переменного тока
прикладной физики морского флота
Системные задачи переменного тока прикладной физики морского
флота отражают целостно-системное моделирование основных элементов транспортных
объектов. При этом возникает ориентация на единство базисных характеристик
предметных и исполнительных условий относительно предмета содержания и способа
его реализации. Рассматриваются: сопротивление дроссельной
катушки в судовом электромагнитном устройстве при сдвиге фаз между напряжением
и током; частота переменного тока, активное и индуктивное сопротивления; полное
сопротивление судовой дроссельной катушки относительно активного и индуктивного
сопротивления; полное сопротивление цепи в судовом электромагнитном устройстве на морском флоте.
В процессе решения системных задач переменного тока прикладной физики морского флота необходимо
применять основные положения теории деятельности, системного анализа и теории
формирования интеллекта.
Системный анализ предполагает
выполнение последовательности системных аналитических действий: выделить объект
анализа – задачу переменного тока прикладной физики
морского флота (ЗПТПФМФ) как систему; установить порождающую среду ЗПТПФМФ;
определить уровни анализа ЗПТПФМФ; представить целостные свойства ЗПТПФМФ относительно
пространственных, и временных характеристик и их комбинаций; выделить структуру
уровня анализа ЗПТПФМФ; установить структурные элементы уровня анализа ЗПТПФМФ;
определить системообразующие связи данного уровня анализа ЗПТПФМФ; представить
межуровневые связи анализа ЗПТПФМФ; выделить форму организации ЗПТПФМФ;
установить системные свойства и поведение ЗПТПФМФ.
Задача 1
В судовом электромагнитном устройстве дроссельная катушка
длиной ℓ=50 см и площадью поперечного сечения S=10
см2 включена в цепь переменного тока частотой ν=50
Гц. Число витков дроссельной катушки N=3000.
Определить сопротивление R дроссельной катушки в судовом
электромагнитном устройстве, если сдвиг фаз между напряжением и током φ=60°.
Ответ: R
= 4,1 Ом .
Задача 2
В судовом электромагнитном устройстве конструкция
дроссельной катушки состоит из N =500
витков медной проволоки, площадь
поперечного сечения которой S = l мм2. Длина дроссельной
катушки ℓ=50 см, ее диаметр D=5 см. Определить частоту ν переменного тока в судовом
электромагнитном устройстве, когда полное сопротивление Z дроссельной катушки будет
вдвое больше ее активного сопротивления R .
Ответ: v
= 300 Гц .
Задача 3
В судовом электромагнитном устройстве два конденсатора
с емкостями C1 = 0,2 мкФ и С2 = 0,1 мкФ включены
последовательно в цепь переменного тока напряжением U = 220 В
и частотой v =50 Гц. Определить силу тока I в цепи судового
электромагнитного устройства и падения потенциала Uc1 и Uc2
на первом и втором конденсаторах системы.
Ответ: 
.
Задача 4
В судовом электромагнитном устройстве дроссельная катушка
длиной ℓ =25 см и радиусом r =2 см имеет
конструкцию из N =1000 витков
медной проволоки, площадь поперечного
сечения которой S = l мм2. Судовая дроссельная катушка включена в
цепь переменного тока частотой v =50 Гц. Определить
величину части полного сопротивления Z судовой дроссельной катушки относительно
активного сопротивления R и индуктивного сопротивления XL
судового электромагнитного устройства.
Ответ: R
= 74%, XL = 68%.
Задача 5
В судовом электромагнитном устройстве конденсатор
емкостью С=20 мкФ и резистор, сопротивление которого R
=150 Ом, включены последовательно в цепь переменного тока частотой v=50
Гц . Определить величину части напряжения U, приложенного к цепи судового
электромагнитного устройства, относительно падения напряжения на конденсаторе Uc
и на резисторе UR .
Ответ: Uc
= 72,5%; UR = 68,5% .
Задача 6
В судовом электромагнитном устройстве конденсатор и электрическая
лампа соединены последовательно и включены в цепь переменного тока напряжением U = 440 В и частотой v =50 Гц. Определить ёмкость С конденсатора судового
электромагнитного устройства, чтобы через лампу следовала сила тока I=0,5 А и
падение напряжения на индикаторной лампе Uл=110 В.
Ответ: С
= 3,74мкФ .
Задача 7
В судовом электромагнитном устройстве дроссельная катушка
с активным сопротивлением R = 10 Ом и индуктивностью L
включена в цепь переменного тока напряжением U=127 В и
частотой v =50 Гц. Определить индуктивность L дроссельной катушки,
если известно, что дроссельная катушка поглощает мощность Р=400 Вт и сдвиг фаз в
судовом электромагнитном устройстве между напряжением и током φ =60°.
Ответ: L = 55мГн.
Задача 8
В судовом электромагнитном устройстве конденсатор
емкостью С=1 мкФ и резистор с сопротивлением R=3 кОм включены в цепь
переменного тока частотой v
=50 Гц. Определить полное сопротивление Z цепи судового
электромагнитного устройства, если конденсатор и резистор включены: а)
последовательно; б) параллельно.
Ответ: a) Z = 4,38кOм; 6) Z = 2,18кOм.
Задача 9
В судовую электрическую систему переменного тока
напряжением U=220 В и
частотой v =50 Гц включено судовое электромагнитное устройство, в
котором последовательно включены судовой
конденсатор ёмкостью С=35,4 мкФ, сопротивление R =
100 Ом и индуктивность L=0,7 Гн. Определить силу
электрического тока I в системе и падения напряжения Uс, UR и UL
на судовых конденсаторе, сопротивлении и индуктивности судового электромагнитного
устройства.
Ответ: 
.
Задача 10
В судовом электромагнитном устройстве индуктивность судового
дросселя L=22,6 мГн и сопротивление R включены параллельно в судовую
электрическую систему переменного тока частотой v =50 Гц. Определить
сопротивление R судового электромагнитного устройства, если сдвиг фаз между
напряжением и током в судовой электрической системе φ =60°.
Ответ: R
=12,3Oм .
Задача 11
В судовом электромагнитном устройстве активное сопротивление
R
и судовой дроссель индуктивностью L соединены параллельно и включены
в судовую электрическую систему переменного тока с напряжением U =
127 В и частотой v =50 Гц. Определить сопротивление R
и индуктивность L судового дросселя, если судовое электромагнитное устройство поглощает
мощность P=404 Вт и сдвиг фаз между напряжением и силой тока в судовой
электрической системе φ =60° .
Ответ: 
.
Литература: