Rozdział 15

Rozdział 15

Sprawdź, czy rozumiesz

15.1

8,3⁢ms8,3⁢ms \SI{8,3}{\milli\second}.

15.2

a. 20 ⁢ V ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t 20 ⁢ V ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t , 0,2 ⁢ A ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t 0,2 ⁢ A ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t ; b. 20 ⁢ V ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t 20 ⁢ V ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t , 0,13 ⁢ A ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t + π ∕ 2 0,13 ⁢ A ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t + π ∕ 2 ; c. 20 ⁢ V ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t 20 ⁢ V ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t , 2,10 ⁢ A ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t − π ∕ 2 2,10 ⁢ A ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t − π ∕ 2 .

15.3

u R ⁡ t = U 0 ⁢ R ∕ Z ⋅ sin ω ⁢ t − ϕ u R ⁡ t = U 0 ⁢ R ∕ Z ⋅ sin ω ⁢ t − ϕ , uC⁡t=U0⁢XC∕Z⋅sinω⁢t−ϕ+π∕2=U0⁢XC∕Z⋅cosω⁢t−ϕuC⁡t=U0⁢XC∕Z⋅sinω⁢t−ϕ+π∕2=U0⁢XC∕Z⋅cosω⁢t−ϕ u_C \apply (t) = U_0 X_C / Z \cdot \sin (\omega t - \phi + \pi /2) = U_0 X_C / Z \cdot \cos (\omega t - \phi), uL⁡t=U0⁢XL∕Z⋅sinω⁢t−ϕ+π∕2=U0⁢XL∕Z⋅cosω⁢t−ϕuL⁡t=U0⁢XL∕Z⋅sinω⁢t−ϕ+π∕2=U0⁢XL∕Z⋅cosω⁢t−ϕ u_L \apply (t) = U_0 X_L / Z \cdot \sin (\omega t - \phi + \pi /2) = U_0 X_L / Z \cdot \cos (\omega t - \phi).

15.4

u ⁡ t = 10 ⁢ V ⋅ sin 90 ⁢ π ⁢ t u ⁡ t = 10 ⁢ V ⋅ sin 90 ⁢ π ⁢ t .

15.5

2 ⁢ V 2⁢V, 10 ⁢ V 10⁢V, 8 ⁢ V 8⁢V.

15.6

a. 160 ⁢ Hz 160⁢Hz; b. 40 ⁢ Ω 40⁢Ω; c. 0,25 ⁢ A ⋅ sin 10 3 ⋅ t 0,25 ⁢ A ⋅ sin 10 3 ⋅ t ; d. 0,023 ⁢ rad 0,023⁢rad.

15.7

a. Zmniejszy się o połowę; b. Zmniejszy się o połowę; c. Pozostanie bez zmian.

15.8

u ⁡ t = 0,14 ⁢ V ⋅ sin 4 ⋅ 10 2 ⋅ t ⁢ . u ⁡ t = 0,14 ⁢ V ⋅ sin 4 ⋅ 10 2 ⋅ t ⁢ .

15.9

a. 12 12; b. 0,042 ⁢ A 0,042⁢A; c. 2,6 ⋅ 10 3 ⁢ Ω 2,6 ⋅ 10 3 ⁢Ω.

Pytania

1.

Częstość kołowa jest równa częstotliwości pomnożonej przez 2 ⁢ π 2⁢π.

3.

Tak – w obu przypadkach.

5.

Moc chwilowa jest wartością mocy w danej chwili czasu. Średnia moc jest natomiast uśrednioną wartością mocy po jednym lub po kilku cyklach.

7.

Moc chwilowa może być ujemna, ale średnia moc zawsze ma wartość nieujemną.

9.

Straty termiczne są znacząco mniejsze, kiedy linia działa przy niskim natężeniu prądu i wysokim jego napięciu.

11.

Adapter zawiera w sobie transformator obniżający napięcie i podwyższający natężenie prądu, by dostosować te parametry do optymalnych dla akumulatora.

13.

Aby przez każdy zwój mógł przepłynąć ten sam zmienny strumień pola magnetycznego.

Zadania

15.

a. 530 ⁢ Ω 530⁢Ω; b. 53 ⁢ Ω 53⁢Ω; c. 5,3 ⁢ Ω 5,3⁢Ω.

17.

a. 1,9 ⁢ Ω 1,9⁢Ω; b. 19 ⁢ Ω 19⁢Ω; c. 190 ⁢ Ω 190⁢Ω.

19.

360 ⁢ Hz 360⁢Hz.

21.

i ⁡ t = 3,2 ⁢ A ⋅ sin 120 ⁢ π ⁢ t ⁢ . i ⁡ t = 3,2 ⁢ A ⋅ sin 120 ⁢ π ⁢ t ⁢ .

23.

a. 38 ⁢ Ω 38⁢Ω; b. i ⁡ t = 4,24 ⁢ A ⋅ sin 120 ⁢ π ⁢ t − π ∕ 2 i ⁡ t = 4,24 ⁢ A ⋅ sin 120 ⁢ π ⁢ t − π ∕ 2 .

25.

a. 70 ⁢ Ω 70⁢Ω; b. 0,16 ⁢ A 0,16⁢A; c. i R ⁡ t = 0,16 ⁢ A ⋅ cos 120 ⁢ π ⁢ t i R ⁡ t = 0,16 ⁢ A ⋅ cos 120 ⁢ π ⁢ t ; d. u R ⁡ t = 120 ⁢ V ⋅ cos 120 ⁢ π ⁢ t u R ⁡ t = 120 ⁢ V ⋅ cos 120 ⁢ π ⁢ t , u C ⁡ t = 120 ⁢ V ⋅ cos 120 ⁢ π ⁢ t − π ∕ 2 u C ⁡ t = 120 ⁢ V ⋅ cos 120 ⁢ π ⁢ t − π ∕ 2 .

27.

a. 690 ⁢ Ω 690⁢Ω; b. 0,15 ⁢ A 0,15⁢A; c. i ⁡ t = 0,15 ⁢ A ⋅ sin 1000 ⁢ π ⁢ t − 0,753 i ⁡ t = 0,15 ⁢ A ⋅ sin 1000 ⁢ π ⁢ t − 0,753 ; d. 1100 ⁢ Ω 1100⁢Ω, 0,092 ⁢ A 0,092⁢A, i ⁡ t = 0,092 ⁢ A ⋅ sin 1000 ⁢ π ⁢ t + 1,09 i ⁡ t = 0,092 ⁢ A ⋅ sin 1000 ⁢ π ⁢ t + 1,09 .

29.

a. 5,7 ⁢ Ω 5,7⁢Ω; b. 29°29° \ang{29}\; c. i ⁡ t = 30 ⁢ A ⋅ cos 120 ⁢ π ⁢ t i ⁡ t = 30 ⁢ A ⋅ cos 120 ⁢ π ⁢ t .

31.

a. 0,89 ⁢ A 0,89⁢A; b. 5,6 ⁢ A 5,6⁢A; c. 1,4 ⁢ A 1,4⁢A.

33.

a. 7,3 ⁢ W 7,3⁢W; b. 6,3 ⁢ W 6,3⁢W.

35.

a. Cewkę; b. X L = 52 ⁢ Ω X L = 52 ⁢ Ω .

37.

1,3 ⋅ 10 −7 ⁢ F ⁢ . 1,3 ⋅ 10 −7 ⁢ F ⁢.

39.

a. 820 ⁢ Hz 820⁢Hz; b. 7,8 7,8.

41.

a. 50 ⁢ Hz 50⁢Hz; b. 50 ⁢ W 50⁢W; c. 13 13; d. 25 ⁢ rad ∕ s 25⁢ rad ∕ s .

43.

Kapacytancja jest większa od induktancji, ponieważ natężenie prądu „wyprzedza” napięcie prądu. Zużycie mocy wynosi 30 ⁢ W 30⁢W.

45.

a. 45 ⁢ : ⁢ 1 45⁢:⁢1; b. 0,68 ⁢ A 0,68⁢A, 0,015 ⁢ A 0,015⁢A; c. 160 ⁢ Ω 160⁢Ω.

47.

a. 41 41 zwojów; b. 40,9⁢A40,9⁢A \SI{40,9}{\ampere}.

Zadania dodatkowe

49.

a. i ⁡ t = 1,26 ⁢ A ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t + π ∕ 2 i ⁡ t = 1,26 ⁢ A ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t + π ∕ 2 ; b. i ⁡ t = 1,26 ⁢ A ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t − π ∕ 2 i ⁡ t = 1,26 ⁢ A ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t − π ∕ 2 ; c. i ⁡ t = 2 ⁢ A ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t i ⁡ t = 2 ⁢ A ⋅ sin 200 ⁢ π ⁢ t .

51.

a. 2,5 ⋅ 10 3 ⁢ Ω 2,5 ⋅ 10 3 ⁢Ω, 3,6 ⋅ 10 −3 ⁢ A 3,6 ⋅ 10 −3 ⁢A; b. 7,5 ⁢ Ω 7,5⁢Ω, 1,2 ⁢ A 1,2⁢A.

53.

a. 19 ⁢ A 19⁢A; b. 90 ° 90°.

55.

11,7 ⁢ Ω 11,7⁢Ω.

57.

36 ⁢ W 36⁢W.

59.

a. 5,9 ⋅ 10 4 ⁢ W 5,9 ⋅ 10 4 ⁢W; b. 1,64 ⋅ 10 11 ⁢ W 1,64 ⋅ 10 11 ⁢W.

Zadania trudniejsze

61.

a. 335 ⁢ MV 335⁢MV; b. Ten wynik jest zbyt wysoki, zdecydowanie powyżej napięcia przebicia powietrza dla realnych odległości; c. Napięcie wejściowe jest zbyt wysokie.

63.

a. 20 ⁢ Ω 20⁢Ω; b. 0,5 ⁢ A 0,5⁢A; c. 5,4 ° 5,4°, opóźnione; d. u R ⁡ t = 9,96 ⁢ V ⋅ cos 250 ⁢ π ⁢ t + 5,4 ° u R ⁡ t = 9,96 ⁢ V ⋅ cos 250 ⁢ π ⁢ t + 5,4 ° , u C ⁡ t = 12,7 ⁢ V ⋅ cos 250 ⁢ π ⁢ t + 5,4 ° − 90 ° u C ⁡ t = 12,7 ⁢ V ⋅ cos 250 ⁢ π ⁢ t + 5,4 ° − 90 ° , u L ⁡ t = 11,8 ⁢ V ⋅ cos 250 ⁢ π ⁢ t + 5,4 ° + 90 ° u L ⁡ t = 11,8 ⁢ V ⋅ cos 250 ⁢ π ⁢ t + 5,4 ° + 90 ° , u źr ⁡ t = 10 ⁢ V ⋅ cos 250 ⁢ π ⁢ t u źr ⁡ t = 10 ⁢ V ⋅ cos 250 ⁢ π ⁢ t ; e. 0,995 0,995; f. 6,25 ⁢ J 6,25⁢J.

65.

a. 0,75 ⁢ Ω 0,75⁢Ω; b. 7,5 ⁢ Ω 7,5⁢Ω; c. 0,75 ⁢ Ω 0,75⁢Ω; d. 7,5 ⁢ Ω 7,5⁢Ω; e. 1,3 ⁢ Ω 1,3⁢Ω; f. 0,13 ⁢ Ω 0,13⁢Ω.

67.

Jednostką reaktancji według wzoru jest rad ⁢ H ∕ s rad ⁢ H ∕s. W analizie jednostek radiany można pominąć bez konsekwencji. Henr da się również zapisać w postaci H = V ⁢ s ∕ A = Ω ⁢ s H= V ⁢ s ∕ A = Ω ⁢ s . Łącząc ze sobą oba wzory, widzimy, że jednostką reaktancji jest Ω Ω.

69.

a. 156 ⁢ V 156⁢V; b. 42 ⁢ V 42⁢V; c. 154 ⁢ V 154⁢V.