В предыдущем ответе рассмотрены примеры сил, действующих на тело вертикально вверх или вниз.
В качестве наглядного примера силы, действующей горизонтально, интересно будет рассмотреть характеристики российского грузового электровоза «Гранит» (серия 2ЭС10 - 3ЭС10).
В двухсекционном исполнении мощность его составляет 8800 кВт, сила тяги — 784 кН, а конструкционная скорость — 120 км/ч.
За счёт добавления к электровозу третьей секции (см. рис.) вес состава, ведомого «Гранитом», удалось увеличить с 7 до 9 тысяч тонн. При этом тяговое усилие, развиваемое электровозом, увеличилось до:
1176 кН - при трогании с места
855 кН - при часовом режиме
807 кН - при длительном режиме
Сопоставив эти показатели с предложенной в условии силой 1000 кН, можно сделать вывод, что сравнимое усилие развивает данный электровоз при перевозке грузового состава, массой 9000 тонн.
По этой причине уменьшится сопротивление между точками в и г и, следовательно, уменьшится сопротивление всей цепи rэкв. Ток I1 = U/rэкв увеличится.
Вследствие увеличения падения напряжения на резисторе r1 напряжение Uвг между точками в и г уменьшится, что следует из выражения Uвг = U – I1r1. Таким образом, ток I2=Uвг /r2уменьшится.Из первого закона Кирхгофа I1=I2+I3 следует, что, поскольку I1 увеличится, а I2 уменьшится, I3возрастет, напряжение Uва =U1=I3r3 увеличится, а напряжениеU2 =U - Uва –I1r1 уменьшится.1-10. Две лампы, имеющие одинаковые номинальные напряжения 110 В и номинальные мощности Р1ном=50 Вт и Р2ном=150 Вт, соединены последовательно и включены в сеть с напряжением U=220 В.Определить напряжения на лампах и мощности, потребляемые каждой лампой, если допустить, что сопротивление ламп не зависит от тока. Указать неправильный ответ.1. P1 = 112,5 Вт. 2. P2=336 Вт. 3. U1 = 165 В. 4. U2=55 В.Решение 1-10. Из формулы Pном=Uном Iном= U2 ном /r сопротивление лампы Л1 равноR1 = U2 ном / P 1ном = 1102/50 = 242 Ом. Сопротивление лампы Л2 равноR2 = U2 ном / P 2ном = 1102/150 = 80.5 Ом.Общее сопротивление цепиRэкв = r1+r2 = 242 + 80,5 = 322,5 Ом.Ток лампI= U/rэкв = 220/322,5 = 0,682 А.Напряжения на лампах Л1 и Л2U1 =Ir1 = 165 В; U2 = Ir2 = 55 В.Мощность лампы Л1Р1 =I2r1 = 0,6852* 242 = 112,5 Вт.Мощность лампы Л2Р2 = I2r2 = 0,6852-80,5 = 37,5 Вт.Лампа Л1 нить накала которой рассчитана на мощность 50 Вт,при мощности 112 Вт перегорит.1-14. На рис. 1.14, б изображены графики зависимости напряжения Up на резисторе rл цепи, изображенной на рис. 1.14, а, от положения движка реостата rр. Какому соотношению сопротивлений rа и rv примерно соответствуют графики? Указать неправильный ответ.1. А для rп<rp/2. 2. Б для rп=оо. 3. В для rп=rp 4. Г для rp<гр,a) б)Решение 1-14. Уравнения Кирхгофа для цепиI=I1 + Iп (1)Uп = Iпrп= I1rx (2)U = I1rx + I(rp-rx) (3)Подставив в (1) Iп из (2) получимI = I1 + I1rx /rп (4)Подставив I из (4) в (3) , получимU = I1rx +( I1 + I1rx /rп)( rp-rx) = I1rx + I1rp - I1rx + I1 rp rx /rп - I1r2x /rп (5)Разделив (2) на (5) , получимUп / U = I1rx / (I1rp + I1 rp rx /rп - I1r2x /rп) = 1 / (rp / rx + rp / rп - rx / rп ) (6)Допустим, rп = ∞ , тогда из (6) следует Uп / U = rx / rp ; при rx / rp = 0 имеем Uп / U =0 ; при rx / rp= 0,5 имеем Uп / U =0,5; при rx / rp = 1 имеем Uп / U =1.Следовательно, условию rп = ∞ соответствует прямая Б.
В предыдущем ответе рассмотрены примеры сил, действующих на тело вертикально вверх или вниз.
В качестве наглядного примера силы, действующей горизонтально, интересно будет рассмотреть характеристики российского грузового электровоза «Гранит» (серия 2ЭС10 - 3ЭС10).
В двухсекционном исполнении мощность его составляет 8800 кВт, сила тяги — 784 кН, а конструкционная скорость — 120 км/ч.
За счёт добавления к электровозу третьей секции (см. рис.) вес состава, ведомого «Гранитом», удалось увеличить с 7 до 9 тысяч тонн. При этом тяговое усилие, развиваемое электровозом, увеличилось до:
1176 кН - при трогании с места
855 кН - при часовом режиме
807 кН - при длительном режиме
Сопоставив эти показатели с предложенной в условии силой 1000 кН, можно сделать вывод, что сравнимое усилие развивает данный электровоз при перевозке грузового состава, массой 9000 тонн.
По этой причине уменьшится сопротивление между точками в и г и, следовательно, уменьшится сопротивление всей цепи rэкв. Ток I1 = U/rэкв увеличится.
Вследствие увеличения падения напряжения на резисторе r1 напряжение Uвг между точками в и г уменьшится, что следует из выражения Uвг = U – I1r1. Таким образом, ток I2=Uвг /r2уменьшится.Из первого закона Кирхгофа I1=I2+I3 следует, что, поскольку I1 увеличится, а I2 уменьшится, I3возрастет, напряжение Uва =U1=I3r3 увеличится, а напряжениеU2 =U - Uва –I1r1 уменьшится.1-10. Две лампы, имеющие одинаковые номинальные напряжения 110 В и номинальные мощности Р1ном=50 Вт и Р2ном=150 Вт, соединены последовательно и включены в сеть с напряжением U=220 В.Определить напряжения на лампах и мощности, потребляемые каждой лампой, если допустить, что сопротивление ламп не зависит от тока. Указать неправильный ответ.1. P1 = 112,5 Вт. 2. P2=336 Вт. 3. U1 = 165 В. 4. U2=55 В.Решение 1-10. Из формулы Pном=Uном Iном= U2 ном /r сопротивление лампы Л1 равноR1 = U2 ном / P 1ном = 1102/50 = 242 Ом. Сопротивление лампы Л2 равноR2 = U2 ном / P 2ном = 1102/150 = 80.5 Ом.Общее сопротивление цепиRэкв = r1+r2 = 242 + 80,5 = 322,5 Ом.Ток лампI= U/rэкв = 220/322,5 = 0,682 А.Напряжения на лампах Л1 и Л2U1 =Ir1 = 165 В; U2 = Ir2 = 55 В.Мощность лампы Л1Р1 =I2r1 = 0,6852* 242 = 112,5 Вт.Мощность лампы Л2Р2 = I2r2 = 0,6852-80,5 = 37,5 Вт.Лампа Л1 нить накала которой рассчитана на мощность 50 Вт,при мощности 112 Вт перегорит.1-14. На рис. 1.14, б изображены графики зависимости напряжения Up на резисторе rл цепи, изображенной на рис. 1.14, а, от положения движка реостата rр. Какому соотношению сопротивлений rа и rv примерно соответствуют графики? Указать неправильный ответ.1. А для rп<rp/2. 2. Б для rп=оо. 3. В для rп=rp 4. Г для rp<гр,a) б)Решение 1-14. Уравнения Кирхгофа для цепиI=I1 + Iп (1)Uп = Iпrп= I1rx (2)U = I1rx + I(rp-rx) (3)Подставив в (1) Iп из (2) получимI = I1 + I1rx /rп (4)Подставив I из (4) в (3) , получимU = I1rx +( I1 + I1rx /rп)( rp-rx) = I1rx + I1rp - I1rx + I1 rp rx /rп - I1r2x /rп (5)Разделив (2) на (5) , получимUп / U = I1rx / (I1rp + I1 rp rx /rп - I1r2x /rп) = 1 / (rp / rx + rp / rп - rx / rп ) (6)Допустим, rп = ∞ , тогда из (6) следует Uп / U = rx / rp ; при rx / rp = 0 имеем Uп / U =0 ; при rx / rp= 0,5 имеем Uп / U =0,5; при rx / rp = 1 имеем Uп / U =1.Следовательно, условию rп = ∞ соответствует прямая Б.