on-line
Сейчас на сайте 1 пользователь и 25 гостей.

Пользователи на сайте

  • fizportal.ru
Вход в систему
Яндекс.Метрика

Задачник Кванта

Переменный ток

41.Ф1262. Электрический вентилятор с асинхронным двигателем, включенный в сеть напряжением 220 В, развивает скорость 1800 об/мин. Чтобы он не гудел так громко, его подключают через автотрансформатор к напряжению 127 В. С какой скоростью он будет вращаться? Считайте, что нагрузка на лопасти вентилятора определяется перегоняемым воздушным потоком. Трением в подшипниках пренебречь. Силу тока в обмотках статора считать зависящей только от приложенного напряжения.

42.Ф1270. Неоновая лампа НЛ (рис.) вспыхивает при увеличении напряжения до U1 = 80 В и гаснет при уменьшении напряжения до U2 = 25 В. Конденсатор С1 емкостью 10 мкФ заряжают до напряжения Uo = 300 В и подключают к схеме (генератору пилообразного напряжения). Сколько раз вспыхнет неоновая лампа? Какое количество теплоты выделится в системе, если С2 = 0,1 мкФ, R = 1 МОм?


43.Ф1272(Ф2210). Электрическая лампочка включена в сеть с частотой 50 Гц последовательно с катушкой, индуктивность которой 1 Гн. Параллельно лампочке подключили конденсатор неизвестной емкости, и оказалось, что лампочка горит при этом с той же яркостью, что и без конденсатора. Определите его емкость.

44.Ф1287. Неподалеку от включенного в сеть трансформатора поместили замкнутый виток из медной проволоки. Ток в нем оказался сдвинутым по фазе на π/4 относительно тока в обмотке трансформатора. Во сколько раз изменится мощность, рассеиваемая в витке, если сделать его не из меди, а из нихрома, сохранив все размеры неизменными? Удельное сопротивление у нихрома в 65 раз выше, чем у меди. Амплитуду тока в обмотке трансформатора считать одинаковой в обоих случаях.

45.Ф1291. Схема из двух одинаковых резисторов и конденсатора подключена к сети переменного напряжения 36 В, 50 Гц (рис.). Показания первого амперметра 0,3 А, второго 0,2 А. Считая приборы идеальными, найдите сопротивления резисторов и емкость конденсатора.


46.Ф1301. На тороидальном сердечнике симметрично расположены три одинаковые обмотки, образующие трансформатор. Одну из обмоток подключили к источнику переменного напряжения, вторую оставили разомкнутой, а к третьей подключили вольтметр. Оказалось, что вольтметр в этом случае показывает половину напряжения источника. Что он покажет, если вторую обмотку замкнуть накоротко? Считайте сопротивления обмоток пренебрежимо малыми, вольтметр и источник − идеальными, магнитную проницаемость сердечника − не изменяющейся при различных значениях магнитной индукции.

47.Ф1321. В «черном ящике» с тремя выводами (рис.) находится схема, состоящая из резистора сопротивлением R = 100 Ом, катушки индуктивности и конденсатора. При измерениях на переменном токе (ω = 1000 с−1) были определены значения сопротивлений RAB = 75 Ом и RBC = 125 Ом. Может ли индуктивность катушки быть равной 1 Гн? Ответ обоснуйте схемами и расчетом. На данной частоте катушку и конденсатор считайте идеальными.


48.Ф1326. Радиолюбителям хорошо известна схема, приведенная на рисунке. Считая диоды и конденсаторы идеальными, определите показания высокоомного вольтметра при напряжении сети 220 В. Для чего может понадобиться такая схема?

49.Ф1337. При исследовании на переменном токе «черного ящика» была использована схема, показанная на рисунке. Напряжение звукового генератора на всех частотах было равно 1 В, показания милливольтметра на разных частотах приведены в таблице:

 f, кГц  0,2  0,4  0,6  0,8  1,0  1,2  1,4  1,6  1,8  2,0
 U, мВ  540  90  195  380  520  620  690  750  790  820


Что может находиться внутри «черного ящика»? Рассчитайте параметры элементов предложенной вами схемы (постарайтесь обойтись без экзотических приборов, все равно никто их вам не доверит − еще испортите!).

50.Ф1341. В однополупериодном выпрямителе для зарядки аккумулятора А (рис.) «высох» электролитический конденсатор большой емкости − его емкость упала во много раз. Во сколько раз увеличится время, необходимое для зарядки аккумулятора? Действующее значение напряжения источника переменного напряжения U = 15 В, напряжение аккумулятора E = 12 В. Диод считайте идеальным.

51.Ф1352. Катушка индуктивностью L намотана на тороидальный сердечник с большой магнитной проницаемостью. Катушку подключают к выходу генератора звуковой частоты последовательно с амперметром переменного тока (рис.). Конденсатор емкостью С подключен к отводу от середины катушки. Найдите амплитуду тока через амперметр в зависимости от частоты ω генератора и сдвиг фаз между этим током и напряжением генератора. То же − для тока, потребляемого схемой от генератора. Амплитуда напряжения генератора Uo. Сопротивления амперметра и источника (генератора) считать малыми.

52.Ф1377. Для исследования резонанса собрана схема, показанная на рисунке. При какой частоте генератора вольтметр дает максимальные показания? Чему равно это максимальное напряжение, если амплитуда напряжения генератора Uo = 1 В? Как изменятся максимальные показания вольтметра при уменьшении сопротивления r от 1 кОм до 100 Ом? Все элементы схемы можно считать идеальными.

53.Ф1382. К генератору звуковой частоты подключена цепь из двух резисторов и двух конденсаторов (рис.). При какой частоте генератора сдвиг фаз между его напряжением и током через резистор сопротивлением R окажется равным нулю? Во сколько раз при этом напряжение на этом резисторе будет меньше выходного напряжения генератора?

54.Ф1392. Электрический прибор П подключен к сети напряжением 220 В последовательно с резистором сопротивлением 100 Ом (рис.). Амперметр показывает ток 0,5 А, вольтметр − напряжение 200 В. Какую среднюю мощность потребляет прибор от сети? Чему равно «пиковое» значение потребляемой всей схемой мощности?

55.Ф1396. Какой ток покажет амперметр в цепи, изображенной на рисунке, если число витков во вторичной обмотке трансформатора в два раза больше, чем в первичной? Считайте, что обмотки содержат очень много витков и намотаны на тороидальный сердечник из материала с большой магнитной проницаемостью. Рассеяние магнитного потока пренебрежимо мало, сопротивление обмоток постоянному току равно нулю. Амперметр − идеальный.

56.Ф1406. Известно, что максимальную мощность источник отдает при условии, что сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника. Генератор синусоидального напряжения имеет внутреннее сопротивление r, частота генератора ω, сопротивление нагрузки R, причем R >> r. Обычно в таких случаях применяют согласующий трансформатор, однако в нашем случае для согласования можно использовать простую схему, содержащую катушку и конденсатор. Предложите такую схему и рассчитайте величины L и С, при которых мощность, выделяющаяся в виде тепла в нагрузке, будет максимальной.

57.Ф1415. Тонкий пучок электронов, движущийся со скоростью vo, пролетает сквозь сетки А и Б (рис.), подключенные к выводам генератора переменного напряжения, изменяющегося по закону u = Uo•sinωt. Время пролета между сетками во много раз меньше периода колебаний напряжения. Оцените расстояние, на котором электроны соберутся в сгустки. Изменение скорости от воздействия переменного электрического поля считайте малым по сравнению с vo.


58.Ф1465. В середине между пластинами незаряженного плоского конденсатора находится неподвижный электрон. На конденсатор подают переменное напряжение высокой частоты: u = Uo•sinωt. Через какое время электрон достигнет одной из пластин конденсатора? Расстояние между пластинами d, масса электрона m, его заряд е. Влиянием силы тяжести пренебречь. Считайте, что за один период переменного напряжения электрон смещается на расстояние много меньшее, чем d.

59.Ф1476. В сеть переменного тока включены параллельно две цепочки. Одна состоит из двух соединенных последовательно резисторов, сопротивления которых R и 4R, другая − из включенных навстречу друг другу двух диодов. Во сколько раз изменится мощность, потребляемая от сети, если соединить между собой средние точки этих цепочек?

60.Ф1486. В схеме на рисунке амперметр показывает ток напряжение 250 В. Что находится в «черном ящике»? Считайте элементы цепи идеальными, а показания приборов − точными. Напряжение сети 220 В, частота сети 50 Гц, индуктивность катушки 1 Гн.