При последовательном подключении катушек показания приборов I=6A, P=280Вт при встречном включении I=3A, P=250Вт, Напряжение в обоих случаях U=120 вт, частота f=50гц. Определить взаимную индуктивность катушек.
от

1 Ответ

Дано:  
Ток в первом случае (I₁) = 6 А  
Мощность в первом случае (P₁) = 280 Вт  
Ток во втором случае (I₂) = 3 А  
Мощность во втором случае (P₂) = 250 Вт  
Напряжение (U) = 120 В  
Частота (f) = 50 Гц  

Найти:  
Взаимную индуктивность катушек  

Решение:  
Для начала определим реактивное сопротивление (индуктивное сопротивление) катушек в каждом из двух случаев.

Для первого случая:
P₁ = U * I₁  
Рассчитаем активное сопротивление (сопротивление, создаваемое сопротивлением катушки) по формуле:  
R₁ = U / I₁  
R₁ = 120 В / 6 А = 20 Ом

Теперь найдем реактивное сопротивление (индуктивное сопротивление):
Z₁ = sqrt(R₁² + X₁²)  
где X₁ - реактивное сопротивление

Используем формулу мощности в электрической цепи:  
P = U * I * cos(φ)  
где φ - угол между напряжением и током, для идеальной катушки φ = 90°

cos(90°) = 0, поэтому мощность в идеальной катушке равна нулю. Поскольку P₁ = 280 Вт, это означает, что реактивная мощность равна активной мощности.

P₁ = U * I₁ * sin(φ) = X₁ * I₁

Отсюда находим реактивное сопротивление:
X₁ = P₁ / I₁ = 280 Вт / 6 А = 46.67 Ом

Теперь проведем аналогичные вычисления для второго случая.

Для второго случая:
R₂ = U / I₂ = 120 В / 3 А = 40 Ом  
X₂ = P₂ / I₂ = 250 Вт / 3 А = 83.33 Ом  

Теперь определим взаимную индуктивность катушек. В последовательном подключении:
Z_total = Z₁ + Z₂ = sqrt(R₁² + X₁²) + sqrt(R₂² + X₂²)  
Z_total = sqrt(20² + 46.67²) + sqrt(40² + 83.33²) ≈ 52.96 + 91.52 ≈ 144.48 Ом  

Индуктивность катушек связана с их реактивным сопротивлением следующим образом:
Z_total = sqrt((2πfL)² + R_total²)

Где L - взаимная индуктивность.

Таким образом, можно выразить L:
L = sqrt((Z_total² - R_total²) / (2πf)²)
L = sqrt((144.48² - 120²) / (2 * 3.14 * 50)²) ≈ 0.12 Гн  

Ответ:  
Взаимная индуктивность катушек при последовательном подключении составляет примерно 0.12 Гн.
от