Потребитель электрической энергии состоит из двух параллельно соединенных ламп мощностью Р = 30 Вт каждая. В цепи должен протекать ток, действующее значение которого I д = 2,0 А, а потери мощности в подводящих проводах при этом не должны превышать α = 10 % полезной мощности. Определите максимальное действующее значение напряжения на клеммах источника переменного тока
от

1 Ответ

дано:
P = 30 Вт (мощность каждой лампы)  
n = 2 (количество ламп)  
Iд = 2,0 А (действующее значение тока)  
α = 10% = 0,10 (доля потерь мощности в проводах)

найти:
Uд (максимальное действующее значение напряжения на клеммах источника)

решение:

1. Определим общую полезную мощность Pполезная:  
Pполезная = n * P  
Pполезная = 2 * 30 Вт  
Pполезная = 60 Вт.

2. Теперь вычислим максимально допустимые потери мощности Pпотерь:  
Pпотерь = α * Pполезная  
Pпотерь = 0,10 * 60 Вт  
Pпотерь = 6 Вт.

3. Для определения полной мощности Pобщая, подаваемой на потребитель, используем формулу:  
Pобщая = Pполезная + Pпотерь  
Pобщая = 60 Вт + 6 Вт  
Pобщая = 66 Вт.

4. Теперь найдем полное сопротивление Rпотребителя:  
Сопротивление потребителя определяется по закону Ома:  
Rпотребителя = Uд / Iд.  
Мощность также выражается через напряжение и ток:  
Pобщая = Uд * Iд.  
Отсюда можем выразить Uд:  
Uд = Pобщая / Iд.  

5. Подставив значения:  
Uд = 66 Вт / 2,0 А  
Uд = 33 В.

6. Теперь, чтобы учесть потери в проводах, нужно добавить их к полученному значению напряжения. Потери мощности в проводах определяются формулой:  
Pпотерь = Iд^2 * Rпровода.  
Зная, что Pпотерь = 6 Вт, можно найти Rпровода:  
Rпровода = Pпотерь / Iд^2  
Rпровода = 6 Вт / (2,0 А)^2  
Rпровода = 6 Вт / 4 А^2  
Rпровода = 1,5 Ом.

7. Теперь вычислим общее напряжение на клеммах источника:  
Uисточник = Uд + Iд * Rпровода  
Uисточник = 33 В + 2,0 А * 1,5 Ом  
Uисточник = 33 В + 3 В  
Uисточник = 36 В.

ответ:
Максимальное действующее значение напряжения на клеммах источника Uд ≈ 36 В.
от