2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2, 3  След.
 
 Re: Задача с региона по физике 10 класс
Сообщение07.01.2018, 22:35 
Аватара пользователя


15/11/15
1297
Москва
svv в сообщении #1282146 писал(а):
А можно на решение жюри посмотреть? (хоть на картинке)

Здесь

-- 07.01.2018, 22:36 --

Правда как найти $\[\frac{{{P_2}}}{{{P_1}}}\]$ не пересекаясь с решением жюри не ясно.

-- 07.01.2018, 22:39 --

Тогда получается, что в первом случае напряжение на обмотках не равно напряжению питания, так как иначе мощность нагрева была бы равна мощности питания. Но подозрительно, что напряжение на обмотках будет меньше. Неужели механическая работа так может понизить напряжение? Тогда на проводнике будет разность потенциалов. Порочный круг какой то.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача с региона по физике 10 класс
Сообщение07.01.2018, 22:41 
Заморожен


16/09/15
946
Связь, это не обязательно отношение.
Если не расписывать потери тепла и подающуюся мощность в пером случае, как у них, то никак не найдете.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача с региона по физике 10 класс
Сообщение07.01.2018, 22:48 
Аватара пользователя


15/11/15
1297
Москва
В терминах жюри, если вы напряжение на обмотке было равно напряжению питания, то
$$\[{N_1} = \frac{{U_0^2}}{R} = {N_2}\]$$

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача с региона по физике 10 класс
Сообщение07.01.2018, 22:51 
Заморожен


16/09/15
946
Электродвигатель в цепи.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача с региона по физике 10 класс
Сообщение07.01.2018, 22:53 
Аватара пользователя


15/11/15
1297
Москва
Хорошо, тогда из решения следует, что напряжение $U_1$ на обмотке меньше напряжение питания $U_0$:
$$\[\begin{gathered}
  {N_1} = RI_0^2 = R\frac{{U_1^2}}{{{R^2}}} = \frac{{U_1^2}}{R} \hfill \\
  {N_m} = {U_0}{I_0} - {N_1} = \frac{{{U_0}{U_1}}}{R} - \frac{{U_1^2}}{R} = \frac{{{U_1}}}{R}\left( {{U_0} - {U_1}} \right) > 0 \hfill \\ 
\end{gathered} \]$$

-- 07.01.2018, 22:55 --

Куда девается $U_0-U_1$ вроде ясно - на мех. работу,но тогда на проводнике будет разность потенциалов $U_0-U_1$, ведь на обмотке напряжение $U_1$ уже упало, так что упасть напряжению $U_0-U_1$ остается только на проводнике. Но потенциалы всех точек проводника равны, получается противоречие.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача с региона по физике 10 класс
Сообщение07.01.2018, 22:55 
Заморожен


16/09/15
946
На самом работающем электродвигателе ведь есть напряжение.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача с региона по физике 10 класс
Сообщение07.01.2018, 22:58 
Аватара пользователя


15/11/15
1297
Москва
Так что факт того, что на обмотке напряжение ниже, чем напряжение питания мне не нравится.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача с региона по физике 10 класс
Сообщение07.01.2018, 23:15 
Заморожен


16/09/15
946
Вернее, на вращающейся обмотке электродвигателя то (если подключаем к ней и все сопротивление $R$ тоже на ней) будет падать напряжение $U_{0}$. Просто ЭДС самоиндукции на ней вы не учли.
Если $R=0$, то что будет?

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача с региона по физике 10 класс
Сообщение08.01.2018, 07:58 


27/08/16
9426
Rusit8800 в сообщении #1282079 писал(а):
Мое решение отличается от решения жюри как и,впрочем, ответ. При этом оно использует только неизменность мощности электродвигателя
В этом и состояла ваша ошибка. Электродвигатель работает иначе.

-- 08.01.2018, 08:14 --

Rusit8800 в сообщении #1282160 писал(а):
Так что факт того, что на обмотке напряжение ниже, чем напряжение питания мне не нравится.
Мне эта фраза тоже не нравится.

Неувязочка в том, что закон Джоуля-Ленца вообще говоря является грубым приближением и применим только для линейного (омического) проводника без учёта эффектов магнитного поля. В более сложных случаях его нужно модифицировать, чтобы он работал (случаи бывают разные, вплоть до невозможности такой модификации и необходимости расчётов исходя из уравнения Максвелла). Чтобы можно было применить закон Джоуля-Ленца к обмотке электродвигателя, (равно, как и к разнообразным дросселям и трансформаторам, использующим эффекты магнитного поля, и, даже, к батарейкам), в электротехнике обмотку двигателя представляют эквивалентной схемой, состоящей из идеальной обмотки ротора двигателя с нулевым сопротивлением и последовательно с ней включённого идеального омического сопротивления, называемого "внутренним сопротивлением обмотки". Далее, идеальную обмотку ротора с нулевым сопротивлением заменяют идеальным источником ЭДС, называемым "противоэдс", величина которого у электродвигателя с постоянными магнитами в первом приближении пропорциональна скорости вращения ротора. А уже к омическому внутреннему сопротивлению обмотки применяют закон Джоуля-Ленца.

В результате, потребляемая от сети любым электродвигателем мощность зависит от нагрузки (и связанной с ней скорости вращения ротора).

Но мне эта задача всё равно не нравится, так как в строительной лебёдке наверняка стоит асинхронный двигатель переменного тока, а его схема замещения гораздо сложнее, и в ней существенны ещё и индуктивности обмоток. Решение жюри, использующее схему замещения двигателя постоянного тока, к такому двигателю не применимо.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача с региона по физике 10 класс
Сообщение08.01.2018, 09:03 


16/07/14
201
realeugene в сообщении #1282244 писал(а):
в электротехнике обмотку двигателя представляют эквивалентной схемой, состоящей из идеальной обмотки ротора двигателя с нулевым сопротивлением и последовательно с ней включённого идеального омического сопротивления, называемого "внутренним сопротивлением обмотки".

Для полноты картины, надо дописать уравнение ДПТ. Так как в задаче ничего не сказано про возбуждение двигателя, видимо ДПТ с постоянными магнитами, поэтому
$  u_\textrm{я}=i_\textrm{я} R_\textrm{я} +L_\textrm{я}\frac{di_\textrm{я}}{dt} + K_\textrm{еф}\omega $,
где $K_\textrm{еф}$ - конструктивный коэффициент зависящий от геометрии магнитопровода двигателя и потока, а $\omega$ - скорость на валу. Для решения, необходимо еще добавить уравнение нагрузки на валу
$J_\textrm{р}\frac{d\omega}{dt}=K_\textrm{cф}i_\textrm{я}-M_c$.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача с региона по физике 10 класс
Сообщение08.01.2018, 09:07 


27/08/16
9426
specialist в сообщении #1282255 писал(а):
Для полноты картины, надо дописать уравнение ДПТ.

Верно, но в данной задаче всеми производными по времени можно пренебречь (что почти очевидно).

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача с региона по физике 10 класс
Сообщение08.01.2018, 18:43 
Аватара пользователя


15/11/15
1297
Москва
realeugene в сообщении #1282244 писал(а):
Неувязочка в том, что закон Джоуля-Ленца вообще говоря является грубым приближением и применим только для линейного (омического) проводника без учёта эффектов магнитного поля. В более сложных случаях его нужно модифицировать, чтобы он работал (случаи бывают разные, вплоть до невозможности такой модификации и необходимости расчётов исходя из уравнения Максвелла). Чтобы можно было применить закон Джоуля-Ленца к обмотке электродвигателя, (равно, как и к разнообразным дросселям и трансформаторам, использующим эффекты магнитного поля, и, даже, к батарейкам), в электротехнике обмотку двигателя представляют эквивалентной схемой, состоящей из идеальной обмотки ротора двигателя с нулевым сопротивлением и последовательно с ней включённого идеального омического сопротивления, называемого "внутренним сопротивлением обмотки". Далее, идеальную обмотку ротора с нулевым сопротивлением заменяют идеальным источником ЭДС, называемым "противоэдс", величина которого у электродвигателя с постоянными магнитами в первом приближении пропорциональна скорости вращения ротора. А уже к омическому внутреннему сопротивлению обмотки применяют закон Джоуля-Ленца.

Распишите это все, пожалуйста, поподробнее, в формулах. Я не пойму, как это связано с тем, что напряжение по Джоулю - Ленцу становится меньше. Да и вообще, я не понимаю, действительно ли оно становится меньше. Ведь тогда на проводнике будет разность потенциалов. По поводу разности потенциалов тоже прошу объяснить поподробнее.

-- 08.01.2018, 18:44 --

specialist в сообщении #1282255 писал(а):
$  u_\textrm{я}=i_\textrm{я} R_\textrm{я} +L_\textrm{я}\frac{di_\textrm{я}}{dt} + K_\textrm{еф}\omega $,

Что такое $u_\textrm{я}$? Это и есть напряжение на обмотках?

-- 08.01.2018, 18:45 --

specialist в сообщении #1282255 писал(а):
$J_\textrm{р}\frac{d\omega}{dt}=K_\textrm{cф}i_\textrm{я}-M_c$.

Что здесь $J_\textrm{р}$, $K_\textrm{cф}$ и $M_c$?

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача с региона по физике 10 класс
Сообщение08.01.2018, 20:20 


27/08/16
9426
Возможно, вам рано переходить к дифурам. Прочтите "Элементарный учебник физики" под редакцией академика Г.С. Ландсберга, том 2 "Электричество и магнетизм": М., ФИЗМАЛИТ, 2001, § 172 "Электродвигатели постоянного тока".

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача с региона по физике 10 класс
Сообщение08.01.2018, 21:29 


16/07/14
201
Rusit8800 в сообщении #1282442 писал(а):
Что такое $u_\textrm{я}$? Это и есть напряжение на обмотках?
Что здесь $J_\textrm{р}$, $K_\textrm{cф}$ и $M_c$?

$u_\textrm{я}$ - Напряжение на якоре, в вашем случае напряжение на двигателе, то которое подается от сети питания.
$J_\textrm{р}$ - Момент инерции ротора двигателя, возможно с маховиком лебедки.
$K_\textrm{cф}$ - Тоже конструктивный коэффициент, чуть-чуть отличающийся от $K_\textrm{еф}$, в учебных задачах сложилось традиция их приравнивать.
$M_c$ - функция момента сопротивления на валу.

 Профиль  
                  
 
 Re: Задача с региона по физике 10 класс
Сообщение08.01.2018, 21:52 


23/03/17
13
Думаю, в этой задаче имеет смысл нарисовать электрическую схему, в которой разделим двигатель на две части:
1. Отвечает за тепло (резистор).
2. Отвечает за работу(УСЛОВНО "катушка").
Изображение
Где "двигатель"("катушка" на рисунке) и резистор(сопротивление обмотки) должны быть соединены последовательно, а не параллельно, т.к. по закону Джоуля-Ленца $dQ=I^{2}Rdt$, т.е. нужно, чтобы ток шел через "двигатель" и резистор один и тот же. В данной ситуации обозначение "катушка" -- условно. В момент когда груз зацепился -- двигатель перестает совершать работу, т.е. энергия всего двигателя преобразуется полностью в тепло, значит, падение напряжения на рабочей части(обозначена катушкой) -- нуль. При этом весь двигатель -- это система последовательно соединенной рабочей части и тепловой(резистора и катшуки),т.е. напряжение на этой системе---- напряжение источника, но, пока груз поднимается, падение напряжения на рабочей части(катушке) не нуль, а когда зацепился -- нуль.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 32 ]  На страницу Пред.  1, 2, 3  След.

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group