Яким є сила струму, що протікає через обмотку електродвигуна, коли маса електровоза становить 20 т, а його швидкість

Тема: Физика - Сила тока в электродвигателе

Инструкция: Для решения данной задачи нам потребуется использовать несколько физических принципов и формул. Начнем с расчета силы тяжести действующей на электровоз. Формула для этого расчета: Fг = m * g,
где Fг - сила тяжести, m - масса электровоза (20 тонн = 20000 кг), g - ускорение свободного падения (примем его равным 9,8 м/с²).

Перейдем к рассмотрению силы трения, которая действует против движения электровоза по наклонной плоскости. Формула для расчета силы трения: Fтр = μ * Fн,
где Fтр - сила трения, μ - коэффициент трения (0,3), Fн - нормальная сила, действующая на электровоз. Нормальная сила можно рассчитать, учитывая угол наклона плоскости и силу тяжести: Fн = Fг * cos(α),
где α - угол наклона плоскости (10 градусов).

Теперь найдем разность между работой движущей силы (сила тока в электродвигателе) и работой силы трения. Поскольку электродвигатель работает с эффективностью 75%, то можно расчитать работу движущей силы по формуле: Рдв = (Fтр + Fг) * s,
где Рдв - работа движущей силы, Fтр - сила трения, Fг - сила тяжести, s - путь (переведем скорость из км/ч в м/с, s = v * t).

Напряжение в линии составляет 3 кВ, поэтому сила тока будет равна: I = Рдв / U,
где I - сила тока, U - напряжение в линии (3000 В).

Таким образом, мы можем расчитать силу тока, протекающую через обмотку электродвигателя.

Пример использования:
Сначала найдем нормальную силу, учитывая угол наклона:
Fн = Fг * cos(10°) = 20000 кг * 9,8 м/с² * cos(10°) ≈ 196200 Н.

Затем найдем силу трения:
Fтр = 0,3 * 196200 Н ≈ 58860 Н.

Расчитаем путь:
s = (36 км/ч) * (1000 м / 3600 с) = 10 м/с.

После этого найдем работу движущей силы:
Рдв = (58860 Н + 20000 кг * 9,8 м/с²) * 10 м ≈ 786200 Дж.

И, наконец, найдем силу тока:
I = 786200 Дж / 3000 В ≈ 262 А.

Совет: Для решения задач по физике рекомендуется внимательно прочитать условие и установить, какие физические законы и формулы можно применить для решения. Важно правильно переводить все величины в нужные единицы измерения и внимательно выполнять все расчеты.

Упражнение:
Кокой будет сила тока, проходящего через обмотку электродвигателя, если масса тележки составляет 1500 кг, угол наклона склона - 20°, коэффициент трения - 0,2, напряжение в линии - 220 В, и эффективность электродвигателя - 80%? (Ответ округлите до ближайшего целого числа).