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已知在关联参考方向下,某元件两段的电压和电流波形图如下:试求出该元件在0~4秒内吸收的总能量

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/10 04:35:02
已知在关联参考方向下,某元件两段的电压和电流波形图如下:试求出该元件在0~4秒内吸收的总能量
▲这个题目按说应该用积分的方法来求解,但因为电流和电压的变化规律都很简单,而且是线性关系,过程又很对称,所以完全可以用更简单的方法来解决:
●电压的变化比电流的变化稍复杂点,所以就以电压的变化分为4段来处理.
▲在0-1秒段 电压从0直线上升到10V,所以这段的平均电压U1=5V.
\x05 电流则从0直线上升到50A的一半:25A,平均电流I1=12.5A
这段的能量吸收为【P1=U1*I1*1秒=5*12.5*1秒=62.5瓦秒】
▲在1-2秒段 电压一直保持10V不变,所以U2=10V
电流则从25V直线上升到50V,所以这段的平均电流为 I2=25+25/2=37.5A
这段的能量吸收为【P2=U2*I2*1秒=10*37.5*1秒=375瓦秒】
▲从0到2秒这两段的吸收能量为【P1+P2=62.5+375=437.5瓦秒】
▲由图中的对称性可知:从2到4秒的能量与0-2秒的相等,所以总的能量吸收为
【P=2(P1+P2)=2*437.5=875瓦秒】
如果你要以其他单位来计量,自己换算一下吧,我就不写了,行吗?
再问: 我就是这样计算的,但是结果不对!答案给出的结果是916.7
再答: ▲重新作出正确回答: 上面我的回答有错误,原因是虽然电流和电压都是时间的线性函数,但功率是电流和电压的乘积,所以功率及功(能量)便不是时间的线性函数,而是时间平方的关系了。因此正确的计算应该是用积分方法来进行才对: ●电压的变化比电流的变化稍复杂点,所以就以电压的变化分为4个秒段来处理。 ▲在0-1秒段 电压从0直线上升到10V,所以这段电压随时间变化的函数是 V=10t 电流则从0直线上升到50A的一半:25A,所以电流对时间的函数是 I=25t 这段的能量吸收为 【W1=∫10t x 25t dt =250∫t平方dt=250/3 x t立方(积分区间为0~1秒)=250/3】 ▲在1-2秒段 电压一直保持10V不变,是一个常熟 10 电流仍是 I=25t 所以 【W2=∫10 x 25t dt =250∫t dt =250/2 t平方(积分区间为1~2秒)=250/2 (4-1)=125 x 3 =375 】 ▲从0到2秒这两段的吸收能量为 W = W1+W2=250/3 + 375 =458.33 ▲由图中的对称性可知:从2到4秒的能量与0-2秒的相等,所以总的能量吸收为 【2W=2 x 458.33 = 916.66 瓦秒】 和你说的正确答案 916.7 一致了!