Номер 1, страница 50, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

1. Как можно объяснить разницу между такими физическими понятиями, как «мгновенная мощность» и «активная мощность»?

Решение

Разница между понятиями «мгновенная мощность» и «активная мощность» заключается в том, что они описывают энергетические процессы в электрической цепи с разных точек зрения: одна — в конкретный момент времени, а другая — в среднем за период.

Мгновенная мощность ($p$ или $p(t)$) — это мощность, выделяемая или потребляемая в электрической цепи в данный конкретный момент времени. Она является произведением мгновенного значения напряжения $u(t)$ на мгновенное значение тока $i(t)$:

$p(t) = u(t) \cdot i(t)$

В цепи переменного тока значение мгновенной мощности непрерывно изменяется во времени. Оно может быть положительным, когда энергия от источника потребляется нагрузкой, и отрицательным, когда реактивные элементы цепи (конденсаторы, индуктивности) возвращают накопленную энергию обратно в источник. Таким образом, мгновенная мощность описывает динамику обмена энергией в цепи.

Активная мощность ($P$) — это среднее значение мгновенной мощности за один полный период переменного тока. Эта величина характеризует ту часть электрической энергии, которая необратимо преобразуется в другие виды энергии (тепло, свет, механическая работа) и совершает полезную работу. Активная мощность — это та мощность, которую регистрируют счетчики электроэнергии и за которую мы платим. Она измеряется в ваттах (Вт). Для синусоидального тока и напряжения активная мощность вычисляется по формуле:

$P = U \cdot I \cdot \cos(\phi)$

где $U$ и $I$ — это действующие (среднеквадратичные) значения напряжения и тока, а $\phi$ — это угол сдвига фаз между ними. Множитель $\cos(\phi)$ называется коэффициентом мощности.

Таким образом, основное отличие состоит в следующем: мгновенная мощность — это изменяющаяся во времени, «сиюминутная» характеристика, тогда как активная мощность — это постоянная для данного режима работы, усредненная величина, которая показывает реальное потребление энергии нагрузкой.

Ответ: Мгновенная мощность — это мощность в каждый конкретный момент времени ($p(t) = u(t) \cdot i(t)$), она постоянно меняется в цепях переменного тока. Активная мощность — это средняя за период полезная мощность ($P = U \cdot I \cdot \cos(\phi)$), которая необратимо преобразуется в другие виды энергии. Первая является динамической характеристикой, а вторая — усредненной.