Номер 3, страница 50, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

3. В чем заключается физический смысл понятий «активная мощность переменного тока» и «реактивная мощность переменного тока»?

В цепях переменного тока, содержащих не только активные, но и реактивные элементы (конденсаторы, катушки индуктивности), происходит сдвиг фаз между напряжением и током. Это приводит к тому, что полная мощность, потребляемая от источника, разделяется на две составляющие: активную и реактивную.

«активная мощность переменного тока»

Физический смысл активной мощности заключается в том, что она характеризует скорость необратимого преобразования электрической энергии в другие виды энергии (тепловую, световую, механическую и т.д.) в нагрузке. Именно эта мощность выполняет полезную работу и рассеивается в виде тепла на активном сопротивлении цепи. Активная мощность — это средняя за период мгновенная мощность. Она измеряется в ваттах (Вт).

Формула для расчета активной мощности: $P = U \cdot I \cdot \cos(\varphi)$ где $U$ и $I$ — действующие значения напряжения и тока соответственно, а $\cos(\varphi)$ — коэффициент мощности, где $\varphi$ — угол сдвига фаз между напряжением и током.

Таким образом, активная мощность — это та часть полной мощности, которая фактически потребляется нагрузкой для совершения работы.

Ответ: Физический смысл активной мощности — это средняя скорость, с которой электрическая энергия необратимо преобразуется в другие формы энергии (например, тепло или механическую работу) в потребителе.

«реактивная мощность переменного тока»

Физический смысл реактивной мощности заключается в том, что она характеризует энергию, которая не потребляется в нагрузке, а циркулирует (обменивается) между источником и реактивными элементами цепи (катушками индуктивности и конденсаторами). Эта мощность расходуется на создание и поддержание электромагнитных полей. В течение одной части периода переменного тока энергия запасается в магнитном поле катушки или электрическом поле конденсатора, а в течение другой части периода возвращается обратно в сеть. Этот процесс обмена энергией не совершает полезной работы, но создает дополнительную нагрузку на провода и источник питания, так как для передачи этой энергии по проводам течет ток. Реактивная мощность измеряется в вольт-амперах реактивных (вар).

Формула для расчета реактивной мощности: $Q = U \cdot I \cdot \sin(\varphi)$ где $U$, $I$ и $\varphi$ — те же величины, что и в формуле для активной мощности.

Таким образом, реактивная мощность — это мера нагрузки, создаваемой на источник питания реактивными элементами цепи.

Ответ: Физический смысл реактивной мощности — это характеристика интенсивности обмена энергией между источником и реактивными элементами нагрузки (конденсаторами, индуктивностями), необходимая для создания в них электрических и магнитных полей. Эта мощность не выполняет полезной работы, а циркулирует в цепи.