Для решения данного вопроса необходимо воспользоваться уравнением для мгновенного значения ЭДС переменного тока.
- Определение амплитуды ЭДС:
Мгновенное значение ЭДС переменного тока можно описать уравнением:
[ E(t) = E_0 \cdot \sin(\omega t + \varphi) ]
где:
- ( E(t) ) — мгновенное значение ЭДС,
- ( E_0 ) — амплитуда ЭДС,
- ( \omega ) — угловая частота,
- ( t ) — время,
- ( \varphi ) — начальная фаза.
Из условия задачи известно, что мгновенное значение ЭДС при фазе ( 60^\circ ) равно ( 120 ) В. Поскольку ( 60^\circ ) можно перевести в радианы (1 градус = ( \pi / 180 ) радианов), это будет:
[ 60^\circ = \frac{\pi}{3} \text{ радиан} ]
Подставим значение фазы в уравнение:
[ 120 = E_0 \cdot \sin\left(\frac{\pi}{3}\right) ]
Известно, что синус ( \frac{\pi}{3} ) равен ( \frac{\sqrt{3}}{2} ):
[ 120 = E_0 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} ]
Решим это уравнение для ( E_0 ):
[ E_0 = \frac{120 \cdot 2}{\sqrt{3}} ]
[ E_0 = \frac{240}{\sqrt{3}} ]
[ E_0 = 80\sqrt{3} \approx 138.6 \text{ В} ]
- Определение мгновенного значения ЭДС через 0.25 с:
Из условия задачи известно, что частота ( f = 50 ) Гц. Угловая частота ( \omega ) связана с частотой следующим образом:
[ \omega = 2\pi f ]
[ \omega = 2\pi \cdot 50 ]
[ \omega = 100\pi \text{ рад/с} ]
Теперь, учитывая, что начальная фаза ( \varphi ) равна ( 0 ) (начало периода), найдем мгновенное значение ЭДС через ( t = 0.25 ) с:
[ E(t) = E_0 \cdot \sin(\omega t) ]
[ E(0.25) = 80\sqrt{3} \cdot \sin(100\pi \cdot 0.25) ]
[ E(0.25) = 80\sqrt{3} \cdot \sin(25\pi) ]
Заметим, что ( \sin(25\pi) = 0 ), так как синус любого целого числа (\pi ), кратного нечётному числу, равен нулю:
[ E(0.25) = 80\sqrt{3} \cdot 0 ]
[ E(0.25) = 0 \text{ В} ]
Таким образом, амплитуда ЭДС равна ( 80\sqrt{3} \approx 138.6 ) В, а мгновенное значение ЭДС через 0.25 с от начала периода равно 0 В.