Citat:
Ursprungligen postat av EastsideBoyz
Strömmen i en resistor är i. Den varierar enligt i=0.4 - e^(-0.25t). t är tid i s. Resistansen är 150 Ohm. Energi=R*t*i^2.
Beräkna energiutvecklingen i resistorn under intervallet 0-10 s.
Först multiplicerar jag in t i i^2 vilket multipliceras med 150. Detta uttryck integrerar jag från 0 till 10. Får dock fel.
Fast energin är inte lika med Rti². Det är bland annat där du gör "fel"! Men det största felet ligger i att du integrerar utan infinitesmala element (tal?) vet inte ens vad det kallas. Hur som helst, studera nedan.
Vi vet att följande gäller:P = UI
Den kan vi utgå från. Enligt definitionen av effekt vet vi också att
P = ΔE/Δt
Detta är ett essentiellt steg (oavsett i vilken ordning man gör det) för att faktiskt komma fram till en lösning på problemet.
Därmed vet vi att:ΔE/Δt = UI
Nu har vi förutsättningarna för att kunna använda integraler på ett effektivt sätt eftersom vi här har vår differenskvot, med hjälp av denna kan vi skriva om det på infinitesmalform senare. Utöver detta kan vi använda Ohms lag
Vi kan då göra ytterligare en omskrivning:ΔE/Δt = RI²
ΔE = RI²Δt
Här gjordes missen att man tänkte att P = E/t, vilket man förvisso kan göra på ett helt okey sätt. Hur som helst måste man då förstå att om vi faktiskt skall integrera så bnehöver vi infinitesmala element,. Vi kan inte bara integrera någonting utan att ange integrationsvariabel, och den anges i det infinitesmala talet. I vårt fall då dt, t är alltså integrationsvariabeln på höger led. I din integration har du alltså ett "t" för mycket eftersom detta egentligen skall vara ett "dt" och inte ett "t".
Det ni gjorde var att integrera någonting som vi inte kan integrera, eftersom vi inte har något "dx, dt eller dylikt".
Hur som helst, om vi studerar ekvationen som den är nu:
ΔE = RI²Δt
Så kan vi transformera om den i termer av infinitesmala element. Om ΔE går mot ett väldigt väldigt litet tal, så gör även Δt det. Vi skriver detta som dE och dt.
dE = RI²dt
Nu kan vi så på en summering på båda sidor,
det förändrar inte storheten.∫dE = ∫RI²dt
ΔE = R∫I²dt
ΔE = R∫(0.4-e^(-0.25t))²dt
Vi ville ju veta energiutvecklingen, dvs ändringen i energi, dvs delta E.
WA har såklart löst beräkningen åt mig:
http://www.wolframalpha.com/input/?i=integrate+from+0+to+10+150%280.4-e%5E%28-0.25x%29%29%5E2
Svaret är drygt 97.