Electrical Problems for Engineering Students

172 Pages·2018·4.682 MB·English

by  William L Hooper

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I LLI A L H O O P E R P D
H
. , . .
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RO SS O R T R I GI RI G T S SS
M
“ P F E O F E LE C CA L E N N E E N T U F C O LLE G E A
, .
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RO T E LLS S
. , . .
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S E N F E LL I N P H C LA K U N V E R C E E A
, , , .
B O S T O N L O N O N
A N D D
,

P R E F A C E
E l ec tri c al P ro bl e m s h as b e e n wri tt e n i n th e b e li e f th a t
“
t h er e i s a fi eld an d s h o ul d b e a d e m an d fo r thi c l a s f t ex t
s s o
bo o k
.
I n ph ys i c al s c i e n c e g e n e r ally a n d e s p e c i ally i n e n g in e e ri n g
, ,
kn o wl edg e i s f o n ly s o far a s w e ar e abl e t o c al c ula t e
u
o se
n u me ri c al r e s ul ts an d ab ili ty t o O b tai n s u c h re s u l ts qu i c kly a n d
,
a c c u ra te ly i be obtai n e d o n ly by e x te n s i v e p r a c ti c e T h e n
t
s o
. ,
th e o r di n ary m i n d arri v e s a t a c l e a r c o n c e p ti o n f ge n eral
t
o o o
,
p ri n c ipl e s o n ly by th e w ay f c o n c r e t e e x amp l e s T th e a v e r
o o
.
ag e s tu d en t m ath e m a ti c al f o rm ul e are vagu e an d u n i n v i tin g
a
h
u n til h e hi m s e l f m a d e p r a c ti c al app li c ati o n f th e m
a s o
.
F s o m e y e ars th e s tu d e n ts o f el e c tri c al en gi n e e ri n g i n T u fts
or
C o ll e g e h a v e be e n l arge ly e x e r c i s e d i n th e s ol u ti o n o f n u m e ri c al
p ro bl ems an d b o th th e e x p e ri e n c e f th e i n tru c t o rs an d th e
o s
,
t e s ti m on y f th e s tu d e n ts th e m s el v e s c l e a rly i n d i c at e the v alu e
o
f s u c h w o rk i n re n d e ri n g c l e a an d p r e c i s e th e i r v i e w s f el e c
r
o o
i l p h e n o m e n a E p e c i al ly v al u abl e i n c l ari fy i n g th e s tu d e n ts ’
t
r c a s
.
n
c o n c ep ti o s O f p hys i c al r el ati o n s a r e th o s e p ro bl e m s wh o s e
an s w er s ap p e ar i th e f o rm f c u rv e s , S h o w in g th e e ff e c ts f
n
o o
vary i n g th e q u a n ti ti e s i n v o l v e d
.
M
o s t f th e p ro bl e m s i n th i b o o k h a v e al re ady b e en p r e s e n t e d
o s
.
t o th e e l e c tri c al cl a s s e i n T u fts C o lle g e N e v e rth e l e s a m on g
s s
. ,
e
l arg e a n u mb e r i t i p ro b abl e th a t rro rs e s p e c i ally i n th e
s o s
,
a ns w e rs r e m ai n t o b e c o rr e c te d T h o s e c o m m u n i c ati n g s u c h
‘
, .
c o rre c ti o ns th e m w ill r e c e i v e th e h e ar ty t h an ks o f
t
o
H T H S
T E AU O R
O G
T S
T C .
UF LL E E
,
eptembe r
S 1 902
, .
1 0 3
6 7
3

C O N T E N T S
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I F U N D A M E N T A L N I T S
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I I C U R R E N T E L E C T R O M O T I E F O R C E A N D RE S I S T A N C E
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I V E L E C T R O M O T I E F O R C E S A N D RE S I S T A N C E S I N S
V E R I E S
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E MO T I E F O R C E S A N D RE S I S T A N C E S I N P A R A L
L E C T R o V
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A L T E R N A T I N G M O T I E F O R C E S A N D
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LE C T R o V U R
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X I V C O M B I N A T I O N O F A L T E R N A T I N G L E C T R O M O T I E
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V
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XV C O M B I N A T I O N O F A L T E R N A T I N G C U R R E N T S
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XV I I M E D A N C E
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XV I I D I R E C T C U R R E N T A R M A T U R E S
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X VI I I A L T E R N A T I N G C U R R E N T R M A T U R E
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XX A R M A T U R E E A C T I O N S
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C H A P T E R I
F N D AM N A L NIT S
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T E U E T U
T h e sys te m f u n i t s g e n e rally u s e d i n p hy s i c al s c i e n c e
o
e mpl oy s th e c e n ti m e t e r th e g ram a n d th e s e c o n d re p e c ti v e ly
s
, , , ,
the u n i ts f l en g th m a s an d ti m e a n d h e n c e i kn o w n
a s o s s
, , ,
a s th e c e n ti me t e r g ram s e c o n d o r m o r e bri e fly a s th e
- -
,
s ys t e m
.
m
S i n c e h o w e v e r c o mm e rc i al e a s u r e m e n ts ar e fre qu e n tly
, ,
m ad e i n te rm s o f o th er u n i t fo r i n t an c e f e e t p o u n d an d
s a s s s
, , , , ,
mi n ut e s i t i s i m p o rtan t th a t o n e S h o u l d b e abl e t o re ad ily
,
c h an g e fro m sy s t e m o f u n i ts t o th e o th e r
n
o e
.
I t i s a u m e d th a t th e s tu d e n t i s fa mili ar wi th b o th th e m etri c
s s
an d th e E n gl i s h s ys te m s H e s ho ul d r e m e mb e r t ha t
.
c e n ti m e t ers 1 i n c h
;
gra m s 1 p o u n d a v o i rdu p o i s
.
O L M S
P R B E
H
1 W m a ny c e n ti m e t e r s i n a f o o t ?
O
.
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2 w m any m e t e r i n a m ile ?
o s
.
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m any c e n ti m e t e rs i n a k n o t ?
W
O
4 A N o 6 w i r e (B ro w n an d S h a rp G au g e o r B S h
a s
. . , .
.
5
a d i am e te r o f 1 6 2 m ils W h a t i i d i am e t e r i n c e n ti m e t e rs ?
t
s s
.
N O T T h e m i l th e th ou a n dt h p ar t of a n i n c h
i
E s s
-
. .
2 E L E C T R I C A L P R O B LE M S
5
A N 1 0 w i re i s 1 0 2 i n c h i n di am e te r W h at
o
. . , . .
i i ts c ro s e c ti o n i n qu ar e m il s an d I n c i r c ula r m il s ?
s ss s
N O E c ir c ul ar m i l th e ar e a of a c ir c le o f m i l d i am e te r a u ar e
T A i 1
— s ; sq
.
e
m i l ar e a a u ar e m i l id e ar e a i n c ir c ul ar m il
i h f f 1 T h i
t
s e o sq o s s s
.
t h u th e u are th e d i a m e te r in m i l h e r e a th e ar e a i n u ar e mi
l
f w
s sq o s s s q s
,
t h e uar e of th e d ia m e te r i n m i l m ultipli e d 5 T h u t h e
i b at 78 4
s sq s y or s
, . .
cr o e c ti o n of a i r e o f c ir c ul ar e c ti o n i n h d ia me e r
w 0 1 i t i 1 0 0
n
ss s s c s
.
c i r c ul ar l u ar e m i l
m
i
s or sq s
, .
H
6 w m a ny c i r c ul ar m il i n th e c r o s e c ti o n f a Wi re
o s s s o
. .
c e n ti m e t e rs i n di a m e te r ?
7 W h at i s th e d i a m e te r i n m ill i m e te rs f a W i re h av i g
n
o
.
a c ro s s s e c ti o n f qu ar e m il ?
o s s
H
8 w m an y c u bi c c e n ti m e t e rs i n a f o o t o f a
o
. .
c i rc ul a r m ils w ir e ?
9 W h at i s th e c ro s s e c ti o n i n s q u ar e m illi m e t ers f a
s o
.
c i rc ul ar m il w i re ?
s
H
1 0 w m any c ub i c c e n ti m e te rs i n a m il e f wi re 1 in c h i n
o o
. .
d i a m e t e r ?
H
1 1 w m an y g rai n s i n a g r am ?
o
.
H
1 2 w m any g rai n s i n a n o u n c e av o i rd up o i s ?
o
.
1 3 O ki l o gra m p e r k ilo m e t e r i s h w m any p ou n d p e r
n
e o s
.
1 00 0 fe e t ?
1 4 O p o u n d p e r 1 0 0 0 fe e t i s h o w m any k il o gr ams p e r
n
e
.
k il o m e t e r ?
5
1 A c u bi c c en ti m e t e r f w a te r w e igh s 1 gr am Fi n d th e
o
.
.
w e i gh t i n p o u n ds o f a c u b i c fo o t
.
1 6 T h e sp e c i fi c g ravi ty f d raw n c opp e r i s W ha t i s
o
.
th e w e igh t f 1 00 0 f e e t f a w i r e 1 0 2 m il i n di am e te r ?
o o s
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1 7 w l on g a w i re 1 m il li m e te r in d i a me te r c an b e d rawn
o
.
1
fro m p o un d f
?
o C Opp e r
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1 8 w l o n g a w ire 1 mil i n d i am e te r c an be d ra wn fro m
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o u n c f c opp e r
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W hat i s t he w eigh t i n p o u n ds p e r m il e f o pp e r wi re
o a C
.
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0 2 3 i n c h i n di am ete r
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H F U N D A M E N T A L U N I T S
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20 If 1 00 0 fe e t o f c o p p e r w i re 4 60 m il s i n di a me t e r w e i gh
.
64 1 p o u d wh at i s th e w e i gh t f 1 m il e f c o pp e r w i re 1 28
n
s o o
,
m i l s in di am e t e r ?
2 1 If a k i l o m e te r f w i re 64 38 mill i m e te r i n d i a m
o C Op p e r
. .
e te r w e igh kil ograms wh at i s th e w ei gh t i n p o u nd s f
s o
,
1 m il e o f c op p e r w i re m il s i n di a me te r ?