To an ac power supply of 220 V at 50 Hz, a resistor…

Question
To an ac power supply of 220 V at 50 Hz, a resistor of $20~\Omega$, a capacitor of reactance $25~\Omega$ and an inductor of reactance $45~\Omega$ are connected in series. The corresponding current in the circuit and the phase angle between the current and the voltage is, respectively
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Question & Answer (English)

To an ac power supply of 220 V at 50 Hz, a resistor of $20~\Omega$, a capacitor of reactance $25~\Omega$ and an inductor of reactance $45~\Omega$ are connected in series. The corresponding current in the circuit and the phase angle between the current and the voltage is, respectively
  1. 7.8 A and $30^{\circ}$
  2. 7.8 A and $45^{\circ}$ — Correct Answer
  3. 15.6 A and $30^{\circ}$
  4. 15.6 A and $45^{\circ}$
Explanation:
Root Concept / Basics: Series RLC circuit analysis. The net impedance is given by $Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$. The RMS current is $I = \frac{V}{Z}$, and the phase angle $\phi$ is found using $\tan \phi = \frac{X_L - X_C}{R}$.

Correct Answer: 7.8 A and $45^{\circ}$

Step I: Identify given values: $V_{rms} = 220~V$, $R = 20~\Omega$, $X_C = 25~\Omega$, $X_L = 45~\Omega$.
Step II: Calculate the net impedance $Z$: $Z = \sqrt{20^2 + (45 - 25)^2} = \sqrt{20^2 + 20^2} = 20\sqrt{2}~\Omega \approx 28.28~\Omega$.
Step III: Calculate the current $I$: $I = \frac{V_{rms}}{Z} = \frac{220}{20\sqrt{2}} = \frac{11}{\sqrt{2}} \approx \frac{11}{1.414} \approx 7.78~A \approx 7.8~A$.
Step IV: Calculate the phase angle $\phi$: $\tan \phi = \frac{X_L - X_C}{R} = \frac{45 - 25}{20} = \frac{20}{20} = 1$.
Step V: Since $\tan \phi = 1$, the phase angle is $\phi = 45^{\circ}$.

प्रश्न एवं उत्तर (हिंदी)

50 Hz पर 220 V की एसी (AC) बिजली आपूर्ति से, $20~\Omega$ का एक अवरोधक (resistor), $25~\Omega$ के प्रतिघात (reactance) वाला एक संधारित्र और $45~\Omega$ के प्रतिघात वाला एक प्रेरक श्रृंखला में जुड़े हुए हैं। परिपथ में संबंधित धारा और धारा तथा वोल्टेज के बीच का कला कोण (phase angle) क्रमशः है:
  1. 7.8 A और $30^{\circ}$
  2. 7.8 A और $45^{\circ}$ — सही उत्तर
  3. 15.6 A और $30^{\circ}$
  4. 15.6 A और $45^{\circ}$
स्पष्टीकरण:
मूल अवधारणा (Root Concept): श्रृंखला RLC परिपथ विश्लेषण। शुद्ध प्रतिबाधा (impedance) $Z = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2}$ द्वारा दी जाती है। RMS धारा $I = \frac{V}{Z}$ है, और कला कोण $\phi$ को $\tan \phi = \frac{X_L - X_C}{R}$ का उपयोग करके ज्ञात किया जाता है।

सही उत्तर: 7.8 A और $45^{\circ}$

Step I: दिए गए मानों को पहचानें: $V_{rms} = 220~V$, $R = 20~\Omega$, $X_C = 25~\Omega$, $X_L = 45~\Omega$।
Step II: शुद्ध प्रतिबाधा $Z$ की गणना करें: $Z = \sqrt{20^2 + (45 - 25)^2} = \sqrt{20^2 + 20^2} = 20\sqrt{2}~\Omega \approx 28.28~\Omega$।
Step III: धारा $I$ की गणना करें: $I = \frac{V_{rms}}{Z} = \frac{220}{20\sqrt{2}} = \frac{11}{\sqrt{2}} \approx \frac{11}{1.414} \approx 7.78~A \approx 7.8~A$।
Step IV: कला कोण $\phi$ की गणना करें: $\tan \phi = \frac{X_L - X_C}{R} = \frac{45 - 25}{20} = \frac{20}{20} = 1$।
Step V: चूँकि $\tan \phi = 1$ है, इसलिए कला कोण $\phi = 45^{\circ}$ है।

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