ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИpolitex.mogilev.by/sites/default/files/teoreticheskie... · 2019-06-20 · и нелинейных электрических

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОГИЛЕВСКОГО ОБЛАСТНОГО ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО КОМИТЕТА

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«МОГИЛЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

УТВЕРЖДАЮ

Директор колледжа

_________ С.Н.Козлов

29.08.2018

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ИЗУЧЕНИЮ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ,

ЗАДАНИЯ НА ДОМАШНЮЮ КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ № 1

ДЛЯ УЧАЩИХСЯ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ

ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 2-53 01 05

«АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ»

2018

2

Авторы: Фащилина И.А., преподаватель учреждения образования

«Могилевский государственный политехнический колледж»

Рецензент: Комоза Т.Ф., преподаватель учреждения образования

«Могилевский государственный политехнический колледж»

Разработано на основе типовой учебной программы по учебной

дисциплине «Теоретические основы электротехники», утвержденной

Министерством образования Республики Беларусь, 19.12.2011

Обсуждено и одобрено

на заседании цикловой комиссии

электротехнических дисциплин

Протокол № _____ от _______________

3

Пояснительная записка

Программа учебной дисциплины «Теоретические основы элек-

тротехники» предусматривает изучение физических законов, линейных

и нелинейных электрических и магнитных цепей постоянного и пере-

менного тока, методов расчета и их практического использования.

Данная учебная дисциплина является теоретической базой для

изучения последующих учебных дисциплин специального цикла, ее

изучение базируется на учебном материале ряда общеобразовательных

и естественноматематических учебных дисциплин и, прежде всего, ма-

тематики, физики.

При изложении программного учебного материала учебной дис-

циплины следует использовать Международную систему единиц СИ,

условные графические обозначения и правила выполнения электриче-

ских схем в соответствии со стандартами Единой системы конструк-

торской документации (ЕСКД), термины и определения в соответствии

с действующими стандартами.

В результате изучения учебной дисциплины «Теоретические ос-

новы электротехники» учащиеся должны

знать на уровне представления:

- основные способы получения, передачи на расстояние и прак-

тическое использование электроэнергии;

- закономерности построения и сборки простейших электриче-

ских схем;

- принцип действия электрических приборов;

- способы рационального энергопотребления;

- переходные процессы в электрических цепях;

знать на уровне понимания:

- термины и определения;

- основные электрические и электромагнитные явления;

- физическую сущность электрических и электромагнитных явле-

ний;

- физические законы и их применение в теоретических основах

электротехники;

- единицы электрических и электромагнитных величин, методы и

средства их измерения;

- условные графические обозначения элементов электрических

цепей;

4

уметь:

- читать схемы, определять назначение элементов, анализировать

режимы работы электрических цепей;

- собирать простейшие электрические схемы при последователь-

ном, параллельном и смешанном соединениях элементов;

- производить несложные расчеты электрических цепей постоян-

ного и переменного тока;

- подбирать по назначению электроизмерительные приборы, вы-

полнять электрические измерения;

- рассчитывать и проектировать несложные схемы электрических

цепей в соответствии с техническими условиями.

Для закрепления знаний и умений учащихся программой преду-

смотрено выполнение двух домашних контрольных работ, курсового

проекта и проведение экзамена.

5

Общие методические рекомендации по выполнению

домашней контрольной работы № 1

Домашняя контрольная работа № 1 включает в себя 100 вариан-

тов, каждый из которых определяется по двум последним цифрам шиф-

ра учащегося в таблицах 1-3. Вариант включает в себя три задачи.

При выполнении домашней контрольной работы необходимо ру-

ководствоваться следующими требованиями:

- домашняя контрольная работа должна быть выполнена и сдана

на проверку в установленный учебным графиком срок;

- кроме учебников и учебных пособий следует обязательно озна-

комиться с дополнительной литературой, объяснить теоретические по-

ложения на практических примерах из дополнительной литературы или

на фактах работы конкретных организаций;

- решение задач должно иметь объяснение последовательности

выполняемых действий и обоснованные выводы. Задачи без пояснений

будут считаться нерешенными;

- все графики и векторные диаграммы необходимо выполнять в

масштабе. На осях координат должны быть указаны откладываемые

значения и единицы их измерения. Для выполнения схем и графиков

следует пользоваться бумагой в клетку (миллиметровкой) в соответ-

ствии с требованиями ГОСТ;

- в начале работы указывается номер варианта;

- домашняя контрольная работа должна быть аккуратно оформле-

на, написана разборчивым почерком, ее страницы должны быть прону-

мерованы, иметь поля для замечаний рецензента; в конце работы ста-

вится дата и подпись учащегося;

- объем домашней контрольной работы – приблизительно 24

страницы школьной тетради;

- в конце работы приводится список используемых источников,

оформленный в соответствии с требованиями СТУ 01-32-2017. Стан-

дарт учреждения. Общие требования к оформлению текстовых доку-

ментов (автор, название, место издания, издательство, год издания);

- выполненную работу учащийся предоставляет на рецензирова-

ние на заочное отделение. После проверки в соответствии с замечания-

ми рецензента учащийся вносит исправления в работу;

- учащийся, не получивший зачет по домашней контрольной ра-

боте, не допускается к экзамену.

6

Критерии оценки домашней контрольной работы

Домашняя контрольная работа считается зачтенной, если пра-

вильно выполнено 75% задания, но имеются недоработки, а именно:

- ход решения задачи верный, но имеется математическая ошибка

в одной задаче или отсутствует ответ и вывод;

- имеются нарушения в оформлении работы.

Домашняя контрольная работа считается не зачтенной, если:

- работа выполнена не в соответствии с шифром;

- отсутствуют обоснования формул и пояснения по решению за-

дачи;

- неправильно решены две задачи из трех.

7

Программа учебной дисциплины

Введение

Электрическая энергия, ее свойства, особенности и применение.

Производство и распределение электрической энергии. Экономическая

эффективность электрической энергии. Примеры экономии труда и

средств за счет электрификации промышленности и сельского хозяй-

ства

Краткий исторический обзор и перспективы дальнейшего разви-

тия электрификации Республики Беларусь. Значение электрификации

для становления и развития различных отраслей экономики страны

Краткая характеристика учебной дисциплины, ее значение в под-

готовке специалиста, связь с другими учебными дисциплинами учебно-

го плана

Литература: [5], с.4-5

Раздел 1 Линейные и нелинейные электрические цепи

постоянного тока

Тема 1.1 Физические процессы в электрических цепях

Электрическое поле и его основные характеристики: напряжен-

ность, потенциал, напряжение. Электрическое поле как вид материи

Стационарное электрическое поле в проводнике при постоянном

электрическом токе, сравнение его с электростатическим полем

Электрический ток проводимости (физические явления), его ве-

личина, направление и плотность. Электронная теория строения метал-

лов

Удельная электрическая проводимость и удельное электрическое

сопротивление – характеристики проводниковых материалов. Электри-

ческое сопротивление проводов. Зависимость сопротивления от мате-

риала, размеров, температуры проводников

Явление сверхпроводимости

Закон Ома для участка цепи. Резисторы и их вольт-амперные ха-

рактеристики

Электрический ток в вакууме. Электронная эмиссия. Электриче-

ский ток в полупроводниках. Полупроводниковые приборы и их свой-

ства. Вольт-амперная характеристика полупроводникового диода

Электрическая цепь и ее основные элементы. Получение элек-

трической энергии из других видов энергии. Электродвижущая сила

8

(ЭДС). Источники электрической энергии. Мощность и коэффициент

полезного действия (КПД) источника электрической энергии

Преобразование электрической энергии в другие виды, понятие о

противо-ЭДС. Мощность и КПД приемника электрической энергии

Элементы управления, контроля и защиты в электрических цепях

Закон Ома для замкнутой электрической цепи. Баланс мощностей

в электрической цепи

Режимы работы электрической цепи и ее элементов (номиналь-

ный, рабочий, холостого хода и короткого замыкания)

Схемы электрических цепей: принципиальная, монтажная (схема

соединения), расчетная (схема замещения). Схемы замещения источни-

ков ЭДС и тока, приемников электрической энергии. Идеальные источ-

ники ЭДС и тока. Пассивные и активные элементы электрических це-

пей


Тема 1.2 Расчет линейных электрических цепей постоянного

тока

Задачи расчета электрических цепей. Элементы схем электриче-

ских цепей: ветвь, узел, контур

Первый закон Кирхгофа для разветвленной цепи, узловые урав-

нения. Второй закон Кирхгофа, контурные уравнения

Неразветвленная электрическая цепь. Последовательное соеди-

нение пассивных элементов, эквивалентное сопротивление неразветв-

ленной электрической цепи (участка цепи). Потеря напряжения в про-

водах. Делитель напряжения. Последовательное соединение источни-

ков ЭДС. Потенциальная диаграмма неразветвленной цепи

Разветвленная электрическая цепь с двумя узлами. Параллельное

соединение пассивных элементов, проводимость ветвей, подключенных

к одной паре узлов, эквивалентная проводимость группы ветвей. Соче-

тание последовательного и параллельного соединений пассивных эле-

ментов

Расчет электрических цепей путем преобразования их схем.

«Свертывание» схем с последовательным и параллельным соединения-

ми пассивных элементов. Понятие о треугольнике и звезде из пассив-

ных элементов (сопротивлений), преобразование треугольных сопро-

тивлений в эквивалентную звезду и звезды в эквивалентный треуголь-

ник

9

Параллельное соединение источников ЭДС. Расчет электриче-

ских цепей с двумя узлами по методу узлового напряжения. Распреде-

ление нагрузки между источниками электрической энергии при их па-

раллельной работе на общий приемник энергии

Принцип наложения токов в линейных электрических цепях, его

применение для расчета электрических цепей

Расчет электрических цепей произвольной конфигурации мето-

дом узловых и контурных уравнений

Эквивалентный генератор. Активный и пассивный двухполюс-

ник. Определение ЭДС и внутреннего сопротивления эквивалентного

генератора по опытам холостого хода и короткого замыкания. Анализ

режима ветви электрической цепи при изменении сопротивления этой

ветви

Метод контурных токов, его сущность, собственное сопротивле-

ние контура, общее сопротивление контуров. Составление контурных

уравнений

Метод узловых потенциалов, его сущность, собственная узловая

проводимость, общая узловая проводимость. Составление узловых

уравнений


Тема 1.3 Нелинейные электрические цепи постоянного тока

Нелинейные элементы электрических цепей постоянного тока, их

вольт-амперные характеристики

Статическое и динамическое сопротивление нелинейного эле-

мента. Приведение нелинейных цепей к линейным. Графический расчет

нелинейных электрических цепей постоянного тока при последователь-

ном, параллельном и смешанном соединении элементов. Графоанали-

тический метод расчета


Раздел 2 Электрическое и магнитное поля

Тема 2.1 Электростатическое поле в пустоте

Закон Кулона. Применение закона Кулона для расчета электро-

статического поля точечных заряженных тел

Симметричные электростатические поля, созданные зарядами,

распределенными на плоской и сферической поверхностях. Поле заря-

10

дов на поверхности длинного провода. Теорема Гаусса. Вычисление

напряженности в симметричных электростатических полях


Тема 2.2 Электростатическое поле в диэлектрике

Физическое строение диэлектрика, электрический момент дипо-

ля. Поляризация диэлектрика, поляризованность (степень поляризации)

Электрическое смещение. Диэлектрическая проницаемость (аб-

солютная и относительная)

Электрическая емкость. Расчет емкости плоского и цилиндриче-

ского конденсаторов, двухпроводной линии.

Электрический пробой и электрическая прочность диэлектрика.

Изменение электрического поля на границе двух сред с различными ди-

электрическими проницаемостями. Энергия электрического поля. Объ-

емная плотность энергии электрического поля


Тема 2.3 Электростатические цепи

Электрическая емкость в системе заряженных тел. Соединение

конденсаторов с идеальным диэлектриком: последовательное, парал-

лельное. Расчет электростатических цепей при сочетании последова-

тельного и параллельного соединений


Тема 2.4 Магнитное поле в неферромагнитной среде

Магнитное поле как вид материи. Закон Ампера, магнитная по-

стоянная. Магнитная индукция – силовая характеристика магнитного

поля. Формула Био-Савара и ее применение для расчета магнитного по-

ля в простейших случаях (ток в кольцевом и прямолинейном проводах)

Намагничивающая сила вдоль контура. Полный ток контура. Вы-

числение магнитной индукции в симметричных магнитных полях: поле

тока прямого провода, цилиндрической катушки, кольцевой катушки

Работа при перемещении контура с током в магнитном поле.

Магнитный ток, магнитное потокосцепление, собственное магнитное

потокосцепление катушки

Индуктивность. Определение индуктивности кольцевой и цилин-

дрической катушек, участка двухпроводной линии

11

Взаимное потокосцепление и взаимная индуктивность, магнитное

рассеяние, коэффициент магнитной связи. Энергия магнитного поля.

Объемная плотность энергии магнитного поля


Тема 2.5 Магнитное поле в ферромагнитной среде

Магнитные свойства вещества. Намагничивание вещества,

намагниченность (степень намагничивания). Напряженность магнитно-

го поля. Магнитная проницаемость (абсолютная и относительная). За-

кон полного тока

Свойства и применение ферромагнитных материалов. Кривая

первоначального намагничивания. Циклическое перемагничивание

ферромагнитных материалов, магнитный гистерезис. Изменение маг-

нитного поля на границе двух сред


Тема 2.6 Магнитные цепи

Классификация магнитных цепей. Закон полного тока в примене-

нии к магнитной цепи

Расчет неразветвленной однородной магнитной цепи: решение

прямой и обратной задач. Магнитное сопротивление

Закон Ома для магнитной цепи

Расчет неразветвленной неоднородной магнитной цепи: решение

прямой задачи, метод последовательных приближений и графоаналити-

ческое решение обратной задачи

Расчет разветвленных магнитных цепей и магнитных цепей с по-

стоянными магнитами. Законы Кирхгофа для магнитной цепи, аналогии

между законами магнитной и электрической цепей


Тема 2.7 Электромагнитная индукция

Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной

индукции. Правило (закон) Ленца

Выражение ЭДС, индуктируемой в проводнике, движущемся в

магнитном поле. Правило правой руки. Сущность электромагнитной

индукции. ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции. Вихревые токи, их

использование и способы ограничения

12

Использование электромагнитной индукции: преобразование ме-

ханической энергии в электрическую (принцип действия генератора),

преобразование электрической энергии в механическую (принцип ра-

боты электродвигателя). Принцип действия трансформатора


13

Список используемых источников

Основной

1 Буртаев, Ю.В. Сборник задач по теоретической электротехнике

/ Ю.В.Буртаев, А.Ф.Овсянников, А.А.Федоров-Королев. – Москва,

1975.

2 Гилицкая, Л.Н. Теоретическая электротехника. Курсовое проек-

тирование / Л.Н.Гилицкая. – Минск, 1992.

3 Евдокимов, Ф.Е. Теоретические основы электротехники /

Ф.Е.Евдокимов. – Москва, 2004.

4 Зайчик, М.Ю. Сборник задач и упражнений по теоретической

электротехнике / М.Ю.Зайчик. – Москва, 1988.

5 Лотерейчук, Е.А. Теоретические основы электротехники /

Е.А.Лотерейчук. – Москва, 2010.

6 Попов, В.С. Теоретическая электротехника / В.С.Попов. –

Москва, 1990.

7 Цейтлин, Л.С. Руководство к лабораторным работам по теоре-

тическим основам электротехники / Л.С.Цейтлин. – Москва, 1977.

Дополнительный

8 Касаткин, А.С. Электротехника / А.С.Касаткин, М.В.Немцов. –

Москва, 2000.

9 Китунович, Р.Г. Электротехника / Р.Г.Китунович. – Минск,

1999.

10 Липатов, Д.Н. Вопросы и задачи по электротехнике для про-

граммированного обучения / Д.Н.Липатов. – Москва, 1977.

11 Синдеев, Ю.Г. Электротехника / Ю.Г.Синдеев,

В.Г.Граховский. – Ростов-на-Дону, 1999.

12 Усс, Л.В. Лабораторный практикум по общей электротехнике

с основами электроники / Л.В.Усс. – Минск, 1993.

14

Перечень примерных вопросов к экзамену по учебной

дисциплине «Теоретические основы электротехники»

1 Электрическая энергия, ее свойство и применение. Понятие о

производстве и распределении электрической энергии. Краткий исто-

рический обзор и перспективы дальнейшего развития электрификации

Республики Беларусь. Значение электрификации для становления и

развития различных отраслей экономики страны. Краткая характери-

стика дисциплины

2 Электрическое поле и его основные характеристики: напряжен-

ность, потенциал, напряжение. Электрическое поле как вид материи

3 Стационарное электрическое поле в проводнике при постоян-

ном электрическом токе, сравнение его с электростатическим полем

4 Электрический ток проводимости (физические явления), его ве-

личина, направление и плотность. Понятие об электронной теории

строения металлов

5 Удельная электрическая проводимость и удельное электриче-

ское сопротивление - характеристики проводниковых материалов.

Электрическое сопротивление проводов. Зависимость сопротивления от

материала, размеров, температуры проводников. Явление сверхпрово-

димости

6 Закон Ома для участка цепи. Резисторы и их вольтамперные

характеристики. Электрический ток в вакууме. Понятие об электронной

эмиссии

7 Электрический ток в полупроводниках. Полупроводниковые

приборы и их свойства. Вольтамперная характеристика полупроводни-

кового диода

8 Электрическая цепь и ее основные элементы. Получение элек-

трической энергии из других видов энергии. Электродвижущая сила

(ЭДС). Краткие сведения об источниках электрической энергии

9 Мощность и коэффициент полезного действия (КПД) источни-

ка электрической энергии. Преобразование электрической энергии в

другие виды, понятие о противо-ЭДС. Мощность и КПД приемника

электрической энергии

10 Краткие сведения об элементах управления, контроля и защи-

ты в электрических цепях

11 Закон Ома для замкнутой электрической цепи

12 Баланс мощностей в электрической цепи. Понятие о режимах

электрической цепи и ее элементов

15

13 Схемы электрических цепей: принципиальная, монтажная

(схема соединений), расчетная (схема замещения)

14 Схемы замещения источников ЭДС и тока, приемников элек-

трической энергии. Идеальные источники ЭДС и тока. Понятие о пас-

сивных и активных элементах электрических цепей

15 Задачи расчета электрических цепей. Элементы схем электри-

ческих цепей: ветвь, узел, контур

16 Первый закон Кирхгофа для разветвленной цепи, узловые

уравнения

17 Второй закон Кирхгофа, контурные уравнения

18 Неразветвленная электрическая цепь. Последовательное со-

единение пассивных элементов, эквивалентное сопротивление нераз-

ветвленной электрической цепи (участка цепи). Понятие о потере

напряжения в проводах. Делитель напряжения. Последовательное со-

единение источников ЭДС

19 Потенциальная диаграмма неразветвленной цепи

20 Разветвленная электрическая цепь с двумя узлами. Параллель-

ное соединение пассивных элементов, проводимость ветвей

21 Сочетание последовательного и параллельного соединений

пассивных элементов

22 Расчет электрических цепей путем преобразования их схем.

«Свертывание» схем с последовательным и параллельным соединения-

ми пассивных элементов

23 Понятие о треугольнике и звезде из пассивных элементов (со-

противлений), преобразование треугольника сопротивлений в эквива-

лентную звезду и звезды в эквивалентный треугольник

24 Параллельное соединение источников ЭДС. Расчет электриче-

ских цепей с двумя узлами по методу узлового напряжения

25 Принцип наложения токов в линейных электрических цепях,

его применение для расчета электрических цепей

26 Расчет электрических цепей произвольной конфигурации ме-

тодом узловых и контурных уравнений

27 Эквивалентный генератор. Понятие об активном и пассивном

двухполюсниках. Определение ЭДС и внутреннего сопротивления эк-

вивалентного генератора по опытам холостого хода и короткого замы-

кания

28 Метод контурных токов, его сущность, собственное сопротив-

ление контура, общее сопротивление контуров. Составление контурных

уравнений

16

29 Метод узловых потенциалов, его сущность, собственная узло-

вая проводимость, общая узловая проводимость. Составление узловых

уравнений

30 Нелинейные элементы электрических цепей постоянного тока,

их вольтамперные характеристики

31 Понятия о статическом и динамическом сопротивлениях не-

линейного элемента. Приведение нелинейных цепей к линейным

32 Графический расчет нелинейных электрических цепей посто-

янного тока при последовательном, параллельном и смешанном соеди-

нении элементов

33 Понятие о графоаналитическом методе расчета

34 Закон Кулона. Применение закона Кулона для расчета элек-

тростатического поля точечных заряженных тел

35 Симметричные электростатические поля, созданные зарядами,

распределенными на плоской и сферической поверхностях. Поле заря-

дов на поверхности длинного провода

36 Теорема Гаусса. Вычисление напряженности в симметричных

электростатических полях. Электростатическое поле в диэлектрике

37 Понятие о физическом строении диэлектрика, электрическом

моменте диполя. Поляризация диэлектрика, поляризованность (степень

поляризации). Остаточная поляризация в сегнетоэлектриках

38 Электрическое смещение. Диэлектрическая проницаемость

(абсолютная и относительная)

39 Электрическая емкость. Вычисление емкости плоского и ци-

линдрического конденсаторов, двухпроводной линии

40 Понятие об электрическом пробое и электрической прочности

диэлектрика. Изменение электрического поля на границе двух сред с

различными диэлектрическими проницаемостями

41 Энергия электрического поля. Объемная плотность энергии

электрического поля

42 Электрическая емкость в системе заряженных тел

43 Соединение конденсаторов с идеальным диэлектриком: после-

довательное, параллельное

44 Расчет электростатических цепей при сочетании последова-

тельного и параллельного соединений

45 Магнитное поле в неферромагнитной среде 45.Магнитное по-

ле как вид материи. Закон Ампера, магнитная постоянная, магнитная

индукция

17

46 Формула Био-Савара и еѐ применение для расчета магнитного

поля в простейших случаях (ток в кольцевом и прямолинейном прово-

дах)

47 Намагничивающая сила вдоль контура. Полный ток контура.

Вычисление магнитной индукции в симметричных магнитных полях:

поле тока прямого провода, цилиндрической катушки, кольцевой ка-

тушки

48 Работу при перемещении контура с током в магнитном поле.

Магнитный ток, магнитное потокосцепление, собственное магнитное

потокосцепление катушки

49 Индуктивность. Определение индуктивности кольцевой ка-

тушки, цилиндрической катушки, участка двухпроводной линии

50 Взаимное потокосцепление и взаимная индуктивность, маг-

нитное рассеяние, понятие о коэффициенте магнитной связи

51 Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии маг-

нитного поля

52 Магнитные свойства вещества. Намагничивание вещества,

намагниченность (степень намагничивания). Напряженность магнитно-

го поля. Магнитная проницаемость (абсолютная и относительная)

53 Закон полного тока

54 Свойства и применение ферромагнитных материалов. Кривая

первоначального намагничивания. Циклическое перемагничивание

ферромагнитных материалов, магнитный гистерезис. Изменение маг-

нитного поля на границе двух сред

55 Классификация магнитных цепей. Закон полного тока в при-

менении к магнитной цепи

56 Расчет неразветвленной однородной магнитной цепи: решение

прямой и обратной задач, понятие о магнитном сопротивлении

57 Закон Ома для магнитной цепи

58 Расчет неразветвленной неоднородной магнитной цепи: реше-

ние прямой задачи, метод последовательных приближений и графоана-

литическое решение обратной задачи

59 Понятие о расчетах разветвленных магнитных цепей и маг-

нитных цепей с постоянными магнитами

60 Законы Кирхгофа для магнитной цепи, аналогии между зако-

нами магнитной и электрической цепей

61 Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнит-

ной индукции. Правило (закон) Ленца

62 Выражение ЭДС, индуктируемой в проводнике, движущемся в

магнитном поле. Правило правой руки. Сущность электромагнитной

18

индукции как процесса преобразования магнитного поля в электриче-

ское. Понятие о преобразовании электрического поля в магнитное

63 ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции

64 Вихревые токи, их использование и способы ограничения

65 Примеры использования электромагнитной индукции: преоб-

разование механической энергии в электрическую (принцип действия

генератора), преобразование электрической энергии в механическую

(принцип работы электродвигателя), принцип действия трансформатора

19

Методические рекомендации по решению задач домашней

контрольной работы № 1

Методические рекомендации по решению задачи 1

Расчет токов в схеме со смешанным соединением сопротивлений

проводят путем последовательных преобразований участков цепи и

сведения к одному эквивалентному сопротивлению. При этом должны

быть заданы величины сопротивлений и напряжений или ЭДС на входе

цепи. Например, для схемы (рисунка 1) преобразование проводят сле-

дующим образом. Параллельно соединенные сопротивления заменяют

одним эквивалентным имеющим проводимость

Рисунок 1 – Схема электрической цепи

, откуда

После такого преобразования схема будет состоять из двух по-

следовательно соединенных сопротивлений R1 и R234 (рисунок 2). Еѐ

эквивалентное сопротивление

Rэ= R1+R234

R1

R234

+

-U

I1

b

a

Рисунок 2 - Схема электрической цепи

Ток в неразветвленной части цепи

R1

R2 R3 R4

+

-U

I1 a

b

20

Напряжение Uab на участке цепи с параллельным соединением

сопротивлений находят по второму закону Кирхгофа. Для левого кон-

тура схемы (рисунка 1)

I1R1+Uab-U=0, откуда Uab= I1R234

Это же напряжение можно определить по закону Ома. Для схемы

(рисунка 2)

Uab=U-I1R1

Токи в параллельных ветвях

После расчета целесообразно выполнить проверку:

1 По первому закону Кирхгофа

I1=I2+I3+I4

2 По балансу мощностей:

- мощность питания

Рист=UI1 или Рист=EI1

- мощность тепловых потерь в сопротивлениях потребителя

Pпот= P1+P2+P3+P4=I12R1+ I2

2R2+ I3

2R3+ I4

2R4.

Пример 1

E

R1 R3

R2 R4 R5

I5I4I2

I3I1


21

В схеме электрической цепи (рисунок 3)

Е=140 В R1=10Ом

R2= 100 Ом R3=30 Ом

R4= 300 Ом R5= 200 Ом

Определить токи в ветвях цепи, составить баланс мощностей.

Решение:

1 Отмечаем в схеме узлы и указываем направления токов в ветвях

в соответствии с направлением ЭДС.

2 Для определения токов в ветвях используемым методом экви-

валентных преобразований. Найдем эквивалентное сопротивление цепи

относительно источник ЭДС. Рекомендуется поэтапное преобразование

последовательно и параллельно соединенных сопротивлений, начиная с

ветвей наиболее удаленных от источника ЭДС.

Сопротивления R4 и R5 соединены параллельно:

Получаем схему цепи (рисунка 4)

E

R1 R3

R2 R45

I5I2I1

a

b


В схеме цепи сопротивление R3 и R45=150 Ом


E

R1

R2 R345

I5I2I1

a

b

Рисунок 5 – Промежуточная схема электрической цепи

22

В схеме цепи сопротивления R2 и R345 соединены последователь-

но:


E

R1

R2345

I5I1a

b

Рисунок 6 – Преобразованная схема электрической цепи

В схеме цепи сопротивления R1 и R2345 соединены последова-

тельно Rэкв=R1+R2345=10+70=70 Ом

3 Определим токи в ветвях электрической цепи.

По второму закону Кирхгофа для схемы цепи (рисунка 6)

Для определения токов в других ветвях цепи находим напряже-

ния на этих ветвях.

По закону Ома в схеме цепи (рисунка 6)

Uab=I1R2345=2 x 60=120 B



Uab=I5R45=0,8 x 120=96 B

23


4 Составляем баланс мощностей

Мощность источника энергии

Рист=EI1=140 x 2=280 Вт

Мощность приемников энергии рассчитываем по закону Джоуля-

Ленца

Pпр=I12R1+I2

2R2+I3

2R3+I4

2R4+I5

2R5=2

2 x 10+1,2

2 x 100+0,8

2 x 30+0,32

2 x

x 300+ 0,482 x 200=280 Вт

Рист=Рпр

Баланс мощностей соблюдается, следовательно, токи определены

правильно.


Расчет разветвленной линейной электрической цепи постоянного

тока с несколькими источниками электрической энергии

Пример 2

В качестве примера рассмотрим расчет схемы, изображенной на

(рисунке 7), у которой Е1=24 В , Е2=12 В, R1= R2=4 Ом, R3=1 Ом,

R4=3 Ом.

Рисунок 7 – Схема сложной электрической цепи

24

Решение: При расчете с помощью непосредственного примене-

ния законов Кирхгофа по первому закону составляем одно уравнение,

так как в цепи два узла. По второму закону составляем два уравнения,

так как в схеме три независимых тока. Таким образом, наша система

уравнений имеет вид:

I1+I2+I3=0,

I1R1-I1R1= E1-E2,

I1R1-I3(R3+R4)=E2.

Для расчета сложной цепи методом контурных токов достаточно

составить два уравнения, по числу независимых контуров. Контурные

токи направляем по часовой стрелке и обозначаем I11 и I12 (рису-

нок 7).

По второму закону Кирхгофа относительно контурных токов

оставляем уровнения:

I11(R1+R2)-I22R2=E1=E2, I118-I224=12,

I11R2+I22(R2+R3+R4)=E2, -I114+I228=12.

Решаем систему и получаем контурные токи I11=I22=3A.

Произвольно задаемся направлением токов всех ветвей и обозна-

чаем их. На (рисунке 7) такими токами являются I1,I2,I3. Направление у

этих токов одинаковое – вертикально вверх.

Переходим от контурных токов к действительным. В первой вет-

ви протекает только один контурный ток I11. Направление его совпадает

с условным направлением действительного тока ветви. В таком случае

действительный ток

I1=I11=3A.

Ток второй ветви формируется двумя контурными I11 и I22. Ток I22

совпадает по направлению с условным I2, а I11 направлен на встречу

условным I1. В результате

I2=I22-I11=3-3=0A.

В третьей ветви протекает только контурный ток I22. Направление

этого тока противоположно направлению условного, поэтому для I3

можно записать

25

I3= -I22= -3A.

Правильность расчета токов определяем с помощь баланса мощ-

ностей.

Для цепи на (рисунке 7) имеем:

Pист=E1I1+E2I2= 24 x 3+12 x 10=72 Вт

Pпр=I12R1+I2

2R2+I3

2(R3+R4)=3

2 x 4+0

2 x 4+3

2 x (1+3)=72 Вт

Баланс мощностей соблюдается, поэтому, расчет выполнен пра-

вильно.

А теперь рассчитаем данную цепь методом наложения.

Рисунок 8 – Схема сложной электрической цепи

Решение:

Количество ветвей и соответственно различных токов цепи равно

трем (рисунок 8). Произвольно выбираем направление этих токов. Рас-

четных схем две, так как в цепи 2 источника с ЭДС: Е1 и Е2. Вычисля-

ем частичные токи, созданные в ветвях первым источником I’

(рисунок 9). Для этого изображается та же цепь, только без Е2. Направ-

ление частичных токов в ветвях оставляем такими же, как в исходной

схеме. Точка вычисления сопротивлений и токов производится методом

свертывания.

26

Рисунок 9 - Первая расчетная схема

Найдем первые частичные токи для расчетной схемы (рисунок 9):

I’=I’1=-I’2-4

27

Рисунок 10 – Вторая расчетная схема

Найдем вторые частичные токи для расчетной схемы

(рисунок 10):

I’’=I’’2=-I’’134

Искомые токи в рассматриваемой цепи определяются алгебраи-

ческой суммой частичных токов:

I2= I2’+I2’’=-2+2=0 А

I1=I1’+I1’’=4-1=3 А

I3=I3’+I3’’=-2-1=-3 А

Решим данную электрическую цепь методом узлового напряже-

ния

28

Прежде чем находить искомые токи необходимо рассчитать уз-

ловое напряжение. Величина узлового напряжения определяется отно-

шением алгебраической суммы произведений ЭДС и проводимости

ветвей с источниками к сумме проводимости всех ветвей

Решение:

где

Токи в ветвях соответственно равны:

I1=(E1-Uca)g1=3 A

I2=(E2-Uca)g2=0 A

I3=-Uca*g3=-3 A

Ток I3 имеет знак «минус», следовательно, его направление про-

тивоположно произвольно выбрано.


Решение этих задач требует знания свойств электростатических

полей. При расчете цепей со смешанным соединением конденсатор

следует помнить, что при параллельном соединении напряжения на

всех конденсаторах одинаковы, а заряды распределяются прямо про-

порционально их ѐмкости.

При последовательном соединении конденсаторов в батарею на

всех конденсаторах заряд одинаков и равен общему заряду, а падение

29

напряжения на конденсаторах распределяется прямо пропорционально

их ѐмкости.

Пример 3. Определить общую ѐмкость и заряд группы конденса-

торов (рисунок 11), а также заряд и напряжение каждого конденсатора,

если задано:

С1=9 мкф; С2= 14 мкф; С3= 4 мкф; С4 = 3 мкф; U = 600 В.

Рисунок 11 – Схема конденсаторной батареи

Решение:

1 Конденсаторы С2 и С3, соединенные параллельно, заменяем эк-

вивалентным С23. Схема примет вид:

Рисунок 12 – Преобразованная схема

С23=С2+С3= 14+4 = 18 мкф

2 Конденсаторы С1, С23 и С4 соединены последовательно (рису-

нок 12), их общая ѐмкость будет равна

Cобщ

111 111 1=

C1 C4C23

+ + =9 18 3 2

+ +1

=

30

откуда Собщ=2мкф.

3 Определяем заряд батареи конденсаторов

Qобщ=Cобщ x U=2 x 10-6

x 600=12 x 10-4

Кл

4 На основании свойств последовательного соединения конден-

саторов можно записать

Q1 = Q23 = Q4 = Qобщ= 12 x 10-4

Кл

5 Вычислим напряжение на конденсаторах С1, С4 и группе С23.

6 Определим заряды конденсаторов С2 и С3.

Q2=U23 x C2=67 x 14 x 14 x 10-6

=7,38 x 10-4

Кл

Q3=U23 x C3=67 x 4 x 14 x 10-6

=2,68 x 10-4

Кл

7 Энергия электрического поля батареи конденсаторов С2 и С3

31

Задания на домашнюю контрольную работу № 1 по учебной

дисциплине «Теоретические основы электротехники»

Задача 1

Для электрической цепи, схема которой изображена на

(рисунках 13-32), по заданным в таблице 1 сопротивлениям и ЭДС вы-

полнить следующее:

1 Определить значения всех токов в цепи, используя метод пре-

образования электрических схем (метод свертывания). При определе-

нии Rэкв привести схемы промежуточных преобразований.

2 Составить баланс мощностей для заданной схемы.

Таблица 1 – Исходные данные

Номер Е, В

R1,

Ом

R2,

Ом

R3,

Ом

R4,

Ом

R5,

Ом

R6,

Ом варианта рисунка

1 13 3 4 5 6 7 8 9

1 14 750 20 400 30 40 180 36

2 15 100 14 15 4 12 36 18

3 16 180 4 100 5 30 20 40

4 17 240 20 15 25 16 72 36

5 18 330 5 300 18 90 50 60

6 19 350 5 240 430 10 200 600

7 20 350 10 100 30 40 100 400

8 21 640 4 100 180 360 40 120

9 22 550 10 100 150 200 150 75

10 23 120 5 15 60 22 12 24

11 24 330 10 60 120 100 40 110

12 25 320 15 100 300 240 80 10

13 26 100 3 5 12 12 24 30

14 27 600 240 480 200 150 25 50

15 28 120 12 20 4 15 5 30

16 29 600 200 600 50 250 40 20

17 30 120 12 24 20 30 60 30

18 31 300 120 60 40 55 65 40

19 32 140 80 20 30 8 7 5

20 13 480 18 12 300 30 20 10

21 14 450 5 200 9 20 30 70

22 15 500 20 75 10 80 400 100

32

Продолжение таблицы 1

Номер Е, В

R1,

Ом

R2,

Ом

R3,

Ом

R4,

Ом

R5,

Ом

R6,


23 16 80 2 15 2,5 10 14 16

24 17 600 10 20 30 25 150 75

25 18 300 9 30 10 70 110 90

26 19 400 19 140 60 12 40 120

27 20 250 5 25 20 50 50 75

28 21 420 20 300 36 72 90 60

29 22 47 4 140 60 120 400 100

30 23 100 1 3 5 14 10 15

31 24 240 12 80 20 36 3 15

32 25 220 18 200 50 140 60 10

33 26 240 7 8 1,5 15 75 60

34 27 240 48 966 120 400 40 60

35 28 200 10 15 25 110 50 40

36 29 400 50 200 180 60 60 20

37 30 150 10 15 20 5 60 120

38 31 750 60 60 200 80 100 90

39 32 520 40 40 200 50 80 70

40 13 210 6 6 60 8 12 10

41 14 700 10 10 10 15 100 300

42 15 120 8 8 20 48 40 60

43 16 650 5 5 50 60 200 100

44 17 300 6 6 35 10 40 120

45 18 140 5 5 10 40 35 50

46 19 500 10 10 120 20 90 180

47 20 500 8 8 30 60 150 75

48 21 220 4 4 100 25 50 75

49 22 500 12 12 45 40 50 200

50 23 150 3 3 10 2,5 15 75

51 24 600 10 10 120 100 220 180

52 25 200 6 6 30 80 20 7

53 26 450 7 7 12 80 120 30

54 27 350 20 20 40 50 70 130

55 28 225 30 30 60 20 130 75

56 29 180 140 140 35 45 70 50

57 30 900 30 30 100 300 150 75

33


Номер Е, В

R1,

Ом

R2,

Ом

R3,

Ом

R4,

Ом

R5,

Ом

R6,


58 31 84 60 60 48 25 35 15

59 32 250 100 100 75 14 20 16

60 13 540 350 250 300 10 30 20

61 14 660 6 6 50 70 200 300

62 15 108 3 3 15 5 10 30

63 16 400 4 4 20 60 40 80

64 17 600 12 12 80 26 90 135

65 18 400 5 5 24 60 120 45

66 19 200 5 5 80 3 135 90

67 20 225 10 10 20 24 48 24

68 21 140 5 5 24 48 40 60

69 22 660 20 20 480 200 300 60

70 23 250 4 4 10 16 40 60

71 24 480 8 8 60 80 200 40

72 25 180 5 5 60 24 48 15

73 26 450 12 12 6 90 135 120

74 27 300 90 90 200 300 20 40

75 28 600 120 120 80 70 50 80

76 29 225 90 90 40 20 35 55

77 30 180 40 40 60 12 36 18

78 31 480 75 150 200 35 25 40

79 32 300 90 60 60 10 5 25

80 13 150 6 14 20 10 3 7

81 14 180 6 18 10 6 30 60

82 15 240 10 90 15 50 100 300

83 16 100 2,8 18 6 10 7 8

84 17 280 20 100 200 40 240 480

85 18 300 6 60 10 50 130 36

86 19 240 15 150 75 8 140 60

87 20 150 5 60 15 18 20 30

88 21 100 2 40 10 30 3 15

89 22 600 11 70 30 10 60 120

90 23 300 2 4 60 15 30 150

91 24 660 20 200 50 240 100 380

92 25 150 2 20 30 12 24 3

34


Номер Е, В

R1,

Ом

R2,

Ом

R3,

Ом

R4,

Ом

R5,

Ом

R6,


93 26 200 9 7 8 160 40 60

94 27 300 18 36 10 60 70 50

95 28 400 50 60 140 130 110 80

96 29 120 24 48 15 25 40 20

97 30 204 10 30 3 15 72 36

98 31 150 100 400 120 20 40 15

99 32 216 40 60 120 16 20 4

100 13 600 6 6 120 24 26 30

Рисунки 13, 14 – Электрические цепи


35




36




37



Задача 2

Для электрической цепи, схема которой изображена на

(рисунках 33-42), по заданным в таблице 3 сопротивлениям и ЭДС вы-

полнить следующее:

1 Составить на основании законов Кирхгофа систему уравнений

для определения токов во всех ветвях схемы.

2 Определить значения токов в ветвях цепи, используя методы

контурных токов, наложения и узлового напряжения; сравнить резуль-

таты расчетов токов вышеуказанными методами.

3 Составить баланс мощностей для заданной схемы.

4 Ответы свести в таблицу 2.

38

Таблица 2 – Результат расчета токов в цепи

I

метод

I1 I2 I3 I4 I5 I6

Метод контурных токов

Метод наложения

Метод узлового напря-

жения


Номер Е1,

В

Е2,

В

R1,

Ом

R2,

Ом

R3,

Ом

R4,

Ом

R5,

Ом

R6,

Ом

r01,

Ом

r02,

Ом вари-

анта

рисун-

ка

1 33 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 34 75 15 4 5 2 9 6 10 0.8 0.5

2 35 85 20 5 6 9 8 4 9 0.5 0.3

3 36 90 90 8 7 5 2 6 8 0.2 0.1

4 37 80 60 7 8 10 3 8 4 0.6 0.7

5 38 95 55 2 9 9 4 9 5 0.7 0.9

6 39 100 45 3 2 6 5 4 7 0.4 0.5

7 40 105 55 4 3 8 6 6 6 0.3 1

8 41 110 100 6 4 6 8 5 5 0.3 1.2

9 42 125 120 9 5 2 9 1 3 0.8 1.1

10 33 135 90 7 6 6 7 2 4 0.7 1.3

11 34 145 95 5 7 5 2 3 1 0.9 0.8

12 35 150 65 4 8 1 4 5 3 0.7 0.9

13 36 155 90 6 3 9 6 2 9 0.3 0.6

14 37 65 95 10 10 4 5 5 7 0.2 0.4

15 38 70 85 2 9 3 4 8 2 0.4 1.2

16 39 75 80 9 5 8 1 6 5 0.5 1

17 40 100 75 8 4 7 2 9 3 0.8 0.9

18 41 115 70 6 7 4 3 7 1 0.9 0.8

19 42 85 30 8 3 5 5 5 4 1 0.6

20 33 95 35 5 9 6 4 6 8 1.2 0.5

21 34 160 25 7 6 1 8 2 9 1.3 0.3

22 35 155 15 3 8 2 6 4 3 0.9 1

23 36 75 100 9 5 5 4 2 4 0.76 0.9

24 37 80 115 5 3 6 6 6 3 0.8 1.1

39


Номер Е1,

В

Е2,

В

R1,

Ом

R2,

Ом

R3,

Ом

R4,

Ом

R5,

Ом

R6,

Ом

r01,

Ом

r02,

Ом вари-

анта

рисун-

ка

25 38 90 110 9 1 9 7 7 8 0.9 1.2

26 39 115 35 7 4 3 9 7 4 1.2 1.3

27 40 120 40 2 6 7 7 3 7 0.7 0.7

28 41 110 55 5 4 8 8 5 1 1.1 0.8

29 42 130 65 8 8 9 5 8 2 1.3 0.6

30 33 140 60 7 5 4 9 3 6 1 0.7

31 34 150 75 9 4 8 6 2 2 0.8 0.6

32 35 70 80 5 9 3 4 1 3 0.9 0.4

33 36 85 90 4 6 4 9 9 4 0.5 0.5

34 37 85 115 6 7 5 10 8 6 0.3 0.7

35 38 90 65 3 8 2 4 7 5 0.4 1

36 39 95 110 10 6 3 6 4 6 07 1.1

37 40 125 25 9 4 7 1 6 4 0.8 1.2

38 41 150 35 2 6 4 4 3 8 1.3 1.3

39 42 135 75 7 2 9 6 4 9 1.2 0.4

40 33 65 95 8 3 8 4 2 7 1.1 0.5

41 34 75 35 5 9 2 9 8 8 1 0.6

42 35 130 65 6 4 3 3 2 9 0.9 0.7

43 36 100 85 7 4 6 4 6 5 0.8 0.8

44 37 110 100 2 9 4 6 5 6 0.7 0.9

45 38 120 90 3 6 2 8 2 3 0.6 1

46 39 130 95 7 4 1 12 3 4 0.5 1.1

47 40 75 115 9 3 9 9 3 3 0.4 1.2

48 41 115 65 6 2 3 4 7 5 0.3 0.7

49 42 110 55 4 7 5 9 8 2 1.1 0.5

50 33 100 75 5 9 4 7 2 4 0.6 0.4

51 34 90 85 6 7 3 1 9 5 1.3 0.3

52 35 80 45 10 3 6 3 6 8 0.8 0.6

53 36 70 56 7 2 8 4 8 9 0.7 0.4

54 37 65 15 9 5 9 6 4 7 0.5 1.1

55 38 75 20 6 8 2 7 2 8 0.4 1.2

56 39 85 35 3 6 3 9 7 5 0.8 1.3

57 40 95 85 5 4 6 5 3 6 0.6 0.9

58 41 130 75 4 1 8 7 4 4 0.7 0.7

40


Номер Е1,

В

Е2,

В

R1,

Ом

R2,

Ом

R3,

Ом

R4,

Ом

R5,

Ом

R6,

Ом

r01,

Ом

r02,

Ом вари-

анта

рисун-

ка

59 42 140 95 7 6 7 3 6 2 0.5 0.6

60 33 155 85 9 4 5 2 3 3 0.7 0.4

61 34 130 25 5 9 6 1 4 1 0.2 0.3

62 35 120 15 6 7 2 10 2 8 0.8 0.5

63 36 170 80 4 9 4 6 7 6 0.9 0.7

64 37 150 70 8 5 3 7 8 3 0.5 0.8

65 38 130 60 9 6 7 5 9 4 1.1 0.4

66 39 120 50 2 8 6 2 4 7 1.2 1

67 40 125 10 5 4 5 7 2 2 1.3 1.1

68 41 135 20 6 7 8 6 3 3 1 1.2

69 42 155 25 4 9 7 4 6 4 1.2 1.3

70 33 175 75 7 2 3 9 2 8 0.9 10.9

71 34 145 95 9 4 8 4 5 5 0.8 0.7

72 35 155 85 8 3 7 6 2 6 0.5 0.6

73 36 150 80 4 7 9 4 6 4 0.6 0.7

74 37 65 90 7 5 7 9 7 2 1.2 0.9

75 38 75 15 6 7 9 6 9 8 1.3 1.1

76 39 70 115 4 9 7 2 3 6 1 1.2

77 40 85 120 7 3 8 4 1 3 0.9 1.3

78 41 95 135 8 2 6 8 9 9 0.7 0.9

79 42 100 120 6 4 7 9 4 7 0.5 0.6

80 33 115 65 4 8 3 6 6 8 1.1 0.3

81 34 120 75 3 9 2 7 2 4 1 0.4

82 35 125 85 6 3 8 3 4 2 0.3 0.5

83 36 135 95 4 6 4 8 2 3 0.5 0.7

84 37 95 25 8 5 6 4 4 5 0.6 0.8

85 38 90 65 2 9 2 8 8 3 0.7 1.2

86 39 60 95 5 7 3 7 1 4 0.8 1.1

87 40 65 75 8 4 2 6 2 2 0.9 1.3

88 41 85 135 4 8 6 8 3 3 1 0.9

89 42 45 90 2 6 4 9 4 8 1.2 0.7

90 33 125 20 3 7 3 8 6 9 1.1 0.8

91 34 160 15 6 9 4 7 9 3 0.5 0.4

92 35 90 85 4 3 8 2 8 5 0.6 0.3

41


Номер Е1,

В

Е2,

В

R1,

Ом

R2,

Ом

R3,

Ом

R4,

Ом

R5,

Ом

R6,

Ом

r01,

Ом

r02,

Ом вари-

анта

рисун-

ка

93 36 70 60 7 1 9 8 7 3 0.3 0.1

94 37 75 80 8 4 5 9 4 9 0.7 0.7

95 38 95 70 9 5 3 7 8 5 0.8 1.1

96 39 115 130 5 9 4 6 7 4 0.9 1.2

97 40 125 90 4 7 3 4 2 2 0.4 1.3

98 41 145 65 3 6 5 8 3 3 0.5 0.5

99 42 140 35 10 5 4 7 8 4 0.6 0.4

100 33 60 15 2 4 2 9 5 5 0.8 1

42

R1

R2 R3

R4R5

E1

r01

E2

r02

R6

E1

r01

E2 r02

R1

R2

R3 R4

R5 R6

R3

R4 R5

E1

r01E2

r02

R1 R2

R6

E1r01

R1

E2

r02

R2

R3

R4

R5

R6

E1

r01

R1

E2

r02

R2

R3

R4

R5

R6E1 r01

R1

E2

r02

R2R3

R4

R5 R6

E1

r01

E2

r02

R1 R2

R3 R4

R6

R5

E2

r02

R1 R2R3

R4

R6

R5

E1

r01

E2 r02

R1

R2R3

R4

R6R5

E1 r01

E2 r02

E1 r01

R2

R1

R4

R5

R6

R3

Рисунок 33 Рисунок 34

Рисунок 35

Рисунок 36 Рисунок 37Рисунок 38

Рисунок 39Рисунок 40

Рисунок 41

Рисунок 42

Рисунки электрических цепей

43

Задача 3

Для электрической цепи, схема которой изображена на (ри-

сунке 43), по заданным в таблице 4 емкостям и напряжению выполнить

следующее:

1 Определить общую ѐмкость и заряд группы конденсаторов.

2 Определить величину заряда и напряжение на каждом конденса-

торе электростатической цепи.

3 Определить величину энергии, запасенной каждым конденсато-

ром и всей батареи.

Рисунок 43 – Схема конденсаторной батареи


№

ва-

ри-

анта

U, В

Емкость конденсаторов (мкФ) Разомкнуты

выключа-

тели С1 С2 С3 С4 С5 С6 С7 С8 С9 С10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1 1 65 65 30 55 30 30 30 60 65 65 SA2 SA5

2 2 95 95 40 75 60 60 60 80 95 95 SA2 SA5

3 3 50 50 50 20 90 90 90 90 50 50 SA2 SA5

4 4 75 75 60 64 33 33 33 100 75 75 SA2 SA5

5 5 85 85 70 70 45 45 45 90 85 85 SA2 SA5

6 6 75 75 80 57 54 54 54 80 75 75 SA2 SA5

7 7 70 70 90 43 81 81 81 70 70 70 SA2 SA5

8 8 80 80 80 67 39 39 39 60 80 80 SA2 SA5

9 9 90 90 70 74 48 48 48 50 90 90 SA2 SA5

10 10 50 50 60 26 72 72 72 40 50 50 SA2 SA3

44


№

ва-

ри-

анта

U, В


выключа-


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

11 11 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 SA2 SA3

12 12 65 65 30 55 30 30 30 60 65 65 SA2 SA3

13 13 95 95 40 75 60 60 60 80 95 95 SA2 SA3

14 14 50 50 50 20 90 90 90 90 50 50 SA2 SA3

15 15 75 75 60 64 33 33 33 100 75 75 SA2 SA3

16 16 85 85 70 70 45 45 45 90 85 85 SA2 SA3

17 17 75 75 80 57 54 54 54 80 75 75 SA2 SA3

18 18 70 70 90 43 81 81 81 70 70 70 SA2 SA3

19 19 80 80 80 67 39 39 39 60 80 80 SA2 SA3

20 20 90 90 70 74 48 48 48 50 90 90 SA1 SA4

21 1 50 50 60 26 72 72 72 40 50 50 SA1 SA4

22 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 SA1 SA4

23 3 65 65 30 55 30 30 30 60 65 65 SA1 SA4

24 4 95 95 40 75 60 60 60 80 95 95 SA1 SA4

25 5 50 50 50 20 90 90 90 90 50 50 SA1 SA4

26 6 75 75 60 64 33 33 33 100 75 75 SA1 SA4

27 7 85 85 70 70 45 45 45 90 85 85 SA1 SA4

28 8 75 75 80 57 54 54 54 80 75 75 SA1 SA4

29 9 70 70 90 43 81 81 81 70 70 70 SA1 SA4

30 10 80 80 80 67 39 39 39 60 80 80 SA1 SA5

31 11 90 90 70 74 48 48 48 50 90 90 SA1 SA5

32 12 50 50 60 26 72 72 72 40 50 50 SA1 SA5

33 13 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 SA1 SA5

34 14 65 65 30 55 30 30 30 60 65 65 SA1 SA5

35 15 95 95 40 75 60 60 60 80 95 95 SA1 SA5

36 16 50 50 50 20 90 90 90 90 50 50 SA1 SA5

37 17 75 75 60 64 33 33 33 100 75 75 SA1 SA5

38 18 85 85 70 70 45 45 45 90 85 85 SA1 SA5

39 19 75 75 80 57 54 54 54 80 75 75 SA1 SA5

40 20 70 70 90 43 81 81 81 70 70 70 SA2 SA6

41 1 80 80 80 67 39 39 39 60 80 80 SA2 SA6

42 2 90 90 70 74 48 48 48 50 90 90 SA2 SA6

43 3 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 SA2 SA6

44 4 65 65 30 55 30 30 30 60 65 65 SA2 SA6

45 5 95 95 40 75 60 60 60 80 95 95 SA2 SA6

46 6 50 50 50 20 90 90 90 90 50 50 SA2 SA6

47 7 75 75 60 64 33 33 33 100 75 75 SA2 SA6

48 8 85 85 70 70 45 45 45 90 85 85 SA2 SA6

49 9 75 75 80 57 54 54 54 80 75 75 SA2 SA6

50 10 70 70 90 43 81 81 81 70 70 70 SA2 SA4

51 11 80 80 80 67 39 39 39 60 80 80 SA2 SA4

45


№

ва-

ри-

анта

U, В


выключа-


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

52 12 90 90 70 74 48 48 48 50 90 90 SA2 SA4

53 13 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 SA2 SA4

54 14 65 65 30 55 30 30 30 60 65 65 SA2 SA4

55 15 95 95 40 75 60 60 60 80 95 95 SA2 SA4

56 16 50 50 50 20 90 90 90 90 50 50 SA2 SA4

57 17 75 75 60 64 33 33 33 100 75 75 SA2 SA4

58 18 85 85 70 70 45 45 45 90 85 85 SA2 SA4

59 19 75 75 80 57 54 54 54 80 75 75 SA2 SA4

60 20 70 70 90 43 81 81 81 70 70 70 SA4 SA5

61 1 80 80 80 67 39 39 39 60 80 80 SA4 SA5

62 2 90 90 70 74 48 48 48 50 90 90 SA4 SA5

63 3 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 SA4 SA5

64 4 65 65 30 55 30 30 30 60 65 65 SA4 SA5

65 5 95 95 40 75 60 60 60 80 95 95 SA4 SA5

66 6 50 50 50 20 90 90 90 90 50 50 SA4 SA5

67 7 75 75 60 64 33 33 33 100 75 75 SA4 SA5

68 8 85 85 70 70 45 45 45 90 85 85 SA4 SA5

69 9 75 75 80 57 54 54 54 80 75 75 SA4 SA5

70 10 70 70 90 43 81 81 81 70 70 70 SA4 SA6

71 11 80 80 80 67 39 39 39 60 80 80 SA4 SA6

72 12 90 90 70 74 48 48 48 50 90 90 SA4 SA6

73 13 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 SA4 SA6

74 14 65 65 30 55 30 30 30 60 65 65 SA4 SA6

75 15 95 95 40 75 60 60 60 80 95 95 SA4 SA6

76 16 50 50 50 20 90 90 90 90 50 50 SA4 SA6

77 17 75 75 60 64 33 33 33 100 75 75 SA4 SA6

78 18 85 85 70 70 45 45 45 90 85 85 SA4 SA6

79 19 75 75 80 57 54 54 54 80 75 75 SA4 SA6

80 20 70 70 90 43 81 81 81 70 70 70 SA4 SA5

81 1 80 80 80 67 39 39 39 60 80 80 SA4 SA5

82 2 90 90 70 74 48 48 48 50 90 90 SA4 SA5

83 3 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 SA4 SA5

84 4 65 65 30 55 30 30 30 60 65 65 SA4 SA5

85 5 95 95 40 75 60 60 60 80 95 95 SA4 SA5

86 6 50 50 50 20 90 90 90 90 50 50 SA4 SA5

87 7 75 75 60 64 33 33 33 100 75 75 SA4 SA5

88 8 85 85 70 70 45 45 45 90 85 85 SA4 SA5

89 9 75 75 80 57 54 54 54 80 75 75 SA4 SA5

90 10 70 70 90 43 81 81 81 70 70 70 SA1 SA6

91 11 80 80 80 67 39 39 39 60 80 80 SA1 SA6

92 12 90 90 70 74 48 48 48 50 90 90 SA1 SA6

46


№

ва-

ри-

анта

U, В


выключа-


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

93 13 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 SA1 SA6

94 14 65 65 30 55 30 30 30 60 65 65 SA1 SA6

95 15 95 95 40 75 60 60 60 80 95 95 SA1 SA6

96 16 50 50 50 20 90 90 90 90 50 50 SA1 SA6

97 17 75 75 60 64 33 33 33 100 75 75 SA1 SA6

98 18 85 85 70 70 45 45 45 90 85 85 SA1 SA6

99 19 75 75 80 57 54 54 54 80 75 75 SA1 SA6

100 20 70 70 90 43 81 81 81 70 70 70 SA1 SA6

Documents

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИpolitex.mogilev.by/sites/default/files/teoreticheskie... · 2019-06-20 · и нелинейных электрических