Сборник задач по теоретическим основам электротехники. Часть 1 Установившиеся режимы в линейных электрических цепях
.pdf2.16. |
|
|
Определить |
частоту |
0 и |
|
|
|
C |
показание амперметра при |
|||
L |
|
|
|
U 200 |
|
|
|
|
резонансе. |
В, |
|||
|
|
|
C 2 |
мкФ, |
L 20 |
мГн, |
|
A |
|
R1 R2 |
100 |
Ом. |
|
|
|
|
|
|||
R 1 |
|
R 2 |
|
|
|
|
2.17. |
|
|
При каком значении сопро- |
|||||||
|
|
C |
тивления |
|
R |
|
на |
частоте |
||
u(t) |
R |
0 |
104 с–1 |
наступит резо- |
||||||
L |
|
|
нанс? L 2 |
мГн, C 5 мкФ. |
||||||
2.18. |
|
|
|
Показания |
|
приборов |
в |
|||
A |
|
A1 |
|
схеме: I |
A |
5 А; |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
I A1 8,67 |
А; |
UV |
100 |
В. |
||
|
|
|
Определить |
сопротивле- |
||||||
|
|
|
X C |
|||||||
V |
|
|
ние R при резонансе токов. |
|||||||
|
|
|
X L
21
2.19. |
|
|
|
Показания приборов в схеме |
|||
|
|
|
V1 |
при резонансе: |
UV 1 20 В; |
||
|
|
R |
X L |
UV 2 |
10 |
В. |
Определить |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
UV |
и добротность контура. |
||
|
V |
|
X C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V2 |
|
|
|
|
2.20. |
|
|
L1 |
|
При |
каком значении |
|
|
|
|
|
емкости C в цепи на |
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
M |
|
частоте |
0 103 с–1 |
|
|
|
u(t) |
C |
наступит |
резонанс |
||
|
|
L 2 |
|
напряжений? |
|||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
kС В 0,5 ; |
||
|
|
|
|
|
L1 L2 20 мГн. |
22
ТЕМА 3. ПРИНЦИПЫ И ТЕОРЕМЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ
Пример 3.1. Определить ток I 3 |
цепи (рис. 3.1), исполь- |
||||||||||||
зуя метод эквивалентного |
генератора. Параметры цепи: |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I 3 |
|
|
|
|
|
|
I 1 |
|
|
|
I 2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
E 1 |
|
|
|
E 2 |
|
|
R 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
R 1 |
|
|
|
R 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.1 |
|
|
|
|
|
|||
R1 6 Ом ; R2 |
4 Ом ; R3 12 Ом ; |
E1 120 В ; |
E2 100 В . |
Решение. Заменим часть цепи слева от зажимов 1 – 1 / источником ЭДС E с внутренним сопротивлением R Э (рис. 3.2,
а).
ЭДС E равна напряжению на зажимах 1 – 1 / цепи при отключеенной ветви R 3 (рис. 3.2, б):
E |
|
U |
|
E |
|
|
E1 |
E2 |
R 108 В . |
Э |
X |
2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
R1 |
R2 |
2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Внутреннее сопротивление |
RЭ |
равно входному сопро- |
тивлению цепи при отключенных источниках E1 и E2 :
R R
RЭ 1 2 2,4 Ом .
R1 R2
В соответствии со схемой (рис. 3.2, а)
23
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
E Э |
|
|
|
|
R 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
E 1 |
|
|
|
E 2 |
U Х |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
R Э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R 1 |
|
|
|
|
R 2 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
1 / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 / |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I3 |
|
|
EЭ |
|
|
|
7,5 А . |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RЭ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задачи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
3.1. |
|
|
|
|
I 3 |
|
R 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Методом эквивалентного |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
генератора |
определить |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
E 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E 5 ток |
I3 . Параметры схе- |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мы: E1 E5 15 В; |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
R 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
J 4 |
|
|
|
|
|
|
J |
|
0,3 А; |
R 10 Ом; |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2 R5 40 Ом; |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
R 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R 5 |
|
12 Ом. |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R3 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24
3.2. |
I 3 |
R 3 |
|
|
|
||
|
E 1 |
|
|
|
R 2 |
|
J 4 |
|
|
|
|
|
R 1 |
|
|
3.3. |
I 1 |
|
|
|
|
|
|
|
E 1 |
|
R 3 |
|
|
|
R 2 |
|
|
R 4 |
J |
|
R 1 |
|
|
|
|
|
|
Определить |
параметры |
||
|
эквивалентного генера- |
|||
E 5 тора для определения то- |
||||
|
ка I3 |
в схеме с парамет- |
||
|
рами: |
E1 10 В; |
||
R 5 |
J 0,015 А; |
|
||
R1 R2 200 |
Ом. |
|||
|
R3=? R5=?
Методом наложения определить ток I1 в схеме с параметрами: E1 30 В;
J 8 А;
R1 R3 R4 15 Ом;
R2 30 Ом.
3.4. |
|
|
|
|
Определить ток |
в цепи |
|
|
|
R |
|
источника ЭДС i t , если |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
J (t) |
параметры |
схемы: |
|
|
|
e (t) |
R 20 Ом; |
|
||
|
i |
|
|
|
||
|
|
|
|
1 C 40 Ом; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
C |
R |
|
L 80 Ом; |
|
|
|
|
e t 40 2 sin t 45 В; |
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
J t 1sin t А.
25
3.5. |
Z 2 |
|
|
Определить Z Г Z a b для |
|
|
Z 2 |
схемы с параметрами: |
|
|
|
|
|
|
b |
Z |
1 |
30e j 60 |
Ом; |
|
|
|
|
||
|
|
2 10e j 60 Ом. |
|||
Z 1 |
a |
Z |
|||
|
Z 1 |
|
|
|
|
Z 1 |
|
E 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J 3 |
|
|
|
|
|
|
|
i 1 (t) |
Методом |
|
наложения |
опре- |
|||||
3.6. |
|
|
|
|
|
|
делить |
ток |
iC t , |
если: |
||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
R |
|
|
|
J 2 (t) R 20 Ом |
; |
C 500 мкФ; |
|||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
C |
e t 20 |
|
2 sin |
100t 45 В; |
||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
J 2 t 1sin 100t 90 А. |
||||||
|
|
|
e 1 (t) |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
i С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.7.В схеме задания 3.6 определить ток i1 t методом эк-
вивалентного генератора.
3.8. |
jXL |
IL |
R |
|
Методом эквивалент- |
||
|
|
ного генератора опре- |
|||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
-jXС |
E3 |
делить ток iL t . |
||
|
|
|
|
10 В; |
|||
|
|
|
|
E1 |
|||
R1 |
|
|
|
J |
|||
|
|
|
|
E3 |
j10 В; |
||
|
E1 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
R X L |
10 Ом; |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
R1 |
X C |
5 Ом. |
26
3.9.
E 1 |
e 2 (t) |
R 1 |
R 2 |
|
X C |
|
R 3 |
X L 1 |
X L 2 |
3.10.
e (t)
|
J |
R 1 |
|
|
|
|
X C |
|
|
|
|
|
R 2 |
|
|
|
|
|
|
R |
|
X L |
|
|
|
|
|
|
i 2 |
Определить ток iL t мето-
дом наложения. Параметры схемы:
R1 X L1 20 Ом;
R2 10 Ом; X L 2 30 Ом; R3 X C 40 Ом;
E1 56 В const;
e2 t 302 sin t 30 В.
Методом наложения рассчитать ток i2 t в схеме с параметрами:
R R1 20 Ом;
R2 X C 60 Ом;
X L 30 Ом;
J 2 А const;
e t 402 sin t В.
27
ТЕМА 4. АНАЛИЗ РАЗВЕТВЛЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Пример 4.1. Для цепи (рис. 4.1, а) составить систему контурных уравнений.
Решение. В данной цепи m = 6 ветвей, k = 4 узлов, mит = = 1 ветвей с источниками тока, m – k + 1 = 3 независимых контуров, m – mит – k + 1 = 2 неизвестных контурных токов.
Система контурных уравнений (рис. 4.1, б):
Z 11 I 11 Z 12 I 2 2 Z 13 I 33 E11 ;
Z 21 I 11 Z 2 2 I 2 2 Z 2 3 I 33 E 2 2 ,
где |
I 11 I 2 , |
I 2 2 I 4 |
— неизвестные |
контурные токи; |
|||
I 33 |
J |
— |
известный |
контурный ток; |
Z 11 Z 2 Z 3 и |
||
Z 2 2 |
Z 3 |
Z 4 |
Z 6 — собственные сопротивления первого и |
||||
второго контуров, Z 12 Z 3 , Z 2 3 |
Z 6 |
и Z 13 0 — взаим- |
|||||
ные сопротивления контуров; E11 |
E и |
E 2 2 0 — контур- |
|||||
ные ЭДС первого и второго контуров. |
|
|
28
(1) |
Z 2 |
I 2 |
(2) I 4 |
Z 4 |
|
(3) |
|
|
|
|
|
|
Z 3 |
|
|
|
J |
|
|
|
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z 6 |
|
|
|
|
|
I 3 |
|
|
|
I 5 |
I 6 |
|
|
I 1 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(0) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) |
|
|
|
|
|
|
(1) |
2 |
(2) |
(3) |
(1) |
|
|
(2) |
4 |
(3) |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
1 |
3 |
6 |
|
|
1 |
3 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
(0) |
|
|
|
|
(0) |
|
|
|
|
|
(1) |
(2) |
5 |
|
(3) |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
3 |
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(0) б)
Рис. 4.1
Подставив в систему контурных уравнений выражения сопротивлений и перенеся в правую часть уравнения контурный ток, получим:
29
|
|
Z 1 Z 2 I 11 Z 3 I 2 2 E ; |
|
|
|
|||
|
Z 3 I 11 Z 3 Z 4 Z 6 I 2 2 Z 6 J . |
|
|
|||||
|
|
|
|
Задачи |
|
|
|
|
4.1. |
1 |
I 5 |
|
1 |
Методом узловых потен- |
|||
|
|
циалов определить токи в |
||||||
|
|
E 2 |
|
|
||||
|
E 1 |
|
E 3 |
схеме; записать значение |
||||
|
|
|
|
|
потенциала 1 . |
|
|
|
|
|
|
|
R 4 |
E1 E2 E3 40 В; |
|||
|
|
|
|
R1 R2 R3 R4 2 Ом. |
||||
R 1 |
R 2 |
R 3 |
|
|||||
|
|
|
|
|
||||
I 1 |
I 2 |
I |
3 |
I 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
4.2. |
|
|
|
|
Методом |
контур- |
||
|
E |
|
|
|
ных токов опреде- |
|||
|
R |
|
лить |
показание |
||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
амперметра и кон- |
|||
|
E 1 |
|
|
J 3 3 |
турные |
токи. Па- |
||
|
|
|
раметры |
|
цепи: |
|||
|
R 1 |
|
R 3 |
|
||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
E 90 В ; |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
E1 110 В; |
|
||
|
|
|
|
R 2 |
E2 |
15 В ; |
|
|
R 5 |
|
|
|
J 2 2 |
R R1 5 Ом ; |
|||
|
J 1 1 |
|
|
|
R 4 R 2 Ом ; |
|
||
|
|
|
A |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
E 2 |
R3 |
10 Ом ; |
|||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
R4 |
3 Ом; |
|
|
|
|
|
|
|
R5 |
7 Ом . |
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|