2

Задание 1

Задача №1

Выбрать уровень напряжения из числа принятых в России для передачи электрической энергии на расстояние 300 км, так чтобы потери энергии не превышали 5%. При любом напряжении сечение провода подобрать так, чтобы плотность тока составляла 10 А/см²; удельное сопротивление алюминия  =2,5*10^-6 Ом*м.

Задача №2

Найти приращение скорости е^- в вакууме после пролёта им участка электрического поля с разностью потенциалов 28,43 кВ. Релятивистским изменением массы е^- пренебречь.

Задача №3

Каково максимальное число ионов гелия может быть образовано при попадании в гелий фотона с массой равной массе покоя электрона.

Задача №4

Определить путь, который должен пролететь электрон для ионизации молекулы азота в поле Е = 30 кВ/см².

Задание 2

Устройство кабеля:

Рис. 2.1.

1. Маслопроводящий канал.

2. Токопроводящая жила.

3. Экран из полупроводящей бумаги.

4. Изоляция из кабельной бумаги.

5. Экран по изоляции из полупроводящей бумаги.

6. Оболочка из медистого свинца.

7. Битумный сплав.

8. Лента из поливинилхлоридного пластика.

9. Усиливающий покров.

10. Лента из поливинилхлоридного пластика.

11. Подушка под броню из пропитанной кабельной пряжи и битума.

12. Броневой покров из стальных проволок и четырёх проволок из твёрдой меди.

13. Защитный антикоррозионный покров.

Задание 3

Генератор импульсных напряжений.

Формирование средних и стандартных волн.

Рис. 3.1. Принципиальная схема установки.

Рис. 3.2. Зарядная схема.

Рис. 3.3. Разрядная схема.

Схема Аркадьева - Макса использует группу конденсаторов, Которые заряжаются параллельно, а разряжаются последовательно. Автоматическое и почти безинерционное переключение с параллельного на последовательное соединение осуществляется искровыми промежутками.

Конденсаторы С заряжаются через большое сопротивление R_защ и R_зар, причём R_защ >> R_зар, это обеспечивает почти одновременный заряд конденсаторов. К моменту окончания заряда потенциалы точек 0,2,4,6,8 равны нулю, а точек 1,3,5,7,9 равны -U₀ (амплитуде напряжения источника выпрямленного тока). Расстояние между шарами искровых воздушных промежутков П1, П2 и т.д. устанавливаются таким образом, что U₀ достаточно только для пробоя П1, по мере зарядки конденсаторов С потенциал точки 1 достигает -U₀ и промежуток П1 пробивается. Точка 2 принимает потенциал +U₀, т.к. паразитная ёмкость С_п практически мгновенно заряжается через небольшое (несколько Ом) успокоительное сопротивление r_у.

Потенциал точки 4 изменяется значительно медленнее, т.к. точка 4 отделена от точки 2 большим (десятки кОм) сопротивлением R_з. Потенциал точки 3 (-U₀) также меняется сравнительно медленно, т.к. точки 1 и 3 отделены сопротивлением R_з. Таким образом разность потенциалов между точками 2 и 3, после пробоя П1, составляет приблизительно 2U₀ и промежуток П2 пробивается.

В результате последовательного пробоя промежутков все конденсаторы оказываются соединены последовательно и напряжение на них суммируется, то есть потенциал точки 10 (-U_выхода) приблизительно равен +n*U₀, где n - число ступеней ГИНа. Для рисунка 3.1 в ступень входят два последовательно соединённых конденсатора, заряженных до U₀/2 каждый.

Обобщая выше изложенное можно отметить, что в работе генератора импульсов осуществляется, последовательно, две стадии:

1. Стадия зарядки накопителей (рис. 3.2.)

2. Стадия разрядки накопителей (рис. 3.3.)

С_ГИН = С/m, где С - ёмкость одного конденсатора;

m - число последовательно соединенных конденсаторов в разрядной цепи.

- активное сопротивление разрядного контура,

L_п - паразитная эквивалентная индуктивность,

L_п - паразитная эквивалентная индуктивность.

- период колебаний разрядного контура.

Схема замещения и форма волны на выходе ГИНа.

Задание 4

Каскадный генератор.

На рисунке 4.3 обозначены:

1. Напряжение источника питания.

2. Изменение потенциала в точке 2.

3. Изменение потенциала в точке 3.

4. Напряжение на конденсаторе С₁.

5. Напряжение на выходе схемы при Х.Х.

В основу работы каскадного генератора постоянного тока положена схема удвоения напряжения, применяемая в многократном повторении. В контуре 0-1-2 ёмкость С₁ заряжается до амплитудного значения U_max, потенциал точки 2 складывается из переменного U_тр и постоянного U_c, изменяется от 0 до 2U_max. В контуре 0-2-3 ёмкость С₂, под действием пульсирующего напряжения, заряжается до 2U_max. Из-за воздействия напряжения ёмкости С₂ в контуре 2-3-4 заряжается конденсатор С₃, также до 2U_max. Потенциал точки 4, складывающийся из переменного U_тр и постоянных напряжений ёмкостей С₁ и С₂, изменяется в пределах от 2U_max до 4U_max. В результате чего, из-за напряжения между точками 3 и 4, С₄ заряжается до 2U_max. Потенциал точки 5, относительно 0, складывается из суммы напряжений С₂ и С₄, и составляет 4U_max. Подобным образом заряжаются и остальные контура, под действием напряжения предыдущей ступени. В результате на выходе каскадного генератора образуется выпрямленное напряжение величиной 2n*U_max, где n- количество ступеней в каскаде.

При работе КГ на нагрузку сопротивлением R_н, напряжение на выходе отлично от напряжения Х.Х., как по форме, так и по величине.

При включенной нагрузке R_н имеет место разряд ёмкостей С₁ и С₂ на нагрузку и их подзарядку, в результате чего кривая напряжения на выходе искажается, а максимальное напряжение падает.

В течении значительной части периода, участки АВ и СD, конденсатор С₂ разряжается на сопротивление нагрузки по кривой близкой к экспоненте, при этом конденсатор теряет заряд:

Q =I_cp*T - где

I_cp - среднеарифметическое значение тока;

- период, f - частота переменного тока.

Разность максимального и минимального значений напряжений - пульсация напряжения.

- величина пульсации.

После того, как потенциал точки 3 становится меньше, чем сумма напряжений на трансформаторе и конденсаторе С₁ отпирается выпрямитель В₂ и конденсатор С₂ вновь заряжается до своего максимального значения. При этом конденсатор С₁ разряжается и напряжение на нём снижается В^’C^’ и D^’E^’ на величину:

Напряжение на С₂ восстанавливается путём зарядки через В₁.

U_m + (U_m - U) = 2U_m - U.

Разность между U_m при Х.Х. и U_m при нагрузке на выходе называется падением напряжения U.

Для одной ступени в каскаде: .

Пульсация напряжения на выходе нагрузки питающего генератора, имеющего n - ступеней, складывается из пульсаций отдельных ступеней и может быть представлено формулой:

.

Падение напряжения в схеме каскада:

.