Эталоны ответов на экзаменационные вопросы по дисциплине « Электротехника и электроника ».
Вопрос 1.
Электрическое поле и его основные характеристики.
Электрические свойства тел объясняются присутствием в них заряженных частиц. Такие частицы, как электрон и протон, имеют равные по абсолютному значению заряды, при этом заряд электрона отрицателен, а заряд протона положителен. Указанные частицы вместе с нейтронами входят в состав атомов вещества, однако они могут находиться и в свободном состоянии. Если тело заряжено, то в нем преобладают положительные или отрицательные заряды; если число тех и
других зарядов одинаково, то тело в электрическом отношении нейтрально.
Тела с одноименными зарядами отталкиваются, тела с разноименными зарядами притягиваются. Электрически заряженное тело неразрывно связано с окружающим его электрическим полем, через которое и осуществляется взаимодействие электрически заряженных тел.
Электрическое поле — одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду частицы и не зависящей от ее скорости.
Из определения электрического поля следует, что оно является силовым или векторным.
Для обнаружения и изучения электрического поля используются пробные неподвижные точечные заряженные тела с очень малым положительным зарядом q. Линейные размеры точечных заряженных тел очень малы по сравнению с расстоянием до точек, в которых рассматривается их
электрическое поле.
Ввиду малости линейных размеров и значения заряда пробного тела исследуемое электрическое поле практически можно считать неискаженным.
В данной главе будут рассмотрены электростатические поля, т. е. такие, которые создаются неподвижными заряженными телами. Для краткости будем называть их просто электрическими полями.
Рис. 1.1. Электрическое поле уединенного заряженного тела
Рассмотрим электрическое поле уединенного неподвижного точечного заряженного тела с зарядом Q ( рис. 1.1, а), расположенного в произвольной точке горизонтальной плоскости.
Поместим в точку А этой плоскости пробное заряженное тело с зарядом q. Поскольку сила отталкивания, действующая на пробное заряженное тело, лежит на линии, соединяющей центры взаимодействующих заряженных тел, пробное заряженное тело будет перемещаться в радиальном направлении (так же, как и пробное заряженное тело, помещенное в точку В). Помещая пробное
заряженное тело в другие точки и продолжая эти рассуждения, получим картину, которая условно изображает электрическое поле с помощью линий, называемых силовыми (рис. 1.1, б). В частном случае уединенного точечного заряженного тела силовые линии представляют собой прямые, проведенные через точку, в которой находится это тело. В общем случае вектор силы, с которой
поле действует на пробное заряженное тело в данной точке поля, совпадает с касательной к силовой линии в этой точке.
2. Закон Кулона. Расчет напряженности и потенциала точки электрического поля.
Взаимодействие точечных заряженных тел описывается законом Кулона.
Сила взаимодействия F между точечными заряженными телами Q и q, расположенными в данной среде на расстоянии R друг от друга (рис. 1.2, а), прямо пропорциональна произведению зарядов этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:
3. Электрическая емкость. Зависимость емкости конденсатора от проницаемости среды и геометрических размеров.
4.Эквивалентная емкость при последовательном, параллельном и смешанном
соединениях конденсаторов.
5.Источники и приемники электрической энергии.
6. Классификация электрических цепей. Элементы электрической цепи.
7.Сопротивление и проводимость проводников. Закон Ома для участка цепи.
8.Эквивалентные сопротивления при последовательном, параллельном и смешанном соединениях резисторов.
9. Режимы работы электрической цепи. Закон Ома для полной цепи.
Режимы работы электрической цепи:
1.Номинальный;
2.Рабочий;
3.Холостого хода;
4.Короткого замыкания.
I= E / ( R + Ro) – закон Ома для полной цепи.
10.Закон Джоуля – Ленца. Использование теплового действия тока в технике.
11. Первый и второй законы Кирхгофа.
Первый закон Кирхгофа.
Алгебраическая сумма токов в контуре электрической цепи равна нулю.
Второй закон Кирхгофа.
Алгебраическая сумма ЭДС источников питания в контуре электрической цепи равна алгебраической сумме падений напряжений на потребителях данного контура.
12. Метод контурных и узловых уравнений.
13. Метод узловых напряжений.
14. Метод «свертывания» схем.
15. Метод суперпозиции.
Метод применяется для расчета сложных электрических цепей, имеющих несколько источников электрической энергии. Электрическая цепь рассчитывается столько раз, сколько источников питания. Рассчитываются частичные токи от каждого источника питания. Истинные токи в ветвях рассчитываются как алгебраическая сумма частичных токов. При расчете частичных токов применяют метод свертывания схем.
16. Магнитное поле и его основные характеристики.
18.Магнитные свойства материалов. Циклическое перемагничивание.
19.Элементы магнитной цепи. Основные формулы расчета магнитной цепи.
20.Расчет магнитной цепи. Прямая и обратная задачи.
22. Воздействие магнитного поля на проводник с током.
23. Сила взаимодействия проводников двухпроводной линии.
24. Закон электромагнитной индукции.
25. Правило Ленца.
26. Понятие о потокосцеплении. Самоиндукция.
27.Индуктивность.
28.ЭДС самоиндукции.
29. Энергия магнитного поля. Взаимная индукция.
30. Использование взаимоиндукции в электротехнических устройствах.
31. Параметры и формы представления переменного тока и напряжени
32. Цепь переменного тока с активным сопротивлением.
33. Цепь переменного тока с индуктивностью.
34.Цепь переменного тока с емкостью.
35. Цепь переменного тока с последовательным соединением резистора и конденсатора.
36. Цепь переменного тока с последовательным соединением резистора и катушки индуктивности.
37. Цепь переменного тока с последовательным соединением резистора, катушки индуктивности и конденсатора.
38.Неразветвденные цепи постоянного тока.
39. Разветвленные цепи переменного тока.
40. Параллельное соединение резистора и конденсатора.
41. Параллельное соединение резистора и катушки индуктивности.
42. Параллельное соединение резистора, катушки индуктивности и конденсатора.
43. Условия возникновения резонанса напряжений.
44. Условия возникновения и особенности резонанса токов.
+
45. Элементы трехфазной системы.
46. Получение тока и напряжения в трехфазной системе.
49. Основные формулы расчета трехфазной цепи, соединенной звездой.
47. Соединение обмоток трехфазного генератора и потребителей «звездой».
48. Соединение обмоток трехфазного генератора и потребителей «треугольником».
50.Основные формулы расчета трехфазной цепи, соединенной «треугольником».
51. Роль нулевого провода.
52. Прямые и косвенные измерения. Методы измерения.
53. Классификация погрешностей. Класс точности измерительных приборов.
54. Характеристики измерительных приборов.
55. Классификация электроизмерительных приборов.
56. Шкала приборов. Условные обозначения на шкалах.
57. Измерение постоянного и переменного тока и напряжения. Расширение пределов измерения амперметра и вольтметра.
58. Измерение мощности в цепях постоянного и переменного тока.
59. Приборы учета производства и потребления электрической энергии.
60. Индукционные счетчики однофазного и трехфазного переменного тока, схемы.
61.Измерение электрического сопротивления постоянного тока.
62. Измерение индуктивности.
63. Измерение емкости.
Методы измерения индуктивности:
Метод амперметра и вольтметра;
Метод ваттметра;
Метод непосредственной оценки- генриметр;
Мостовой метод.
Методы измерения емкости:
Метод амперметра и вольтметра;
Метод ваттметра;
Метод непосредственной оценки – фарадметр;
Мостовой метод.
64. Однофазный трансформатор: устройство, принцип работы, основные параметры.
65. Схемы и группы соединения трехфазных трансформаторов.
66. Сварочные трансформаторы.
67. Измерительные трансформаторы: классификация, схемы включения, применение.
68. Автотрансформаторы.
69. Преобразование электрической энергии в механическую энергию.
70. Преобразование механической энергии в электрическую энергию.
71.Классификация электрических машин постоянного тока.
72. Классификация электрических машин переменного тока.
Электрические машины постоянного тока делятся:
1) на генераторы и двигатели;
2) по схемам соединения обмотки возбуждения;
3) по мощности.
Электрические машины переменного тока делятся:
1) на генераторы и двигатели;
2) на асинхронные и синхронные;
3) однофазные и трехфазные.
73. Генераторы постоянного тока с независимым и параллельным возбуждениями: схема включения, характеристики, применение.
74. Генераторы постоянного тока с последовательным и смешанным возбуждением: схема включения, характеристики, применение.
75. Двигатели постоянного тока с независимым и параллельным возбуждениями: пуски, регулирование частоты вращения, характеристики, применение.
75. Двигатели постоянного тока с независимым и параллельным возбуждениями: пуски, регулирование частоты вращения, характеристики, применение.
76. Двигатели постоянного тока с последовательном и смешанном возбуждениями: пуски, регулирование частоты вращения, характеристики, применение.
77. Асинхронные двигатели: устройство, принцип работы, пуски, регулирование частоты вращения, применение.
78. Однофазные асинхронные двигатели: устройство, принцип работы, применение.
79. Синхронные генераторы: устройство, принцип работы, применение.
80. Синхронный двигатель: устройство, принцип работы, применение.
81. Классификация электроприводов. Функциональная схема.
82. Классификация, условно- графические обозначения и применение полупроводниковых приборов.
83. Электропроводность полупроводников, образование и свойства р-п перехода.
84. Полупроводниковые приборы: классификация, устройство, характеристики, параметры применение.
85. Биполярные транзисторы: характеристики, параметры, схемы включения, применение.
86. Полевые транзисторы: устройство, принцип работы характеристики, применение.
87. Тиристоры: классификация, устройство, характеристики, применение.
88. Классификация выпрямителей и фильтров.
89. Однофазный однополупериодный выпрямитель: схема включения. формулы расчета, применение.
90. Однофазный двухполупериодный выпрямитель: схема включения, формулы расчета, применение.
91. Трехфазный выпрямитель: схема включения, формулы расчета, применение.