Методические указания к выполнению домашней контрольной работы № 1

Задачи 1-10 включают материал темы 1.2 «Электрические цепи по­стоянного тока».

Для их решения необходимо знать закон Ома для всей цепи и для уча­стка, первый закон Кирхгофа, методику определения эквивалентного сопротив­ления цепи при смешанном соединении резисторов, а также уметь вычислить мощность электрического тока и определить погрешность измерения.

Методику и последовательность действий при решении задач 1-10 рассмотрим на конкретном примере.

Задача №1.

Определить эквивалентное сопротивление цепи R_экв, схема которой предоставлена на рис.4, если заданы значения сопротивлений резисторов R₁=8 Ом, R₂=4 Ом, R₃=2 Ом, R₄=4 Ом, R₅=4 Ом, Напряжение сети U=16 В.

Вычислить токи, протекающие в каждом резисторе им мощность, потребляемую цепью.

Решение:

1. Делаем краткую запись условия задачи.

Дано: R₁=8 Ом, R₂=4 Ом, R₃=2 Ом, R₄=4 Ом, R₅=4 Ом, U=16 В.

Определить: R_экв, I₁, I₂, I₃, I₄, I₅, P

2. Обозначить стрелками токи, протекающие в каждом резисторе с учетом их направления, и узлы цепи буквамb А, B, С, Д.

3. Определим общее эквивалентное сопротивление цепи, метод подсчета которого для цепи со смешанным соединением резисторов сводится к последовательному упрощению схемы:

1. Сопротивления R₄ и R₅ соединены параллельно. Найдем общее сопротивление при таком соединении:

R_4,5 =

2. Теперь, резисторы R₂, R_3, R_4,5 = 4+2+2=8 Ом;

3. Сопротивление R₁ и R_2,3,4,5 соединены параллельно. Эквивалентное сопротивление цепи:

R_экв = R_АВ =

4. Общий ток по закону Ома для участка цепи:

5. Токи, протекающие в сопротивлениях цепи:

1. Ток в первом сопротивлении:

Сопротивление R₁ соединено с зажимами цепи, поэтому напряжение на R₁ будет: U=16В, такое же напряжение будет на сопротивлении ;

2. Токи во втором и третьем сопротивлениях:

I₂ = I₃= I - I₁ = 4 – 2 = 2 A

3. Что бы найти токи I₄ и I₅, надо знать U_4,5*r. Это напряжение можно найти двумя способами:

U_4,5 = I₂ * R_4,5 = 2 * 2 = 4 B или

U_4,5 = U – U₂ – U₃ = 16 – 2 * 4 – 2 * 2 = 4 B.

По закону Ома для параллельного соединенных сопротивлений

I4 = U4,5/R4 = 4/4 = 1 A

I5 = U4,5/R5 = 4/4 = 1 A

4. Мощность, потребляемая цепью:

P = I₂ * R_ЭКВ = 4² * 4 = 64 Вт

Задача №2

На рис.2 изображена схема воздушной линии электропередачи к потребителю мощность P₂ = 10 кВт, напряжение потребителя U₂ = 220 B; длина линии ℓ = 200 м. Определить ток в линии I, площадь поперечного сечения проводов линии S, если известно, что линия выполнена из алюминиевых проводов γ = 34,5 м/Ом*мм²; допустимая относительная потеря напряжения e = 10%. Определить так же сопротивление проводов линии R_ПР, потерю напряжения ΔU, потерю мощности ΔP, коэффициент полезного действия линии η.

Решение:

1. Ток в линии электропередачи:

I = = = 45,5 A

2. Площадь поперечного сечения проводов линии:

3. Выбираем ближайшее большее стандартное сечение (табл. 5.1[5]). Sст = 35 мм². Сопротивление проводов линии:

4. Потеря напряжения ΔU, в линии:

ΔU = I * R_ПР = 45,5 * 0,33 = 15 B.

5. Потеря мощности в линии ΔP:

ΔP = I² * R_ПР = 45,5² * 0,33 = 685,8 Вт.

6. Напряжение в начале линии:

U₁ = U₂ + ΔU = 220 + 15 = 235 B.

7. КПД линии:

Вопросы для самоподготовке к экзаменам

1) Закон Ома для цепи Э.Д.С

2) Первый закон Кирхгофа.

3) Конденсаторы. Определение, условное обозначение ,параметр.

4) Второй закон Кирхгофа

5) Расчет цепи методом проводимости

6) Последовательное соединение резисторов

7) Параллельное соединение конденсаторов.

8) Последовательное соединение конденсаторов

9) Зависимость сопротивления проводника от температуры.

10) Расчет цепи постоянного тока методом контурных токов.

11) Цепь постоянного тока с параллельным соединением резисторов

12) Приборы индуктивной системы. Устройство, принцип действия, применение, достоинства, недостатки.

13) Расширение пределов измерений приборов по напряжению. Добавочное с сопротивление.

14) Омметр. Устройство, принцип действия.

15) Явление электромагнитной индукции. Величина, направление ,практическое применение.

16) Действие магнитного поля на проводник с током .Практическое использование этого явления.

17) Магнитное поле. Определение ,параметры, применение в Технике

18) Параллельное соединение конденсаторов.

19) Мощность, энергия электрического тока. К.П.Д. источника энергии .

20) приборы Магнитоэлектрической системы; устройство, принцип действия, применение, достоинства, недостатки, Применение на Э.П.С.

21) Приборы выпрямительной системы; устройства ,принцип действия, применение, достоинства, недостатки.

22) Измерение. Погрешности. Зависимость точности измерений от положения стрелки на шкале прибора.

23) Приборы электромагнитной системы; устройство, принцип действия, применение, достоинства, недостатки.

24) Измерение сопротивлений необходимость измерения сопротивления в Э.П.С.

25) Цифровые измерительные приборы

26) Расширение пределов измерения по току. Шунты

27) Классификация измерительных приборов по системам, степени точности и другим параметрам.

28) Параллельное соединение аккумуляторов. Применение на Э.П.С

29) Смешанное соединении аккумуляторов.

30) Кислотные и щелочные аккумуляторы. Определение, условное обозначение, параметры, принцип действия, сравнительные характеристики. Применение в Э.П.С. Ж.Д.П.

31) Последовательное соединение аккумуляторов.

32) Цепь постоянного тока с параллельным соединением резисторов

33) Мегомметр, устройство, принцип действия, применение в Э.П.С

34) Линейное и нелинейное сопротивление. Определение, обозначение, применение.

Задачи для самоподготовки к экзаменам

1. Пять аккумуляторов НК-55 соединены последовательно и подключены к потребителю сопротивлением R=4 Ом. Е₁=Е₂=Е₃=Е₄=Е₅=1,24В, r₀₁=r₀₂=r₀₃=r₀₄=r₀₅=0.2 Ом

Рис-? E_б-? r_б-? Q_б-? I-? КПД-?

2. В сеть с напряжением 36В необходимо включить светильник с параметрами: Uн=12В, Iн=0,2А. Рис-? R_д -? Р_д -?

3. 3.Как определить сопротивление лампочки, если есть электрическая сеть, амперметр и вольтметр? Нарисовать рисунок и собрать схему.

4. Шесть аккумуляторов типа НЖ-45 соединены параллельно и подключены к потребителю сопротивлением R=9,96 Ом. Е₁=Е₂=Е₃=Е₄=Е₅= Е₆= 1,4В; r₀₁=r₀₂=r₀₃=r₀₄=r₀₅= r₀₆= 0,2 Ом Рис-? E_б-? r_б-? Q_б-? I-? КПД-?

5. Нарисовать электрическую схему, состоящую из аккумуляторной батареи к которой подключены лампочка, амперметр и вольтметр. Как можно определить ЭДС батареи?

6. Светильник с параметрами: Uн=48В, Iн=0,1А, необходимо включить в сеть на 220В. Рис-? P_д-? R_д-?7.В цепи переменного тока напряжением 220 В подключены две электролампы мощностью Р1=100 Вт, Р2=200Вт. Нарисовать схему цепи. Определить: общую мощность, общий ток, токи в ветвях. Соединение ламп параллельное.

7. К проводнику длиной l=80 см перемещающийся перпендикулярно магнитному полю В=1,5Т со скоростью V=20м/сек присоединили сопротивление R=4 Ом. Определить ЭДС проводника и ток, проходящий через сопротивление.

8. Вольтметром классом точности 1,5 было измерено напряжение U=100В, номинальное значение прибора Uн=250В. Определить абсолютную погрешность измерений и на сколько делений переместилась стрелка вольтметра, если общее число делений N=5

Тест 1

1.Аккумуляторы последовательно соединяют...

А) Для увеличения емкости.

Б) Для увеличения напряжение.

В) Для увеличения тока и увеличения работы схемы.

Г) Другой ответ.

2.Электромагнит- это…

А) Это устройство состоящее из железного сердечника и катушки.

Б) Это направленное движение заряженных частиц.

В) Это два проводника разделенные диэлектриком.

Г) Один из видов трансформатора.

3. Аккумуляторы параллельно соединяют...

А) Для увеличения напряжения.

Б) Для увеличения емкости.

В) Для увеличения тока и увеличения работы схемы.

Г) Другой ответ.

4.Размерность тока...

А) 1 В.

Б) 1 А.

В) 1 Вт.

Г) 1 Ом.

5.Устройство для преобразования переменного напряжения одной величины в

переменное напряжение другой величины - ...

А) Трансформатор.

Б) Аккумулятор.

В) Резистор.

Г) Конденсатор.

6.Направление тока ...

А) от - к +

Б) от + к +

В) от + к –

Г) от - к –

7.Сопротивление металлического проводника зависит…

А) от тока.

Б) от материала, длины, поперечного сечения, температуры.

В) от тока, формы проводника и окружающей среды.

Г) от напряжения

8. Потребитель соединен треугольником напряжения на фазах 220 В. Укажите линейное напряжение

А)Uл = 220Вт

Б) Uл = 127Вт

В) Uл = 380Вт

Г) Uл = 190 Вт

9.Переменное магнитное поле создает а проводнике…

А) ток.

Б) сопротивление.

В) ЭДС электромагнитной индукции.

Г) Другой ответ.

10. Размерность сопротивления…

А)1 А

Б) 1Вт

В) 1В

Г) 1Ом

Тест 2

1. С увеличением частоты сопротивление обмотки, катушки...

А) Сопротивление увеличивается.

Б) Сопротивление уменьшается.

В) Сопротивление не изменяется.

Г) Сопротивление зависит от формы тока.

2. Какое это соединение…

А) Звездой.

Б) Треугольником

В) Последовательное.

Г) Смешанное.

3. Первый закон Кирхгофа.

А) Алгебраическая сумма токов равна нулю.

Б) Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю

В) Алгебраическая сумма в контуре равна нулю.

Г) Ток прямо пропорционален напряжению.

. 4. Закон Ома для участка цепи

А) I = E / R + r₀

Б) I = U / R

В) ∑ I = 0

Г) U = I * R

5. При перемещение движка реостата в точку 1 показания амперметра:

1

2

А

А

) минимальное Б) максимальное

В

U

) равно нулю Г) не изменится

6.Какая из векторных диаграмм соответствует схеме

I R I

I

А) В)

U U U

I

Б) Г)

U

I U

7 )Соединение аккумуляторов:

А)параллельное Б)последовательное

В) смешанное Г) другой ответ

К какой схеме относится векторная диаграмма:

U

U

U₀

I

1) 2)

3)

4)

8. Потребитель соединен треугольником напряжения на фазах 220 В. Укажите линейное напряжение…

А)Uл = 220Вт В) Uл = 380Вт

Б) Uл = 127Вт Г) Uл = 190Вт

9.Величина общего тока при резонансе токов в схеме рис-9.1, при I1 = I2 = 5 А рис-9.1

А) I0 = 10 А Б) I0 = 7 А В) I0 = 0 А Г) Другой ответ

10 .С увеличением частоты сопротивления конденсатора

А) увеличивается

Б) уменьшается

В) не изменяется

Г) зависит от типа конденсатора