
- •Ответы к экзамену по тоэ:
- •Часть 1 (электрические цепи постоянного тока)
- •1)Что в электротехнике заменяют электромагнитный объект с происходящими в нём и в окружающем его пространстве процессами?
- •2)Из каких элементов состоит простейшая электрическая цепь? Объяснить назначение каждого из них.
- •3)Что характеризуют понятием “электродвижущая сила”? Чему численно равна эдс?
- •4)Что понимают под напряжением на некотором участке цепи? Что представляет собой электрический ток?
- •6)Что характеризуют понятиями “сопротивление r”, “индуктивность l”, “ёмкость c”?
- •7)Какие зависимости позволяют судить о величине параметров r, l и с? Как они выглядят?
- •8)Какие элементы электрической цепи называют идеальными? Чем они отличаются от реальных элементов?
- •9)Какие элементы электрических цепей называют линейными? Объяснить, почему.
- •10)По каким причинам характеристики резисторов, индуктивных катушек и конденсаторов оказываются нелинейными?
- •11)Что представляет собой схема замещения электрической цепи? Чем она отличается от обычной схемы той же цепи? Привести пример.
- •12)Сформулировать признаки последовательного и параллельного соединений элементов.
- •13)Что представляет собой двухполюсник? Какие бывают двухполюсники?
- •14)Что представляют собой условные положительные направления эдс, напряжений и токов. Каким образом и для чего их задают?
- •15)Привести схему замещения и внешнюю характеристику источника напряжения. Объяснить, как по вах источника определить его параметры?
- •16)Чем реальный источник постоянного напряжения отличается от идеального? Объяснить, что представляет собой источник бесконечно большой мощности.
- •17)Привести известные схемы замещения источников энергии в режимах холостого хода и короткого замыкания. Дать краткую характеристику каждой из них.
- •18)Какой режим работы цепи называют номинальным? Какие величины обычно определяют номинальный режим?
- •19)При каком условии приёмник, подключенный к реальному источнику энергии, потребляет максимальную мощность?
- •20)В каком случае режим работы цепи называют согласованным? в каких цепях этот режим выгоден, а в каких – нет? Объяснить, почему.
- •21)Привести выражение закона Ома для участка цепи с эдс. Объяснить, от чего зависит режим работы источника в подобной ветви.
- •22)Привести две формулировки I закона Кирхгофа. Объяснить, при каком условии уравнения, составленные по I закону Кирхгофа, будут независимыми.
- •23)Привести две формулировки II закона Кирхгофа. Объяснить, в каких случаях применяется каждая из формулировок.
- •24)Объяснить, при каком условии уравнения, составленные по II закону Кирхгофа, будут независимыми.
- •25)Объяснить особенности эквивалентных преобразований при последовательном и параллельном соединениях приёмников.
- •26)Резисторы r1, r2 и r3 включены параллельно. Чему равно эквивалентное сопротивление данного участка цепи?
- •27)Каков порядок “сворачивания” пассивной части цепи в случае смешанного соединения элементов?
- •28)Как практически определить входное сопротивление активного двухполюсника прямым и косвенным путём?
- •29)Как практически определить входное сопротивление пассивного двухполюсника прямым и косвенным путём?
- •30)Объяснить порядок определения параметров активного двухполюсника методом двух нагрузок?
- •31)Объяснить порядок определения параметров активного двухполюсника методом холостого хода и короткого замыкания.
- •32)На основании какого закона составляется баланс мощностей в цепи постоянного тока? Сформулировать этот закон.
- •33)Привести уравнение баланса мощностей для цепи постоянного тока, содержащей несколько резисторов, источник эдс и источник тока.
- •34)Объяснить, когда источники эдс и тока работают как источники энергии, а когда – как приёмники энергии.
- •35)Сформулировать принцип наложения токов в ветвях применительно к электрическим цепям, содержащим несколько источников энергии.
- •36)Какие уравнения являются базовыми в случае расчёта электрической цепи методом контурных токов?
- •37)Какие уравнения являются базовыми в случае расчёта электрической цепи методом узловых потенциалов?
- •38)Объяснить правило знаков при определении действительных токов в ветвях заданной цепи методом наложения.
- •39)Что представляет собой контур электрической цепи. В каком случае цепь является многоконтурной? Какие контуры при этом являются независимыми?
- •40)Для чего составляют баланс мощностей? Привести уравнение баланса мощностей для цепи постоянного тока, содержащей несколько резисторов, источник эдс и источник тока.
- •41)Привести схему замещения и вольтамперную характеристику источника напряжения. Вид характеристики объяснить.
- •42)Что представляет собой потенциальная диаграмма контура или участка электрической цепи? Объяснить порядок построения её.
- •43)В чём особенность расчёта цепи муп в случае наличия в ней ветви с идеальным источником эдс e?
- •44)В чём особенность расчёта цепи мкт в случае наличия в ней ветви с идеальным источником тока j?
- •45)Показать, как в линии передачи постоянного тока напряжение на приёмнике зависит от величины его сопротивления Rн. Ответ объяснить.
- •46)Показать, как в линии передачи постоянного тока мощность p, потребляемая приёмником, зависит от величины его сопротивления Rн. Ответ объяснить.
- •Часть 2 (электрические цепи однофазного синусоидального тока)
- •1)Какой электрический ток называют переменным?
- •2)Какой переменный ток называют периодическим (непериодическим)?
- •3)Благодаря чему электрические цепи синусоидального тока получили широкое распространение?
- •4)Привести основные характеристики синусоидального тока. Дать определение каждой из них.
- •5)Что характеризуют понятием “угловая частота (скорость)”? в каких единицах она измеряется?
- •6)Определить понятие “угол сдвига фаз”. Привести пример.
- •7)Что понимают под действующим значением синусоидального тока (напряжения)? Как оно определяется?
- •8)Что понимают под средним значением синусоидального тока (напряжения)? Как оно определяется?
- •9)Перечислить известные способы представления синусоидальных электрических величин.
- •10)На основании чего синусоидальные электрические величины (эдс, напряжение, ток) при анализе и в расчётах заменяют комплексными числами?
- •15)Доказать, что напряжение uR и ток I в активном сопротивлении совпадают по фазе. Где используется это свойство?
- •16)Записать закон Ома для участка цепи с активным сопротивлением r?
- •17)Что понимают под “мгновенной мощностью” участка цепи синусоидального тока? Привести пример расчёта мгновенной мощности.
- •18)Привести осциллограмму тока I и мгновенной мощности p в цепи с активным сопротивлением. Ответ объяснить.
- •19)Что представляет собой активная мощность участка цепи синусоидального тока? Как она определяется? Привести пример.
- •20)Доказать, что в идеальной ёмкости ток опережает напряжение на угол 90o.
- •21)Чему равно сопротивление ёмкости с? Записать комплексную величину этого сопротивления.
- •22)Привести осциллограмму напряжения uС и мгновенной мощности p в цепи с идеальной ёмкостью. Ответ объяснить.
- •23)Записать закон Ома для участка цепи с идеальной ёмкостью c.
- •24)Что характеризуют понятием “реактивная мощность”? Чему равна реактивная (ёмкостная) мощность участка цепи с идеальной ёмкостью с?
- •25)Чем реальный конденсатор отличается от идеального? Что называют углом потерь?
- •26)Объяснить, почему на практике не учитывают различия между реальным конденсатором и идеальной ёмкостью.
- •27)Доказать, что эдс самоиндукции в идеальной индуктивности отстаёт по фазе от тока на угол 90o.
- •28)Доказать, что в идеальной индуктивности напряжение опережает ток на угол 90о.
- •29)Чему равно сопротивление индуктивности l? Записать комплексную величину этого сопротивления.
- •30)Записать закон Ома для участка цепи с идеальной индуктивностью l.
- •31)Что характеризуют понятием “реактивная мощность”? Чему равна реактивная (индуктивная) мощность участка цепи с идеальной индуктивностью l?
- •32)Привести осциллограмму напряжения uL и мгновенной мощности p в цепи с идеальной ёмкостью. Ответ объяснить.
- •33)Привести осциллограмму напряжения uК и тока I в цепи с реальной индуктивной катушкой. Ответ объяснить.
- •34)Записать закон Ома для участка цепи с реальной индуктивной катушкой.
- •35)От чего зависит разность фаз между напряжением и током в цепи с реальной индуктивной катушкой? Ответ объяснить.
- •37)От чего зависит угол сдвига фаз φ между напряжением и током в комплексной нагрузке? Показать на конкретном примере.
- •38)Объяснить порядок определения параметров реальной индуктивной катушки по показаниям амперметра, вольтметра и ваттметра. Привести схему включения приборов.
- •39)Как определяется средняя мощность в цепи с реальной индуктивной катушкой? Чему она равна?
- •40)Привести схемы измерения активной мощности участка цепи синусоидального тока прямым и косвенным путём.
- •41)Объяснить, когда показание электродинамического ваттметра не имеет физического смысла. Привести пример.
- •42)Чему равно сопротивление реальной индуктивной катушки, если известны Rк, l и частота источника f? Записать комплексную величину этого сопротивления.
- •43)Изобразить векторную диаграмму тока и напряжений участка цепи с реальной индуктивной катушкой? Как называют эту диаграмму?
- •44)Что называют “треугольником сопротивлений”? Изобразить треугольник сопротивлений участка цепи с реальной индуктивной катушкой.
- •45)Полагая, что сопротивление r и индуктивность l катушки индуктивности известны, определить параметры эквивалентной параллельной схемы замещения.
- •46)Что представляет собой “треугольник напряжений” участка цепи с резистором r и конденсатором ёмкостью c, соединёнными последовательно?
- •47)Что называют “треугольником” сопротивлений. Изобразить треугольник сопротивлений участка цепи с резистором r и конденсатором ёмкостью c, соединёнными последовательно?
- •48)Полагая, что сопротивление r и ёмкость конденсатора c, соединённых последовательно, известны, определить параметры эквивалентной параллельной схемы замещения.
- •49)Сопротивление r и конденсатор ёмкостью с соединены параллельно. Определить параметры эквивалентной последовательной схемы замещения.
- •50)Построить векторную диаграмму тока и напряжений участка цепи с реальной индуктивной катушкой? Как называют эту диаграмму?
- •51)Построить векторную диаграмму тока и напряжений участка цепи с резистором r и конденсатором ёмкостью с, соединёнными последовательно?
- •52)Чему равно сопротивление участка цепи с последовательным соединением резистора r и конденсатора ёмкостью с? Записать комплексную величину этого сопротивления.
- •53)Привести закон Ома в комплексной форме записи.
- •54)Комплексное сопротивление участка цепи . Чему равна комплексная проводимость этого участка?
- •55)Сформулировать и записать первый и второй законы Кирхгофа в комплексной форме записи.
- •56)Как определяют полную s, активную p и реактивную q мощности в цепи синусоидального тока?
- •57)В чём сущность и достоинство символического метода расчёта цепей синусоидального тока?
- •58)Какой режим работы пассивной цепи, содержащей катушки индуктивности и конденсаторы, называют резонансом? Какие два основных вида резонанса известны?
- •59)Привести схему электрической цепи, в которой возможен резонанс напряжений. Записать условие и признаки резонанса напряжений.
- •60)Почему последовательное (параллельное) соединение индуктивной катушки и конденсатора называют последовательным (параллельным) колебательным контуром?
- •61)Привести схему электрической цепи, в которой возможен резонанс токов. Записать условие и признаки резонанса токов.
- •62)Привести резонансную кривую I(w) в случае резонанса напряжений. Вид кривой объяснить.
- •63)Привести резонансную кривую I(w) в случае резонанса токов. Вид кривой объяснить.
- •64)Какие две катушки индуктивности называют индуктивно связанными? Что представляют собой коэффициент связи?
- •65)От чего зависит, как (согласно или встречно) включены катушки индуктивности? Объяснить на конкретных примерах.
- •66)Как практически определяют одноименные зажимы двух индуктивно связанных катушек?
- •67)Как практически определяют взаимную индуктивность двух индуктивно связанных катушек? Привести два способа.
- •68)Какие методы используют для расчёта цепей с индуктивно связанными элементами?
- •69)Для чего производят “развязывание” индуктивных связей между катушками? Привести правила развязывания.
- •70)Что представляет собой трансформатор без стального сердечника (воздушный трансформатор). Для каких целей он применяется?
- •71)Привести схему замещения и уравнения равновесия напряжений первичной и вторичной цепей воздушного трансформатора.
- •72)Построить векторную диаграмму токов и напряжений воздушного трансформатора. Объяснить порядок построения.
- •73)Определить условия, при соблюдении которых в комплексной нагрузке, подключенной к активному двухполюснику, выделяется максимальная активная мощность?
- •74)Объяснить смысл понятий “падение напряжения» и “потеря напряжения” в линии передачи энергии синусоидального тока.
- •75)Когда падение напряжения и потеря напряжения в линии передачи синусоидального тока будут одинаковы? Объяснить, почему.
- •76)Что называют коэффициентом мощности цепи? с какой целью стремятся повысить его?
- •Часть 3 (электрические цепи с несинусоидальными периодическими эдс, напряжениями и токами)
- •1)Каковы причины появления периодических несинусоидальных токов и напряжений в линейных электрических цепях?
- •2)Что представляет дискретный ряд Фурье? Привести 2 формы записи дискретного ряда Фурье.
- •3)Как определяются коэффициенты ряда Фурье?
- •4)Каковы свойства периодических несинусоидальных функций, обладающих симметрией. Рассмотреть случаи симметрии относительно оси абсцисс, относительно оси ординат и относительно начала координат.
- •5)Порядок расчёта электрических цепей с источниками напряжения несинусоидальной периодической формы.
- •6)Действующее и среднее значения несинусоидальных периодических электрических величин.
- •7)Активная, реактивная и полная мощности в цепях с несинусоидальными периодическими напряжениями и токами.
- •8)Зависимость формы кривой тока от характера цепи при несинусоидальном напряжении.
- •9)Резонансные явления в цепях с несинусоидальными периодическими напряжениями и токами. Фильтры.
Ответы к экзамену по тоэ:
Часть 1 (электрические цепи постоянного тока)
1)Что в электротехнике заменяют электромагнитный объект с происходящими в нём и в окружающем его пространстве процессами?
Ответ: Электрическая схема — это документ, содержащий в виде условных изображений или обозначений составные части изделия, действующие при помощи электрической энергии, и их взаимосвязи. Электрические схемы являются разновидностью схем изделия и обозначаются в шифре основной надписи буквой Э.
2)Из каких элементов состоит простейшая электрическая цепь? Объяснить назначение каждого из них.
Ответ:
Электрическая цепь – это совокупность
проводников, по которым протекает
электрический ток. Основные элементы
электрической цепи: источник тока,
провода, потребитель (нагрузка). Могут
быть ещё: ключи, измерительные приборы,
предохранители. Изображение цепи на
бумаге называется схемой.
Источник
то́ка (также генератор
тока) — двухполюсник,
который создаёт ток
,
не зависящий от сопротивления нагрузки,
к которой он присоединён. В быту
«источником тока» часто неточно называют
любой источник электрического напряжения
(батарею, генератор, розетку), но в строго
физическом смысле это не так, более
того, обычно используемые в быту источники
электроэнергии по своим характеристикам
гораздо ближе к источнику
ЭДС,
чем к источнику тока. Провода
предназначены для передачи электрической
энергии, сигналов связи, электропроводящих
соединений в различных устройствах и
выполнения обмоток электрических машин.
Нагрузкой
в электрической цепи считается
любой потребитель электрической энергии.
Нагрузка оказывает сопротивление
электрическому току и от величины
сопротивления нагрузки зависит величина
тока. Ток от источника тока к нагрузке
течет по проводникам. В качестве
проводников стараются использовать
материалы с наименьшим сопротивлением
(медь, серебро, золото). Ключ (переключатель,
выключатель) — электрический коммутационный
аппарат, служащий для замыкания и
размыкания электрической
цепи.
Электри́ческий
предохрани́тель —
компонент электрических и радиоэлектронных
устройств,
предназначенный
для защиты оборудования и приборов от
повреждений при их неисправностях или
для защиты питающей сети от
аварийных электрических
токов,
возникающих
при авариях и отказах, неправильного
включения, ошибок монтажа.
3)Что характеризуют понятием “электродвижущая сила”? Чему численно равна эдс?
Ответ:
Электродвижущая
сила (ЭДС) — скалярная физическая
величина,
характеризующая работу сторонних сил,
то есть любых сил не
электрического происхождения,
действующих в квазистационарных
цепях постоянного или переменного
тока.
ЭДС
- численно равна энергии, полученной
единичным электрическим зарядом во
внутренней цепи, а напряжение U
равно той энергии, которую он теряет во
внешней цепи.
4)Что понимают под напряжением на некотором участке цепи? Что представляет собой электрический ток?
Ответ: Под напряжением на некотором участке электрической цепи - понимают разность потенциалов между крайними точками этого участка. Электрический ток – это направленное движение свободных зарядов в проводнике – под действием сил поля.
5)Какой электрический ток называют постоянным (переменным)? Чему равна величина (сила) электрического тока? Ответ: Постоянный ток (англ. direct current) — электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению. Переменный ток (англ. alternating current) — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя своё направление в электрической цепи неизменным.
Условное
обозначение на
электроприборах:
или
(знак синусоиды),
или латинскими буквами
.
На данном рисунке: 1)Direct - Постоянный ток, 2)Alternating - Переменный синусоидальный ток, 3)Pulsating - Пульсирующий ток, форма импульсов близка к пилообразной, 4)Variable - Случайные изменения электрического напряжения. Величина I, характеризующая быстроту переноса заряда в проводнике через его поперечное сечение, называют – силой тока (или током). Силу тока в проводнике – измеряют количеством электричества, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени: I=q/t.