2

ББК 3

Х 12

Электротехника : методические указания и задания к контрольным работам для студентов 2-го курса специальности 351100 «Товароведение и экспертиза товаров всех форм обучения» / сост. О. Д. Шереметьев. – Хабаровск : РИЦ ХГАЭП,

2006. – 36 с.

Рецензент – старший научный сотрудник ВЦ ДВО РАН, канд.физ-мат.наук П.Б. Суляндзига

Утверждено издательско-библиотечным советом академии методических указаний для студентов

Олег Дмитриевич Шереметьев

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Методические указания и задания к контрольным работам для студентов 2-го курса специальности 351100 «Товароведение и экспертиза товаров

всех форм обучения»

Редактор Г.С. Одинцова

Подписано в печать __________ Формат 60 х 84/16. Бумага писчая. Офсетная печать. Усл.п.л. 2,1. Уч.-изд.л.1,5. Тираж 100 экз. Заказ _________

680042, г. Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 134, ХГАЭП, РИЦ © Хабаровская государственная академия экономики и права, 2006

4

ВВЕДЕНИЕ

Учебная работа студента-заочника по изучению электротехники складывается из лекционных и практических занятий, лабораторных работ. Межсессионная работа студента – самостоятельное изучение вопросов электротехники, определенных программой курса, и выполнение контрольной работы.

Контрольная работа является обязательной формой отчетности студента.

В данных методических указаниях приведены задания для контрольных работ в соответствии с программой курса, а также пояснения к решению задач в виде основных формул, законов и примеры решения задач.

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ

КВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

1.Контрольная работа выполняется в отдельной тетради, страницы которой должны быть пронумерованы. Необходимо оставить поля для замечаний рецензента.

2.На обложке тетради необходимо указать: курс, факультет, группу; фамилию, имя, отчество выполнившего работу, название дисциплины, номера задач; указать: это первичная или повторная работа; точный домашний адрес.

3.Контрольная работа должна быть написана разборчивым почерком, без сокращения слов или напечатана. Необходимые для пояснения решения рисунки или чертежи должны быть выполнены четко, с нанесением на них обозначений.

4.Решение каждой задачи начинается с новой станицы.

5.Решения задач должны сопровождаться подробными пояснениями, раскрывающими смысл применяемых формул и всего хода решения, а также рисунками, схемами и чертежами в тех случаях, когда решение на них опирается. Буквенные обозначения должны быть расшифрованы (пояснены).

6.Задачи следует решать в единицах системы СИ в такой последовательности:

-записать в тетрадь полностью условие задачи;

-записать условие задачи в сокращенном виде, пользуясь соответствующими буквенными обозначениями, рядом записать численные условия задачи в единицах системы СИ (см. примеры ниже);

-решать задачу в общем виде, т.е. без подстановки числовых значений с учетом п. 5;

-проверить правильность решения путем нахождения размерностей по формулам, полученным при решении задачи в общем виде. Неравенство

5

размерностей левой и правой части формулы – признак наличия ошибок;

-убедившись в правильности общего решения, сделать подстановку в него числовых значений величин, выраженных в системе СИ, и произвести вычисления;

-выписать ответ отдельно с указанием единиц измерения.

7.Контрольная работа должна быть выслана студентом на проверку не позднее срока, указанного в учебном графике.

8.После проверки преподавателем контрольная работа возвращается студенту с развернутыми замечаниями и оценкой: работа зачтена или не зачтена.

9.Если работа не зачтена, студент должен выполнить в той же тетради всю или часть работы по указанию рецензента.

Контрольная работа состоит из шести задач. Номера первой пары задач определяются начальной буквой фамилии студента. Номера второй пары – начальной буквой имени и третьей пары задач – начальной буквой отчества в соответствии с нижеследующей таблицей.

Пример:

Федоров Илья Петрович – № 9. 19; 24, 34; 47. 57. Петров Степан Сергеевич – № 7, 17; 28, 38; 48, 58.

6

1. ИЗОБРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

Электрической цепью называется совокупность устройств, предназначенных для прохождения электрического тока. Электрическая схема представляет собой графическое изображение электрической цепи. Электрические схемы являются языком электротехники, поэтому каждый студент в процессе выполнения лабораторного практикума и контрольной работы должен научиться составлять электрические цепи, зарисовывать электросхемы и рассчитывать их параметры.

Любая электрическая цепь состоит из отдельных элементов, основными из которых являются резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, источники постоянного и переменного тока, вакуумные и полупроводниковые приборы. Соединенные между собой элементы электрической цепи представляют развитую электрическую цепь. На рис. 1 в качестве примера показана схема электрической цепи. Выделяют ветви, узлы и контура электрической цепи (схемы).

Рис. 1

Ветви – это участки электрической цепи, например участки AB; BK или CK. Узел – точки, где соединяется три и более элемента цепи, например точки K

или BCD – один узел.

Контур – замкнутая часть электрической цепи, например ABKNA или

BCDKB и т.д.

7

2. ЗАКОНЫ, ФОРМУЛЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ К ЗАДАЧАМ НА ПОСТОЯННЫЙ ТОК

1.Постоянным электрическим током называется такой ток, который с течением времени не изменяется ни по величине, ни по направлению.

2.Закон Ома для участка цепи, не содержащей ЭДС

Ток I, проходящий по участку цепи, пропорционален напряжению U, приложенному к участку цепи, и обратно пропорционален его сопротивлению R:

I UR .

3. Закон Ома для всей цепи.

Ток I, проходящий по цепи, пропорционален электродвижущей силе (ЭДС) Е источника тока, обратно пропорционален сопротивлению всей цепи:

где R – сопротивление внешней цепи;

r – внутреннее сопротивление источника тока; I R – падение напряжения во внешней цепи;

I r – падение напряжения внутри источника тока.

4. Электрическое сопротивление.

Сопротивление проводника пропорционально его длине, обратно пропорционально площади поперечного сечения и зависит от материала, из которого сделан проводник:

S – площадь поперечного сечения проводника в м2; l – длина проводника в м.

5. Удельная проводимость γ является обратной величиной удельного сопротивления

8

6. Электрическая проводимость g является обратной величиной сопротивления R проводника:

7. Работа (или энергии) электрического тока

A U I t ,

где А – работа (или энергия);

U – напряжение на зажимах электроприемника; I – ток;

t– продолжительность включения электроприемника.

8.Мощность Р – работа, производимая в единицу времени:

Наиболее широко применяемая единица мощности – 1 кВт = 1000 Вт.

9. Закон Ленца-Джоуля. Количество тепла Q, выделяемое при прохождении электрического тока I через сопротивление R, пропорционально квадрату тока, сопротивлению и времени прохождения тока:

где Q – количество тепла в Дж;

U – напряжение на зажимах сопротивления; I – ток; t – время.

10.Тепловой эквивалент: 1 кВт-ч ~ 860 ккал.

11.Последовательное соединение электроприемников (сопротивлений) (рис. 2).

Для последовательного соединения имеем:

U U1 U 2 ... U n , R R1 R2 ... Rn .

I – ток, одинаковый по величине на всех участках контура.

9

I

Рис. 2

12. Параллельное соединение электроприемников (рис. 3)

где g1; g2; gn – проводимости соответствующих цепей.

Эквивалентное сопротивление Rэкв двух параллельно соединенных приемников определяется по формуле

13. Первый закон Кирхгофа. Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю ( I = 0). При этом токи, притекающие к узловой точке, считаются (условно)

положительными, а вытекающие – отрицательными (рис. 4).

10

14. Второй закон Кирхгофа. Во всяком замкнутом контуре алгебраическая сумма электродвижущих сил, действующих в отдельных участках контура, равна алгебраической сумме падений напряжений на сопротивлениях, входящих

в это – контур:

E IR

3. ФОРМУЛЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ К ЗАДАЧАМ НА ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

1.Переменным электрическим током называется такой электрический ток, величина и направление которого с течением времени изменяются.

2.Периодом переменного тока (ЭДС или напряжения) называется время, в течение которого ток (ЭДС или напряжение) совершает полный цикл своего изменения. Период обозначается буквой Т и измеряется в секундах.

3.Частотой переменного тока (ЭДС) называют число колебаний (периодов)

всекунду:

f T1 .

Частота измеряется в герцах (Гц).

4.Угловая частота 2 f .

5.Величина переменного тока в цепи, содержащей активное сопротивление R, индуктивное сопротивление XL и емкостное сопротивление ХС при последовательном соединении определяется по формуле

где X L L 2 fL – измеряется в Ом (L – индивидуальность в Гц);