Ответы к лекциям по ТОЭ

Лекция 1

1) Какое явление называется электрическим током? Электрический ток – это явление направленного движения заряженных частиц.

2) Ток какой величины опасен для жизни? Человек начинает ощущать ток в своем теле при его величине 0,005 А. Ток 0,05 А опасен для человека

3) Каково определение напряжения? Напряжение – количество энергии, затраченной на перемещение единичного заряда из одной точки электромагнитного поля в другую, где W – энергия.

4) Что понимают под мощностью? Мощность – это скорость изменения энергии во времени: Мощность – это произведение напряжения на ток. Единица измерения мощности в общем случае – A ⋅ В.

5) Какие идеальные источники энергии вы знаете? Идеальный резистор, идеальная индуктивная катушка, идеальный конденсатор.

6) Чем они принципиально отличаются друг от друга? Идеальный резистор учитывает преобразование электрической энергии в другие виды энергии. Обладает сопротивлением R , которое измеряют в омах (Ом). Идеальная индуктивная катушка учитывает энергию магнитного поля катушки, а также ЭДС самоиндукции. Обладает индуктивностью L , которую измеряют в генри (Гн). Идеальный конденсатор учитывает энергию электрического поля конденсатора, а также токи смещения. Обладает емкостью С, измеряемой в фарадах (Ф).

7) Что учитывают приемные элементы схемы замещения? В схемы замещения реальных деталей входят все три идеальных элемента, но количественно значения их параметров существенно различны. Индуктивная катушка греется, что учитывает резистивный элемент, в ней наводится ЭДС (индуктивный элемент). Емкостный элемент учитывает энергию электрических полей между витками.

8) Что назвали ветвью? Ветвь – часть электрической схемы, состоящая из одного или нескольких последовательно соединенных источников и приемников энергии, ток в которых один и тот же. Можно сформулировать короче. Ветвь – участок схемы с одним током. Ветви могут быть активными, содержащими источники энергии, и пассивными, состоящими из одних приемников

9) Что понимают под контуром схемы замещения? Контур – любой замкнутый по ветвям схемы путь. Схема может быть одноконтурной и многоконтурный.

Лекция 2 1) Сформулируйте первый закон Кирхгофа. Назовите правило знаков. Первый закон Кирхгофа сформулирован для узла. Формулировка - алгебраическая сумма токов ветвей, сходящихся в каждом узле любой цепи, равна нулю. 2) Сформулируйте второй закон Кирхгофа. Назовите правило знаков. Второй закон Кирхгофа относится к контуру. Алгебраическая сумма напряжений на приемниках в любом контуре равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом же контуре: 3) Какие электрические величины можно вычислить с помощью закона Ома для активной ветви? Можно определить напряжение между двумя любыми точками, рассчитав изменение потенциалов между ними. При этом нужно вести расчет в сторону увеличения потенциала, т. е. от второго индекса напряжения к первому. 4) Для чего используют баланс мощностей? Баланс мощностей используют для проверки правильности расчета электрических цепей. 5) Сформулируйте баланс мощностей. Баланс мощностей – это выражение закона сохранения энергии, в электрической цепи. 6) Как определить, в каком режиме работает источник энергии? Если направления ЭДС и тока через источник ЭДС совпадают, мощность источника записывают в уравнении баланса мощностей с положительным знаком. Он работает в режиме генератора. При противоположных направлениях ЭДС и тока мощность в уравнении баланса учитывают с отрицательным знаком (режим потребителя).

Лекция 3 1) Чему равно минимальное и достаточное число уравнений в системе, составленной по законам Кирхгофа? Число уравнений должно быть минимальным, но достаточным и равным числу неизвестных токов 2) Сколько уравнений составляют по первому закону Кирхгофа? По первому закону Кирхгофа составляют 1 n − уравнение, где n – число узлов схемы. 3) Чему равно число уравнений в системе для определения потенциалов узлов? Число уравнений равно числу незаземленных узлов. 4) Что назвали узловым током? Узловой ток это алгебраическая сумма произведений ЭДС и источников тока всех ветвей, примыкающих к рассматриваемому узлу. 5) Для расчета каких схем метод эквивалентных преобразований можно использовать как самостоятельный? Метод эквивалентных преобразований применяют как самостоятельный для расчета токов в схемах с одним источником энергии и несколькими приемниками. Его можно использовать и для упрощения частей сложной схемы при расчетах другими методами.

Лекция 4

1) На чем основан расчет методом наложения? Метод наложения основан на принципе независимости действия источников энергии.

2) На сколько подсхем делят исходную схему? Схему делят на столько подсхем, сколько источников энергии. В каждой подсхеме оставляют только один источник, остальные источники ЭДС закорачивают, источники тока – разрывают.

3) Каким методом вычисляют токи в подсхемах? Токи в подсхемах ищут методом эквивалентных преобразований.

4) Как находят токи в исходной схеме? Токи в схеме вычисляют алгебраическим суммированием токов в подсхемах

5) Чем метод эквивалентного генератора отличается от всех остальных методов расчетов? Этот метод дает возможность вычислить ток только одной ветви схемы. Его можно использовать и при необходимости заменить часть схемы эквивалентной ей ветвью. Суть расчета заключается в замене сложной разветвленной схемы эквивалентной ей одноконтурной с подлежащим определению током.

6) В чем суть метода эквивалентного генератора? Суть расчета заключается в замене сложной разветвленной схемы эквивалентной ей одноконтурной с подлежащим определению током.

7) Чему равна ЭДС эквивалентного генератора? ЭДС генератора равна напряжению между зажимами а и b активного двухполюсника в режиме холостого хода.

8) Чему равно сопротивление эквивалентного генератора? Внутреннее сопротивление генератора равно эквивалентному сопротивлению пассивного двухполюсника относительно входных зажимов.

Лекция 5 1) В чем преимущества переменного тока? Поддается трансформации, отсюда возможность передачи на большие расстояния. Производство переменного тока просто и рационально. Потребитель при переменном токе легче решает вопросы преобразования электрической энергии в механическую.

2) Почему выбрали синусоидальную форму изменения тока и напряжения? Преимущества синусоидальной формы кривых тока и напряжения перед другими периодическими формами: форма кривых после трансформации не меняется; величины меняются плавно, нет перенапряжений, толчков тока, которые недопустимы в энергетике.

3) В какую сторону от начала координат смещена синусоида при положительной начальной фазе? Положительную начальную фазу откладывают влево от начала координат.

4) Какой физический смысл имеет угловая циклическая частота? – угловая циклическая частота, определяющая скорость изменения фазы; ψ – начальная фаза. Это угол, определяющий значение функции в начальный момент времени.

5) Какой буквой обозначают угол сдвига фаз напряжения и тока? Угол сдвига фаз напряжения и тока, равный

6) Какие формулы записи комплексных чисел вы знаете? Изображение комплексными числами.

7) Что характеризуют модуль и аргумент комплекса? Величину характеризуют модулем комплекса Im , положение на комплексной плоскости – аргументом комплекса ψ.

8) Что понимают под действующим значением переменного тока? Действующим значением тока считают такой постоянный ток, который производит тот же тепловой эффект, что и реальный переменный ток.

9) Как связаны максимальное и действующее значения синусоидальных электрических величин? Про максимальное значение действующих синусоидальных велечин не было сказано в лекции.

Лекция 6 1) Какие явления учитывает идеальный резистор? При синусоидальном токе напряжение на резистивном элементе изменяется тоже по синусоидальному закону. Ток и напряжение резистивного элемента совпадают по фазе.

2) Каковы фазные соотношения тока и напряжения резистора? Ток и напряжение резистивного элемента совпадают по фазе.

3) Что вы знаете о мгновенной мощности резистивного элемента? Мгновенная мощность – это произведение мгновенных значений напряжения и тока: Круговой косинус не может быть больше единицы, т. е. выражение в квадратной скобке не может быть меньше нуля. Выводы: Мгновенная мощность резистивного элемента всегда положительная и меняется с удвоенной частотой.

4) Что назвали активной мощностью? Среднее значение мощности за период называют активной мощностью Р. Для резистивного элемента:

5) Каковы фазные соотношения тока и напряжения идеальной индуктивной катушки? Напряжение и ток не всегда находятся вне фазы в цепях переменного тока. Если схема чисто резистивная, то разности фаз нет. Разница в фазе возникает из-за индуктивной природы нагрузок при подаче переменного тока.

6) Что вы знаете о мгновенной мощности индуктивного элемента? Мгновенная мощность индуктивного элемента Умножим и разделим на 2: Отсюда следуют выводы: мощность меняется с удвоенной частотой и является знакопеременной.

7) Каковы фазные соотношения тока и напряжения идеального конденсатора?

8) Что вам известно о мгновенной мощности емкостного элемента? Мгновенная мощность емкостного элемента: Отсюда следуют выводы: мощность меняется с удвоенной частотой и является знакопеременной.