Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Электротехника. Решение типовых задач. Ч.1. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1110 11 > Следующая >>>

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ознакомление с примерами решения типовых задач по электротехнике позволит студентам лучше усвоить теоретический материал и подготовиться к письменному экзамену или зачету по электротехнике.

В данном методическом пособии представлены задачи по разделам курса электротехники: простые цепи постоянного тока, методы расчета линейных электрических цепей, линейные цепи синусоидального тока, резонанс в цепях синусоидального тока, четырехполюсники. В дальнейшем предполагается охватить и другие разделы.

Задачи для самостоятельного решения в конце каждого раздела помогут студенту проконтролировать степень освоения теоретического материала.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. MIT OPENCOURSEWARE (Massachusetts Institute of Technology). Circuits and electronics. Exams. [Электронный ресурс]. URL: http://ocw.mit.edu/courses/electrical-engineering-and-computer-science/6-002circuits-and-electronics-spring-2007/exams/ (дата обращения: 10.02.2017).

2. Electrical engineering department (California polytechnic state university). EE 112. Electric circuit analysis. Final exam. [Электронный ресурс]. URL: https://courseware.ee.calpoly.edu /~jzhang/ EE112/ Midterm1Solution.pdf (дата обращения: 10.02.2017).

3. Демирчян К.С., Л.Р. Нейман Л.Р., Коровкин Н.В. Теоретические основы электротехники: учебник для вузов: в 2 т. – М.; СПб.: Питер, 2009.

4. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник для бакалавров. – М.: Юрайт, 2016.

5. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. Линейные элек- трические цепи: учебник. – М.; СПб.: Лань. 2010.

6. Иванов И.И., Соловьев Г.И., Фролов В.Я. Электротехника и основы электроники: учебник, – СПб.: Лань, 2012.

7. Белов Н.В. Волков Ю.С. Электротехника и основы электроники: учебное пособие. – СПб.: Лань, 2012.

8. Сборник задач по теоретическим основам электротехники:

в 2 т. / П.А. Бутырин, Л.В. Алексейчик, С.А. Важнов и др. – М.: Издательский дом МЭИ, 2012.

№ задачи

ОТВЕТЫ К ЗАДАЧАМ

Номер раздела

1 2 3 4 5

1 28 В -6 В 18.6 Ом

R2 ≥ 70.71

2 16 Вт -14 В 1.38 А 1.054·10

2 В, 22 В,

1.33 А 5 А 1.33 j8 Ом

10 В

R = 10 Ом,

12 – j51.2

4 2.4 А 16 В

С = 25 мкФ,

Ом

L = 16 Гн

Jг = 6 А,

5 20 В

184.4 В 10 10 См

Rг = 7.5 Ом

Ом

(1 – j2) и

8 Ом 3 Ом

45º

ПРИЛОЖЕНИЕ

Пример экзаменационного билета по электротехнике

в Калифорнийском политехническом университете

Экзамены в иностранных университетах, как правило, сдаются письменно. Все студенты, участвующие в экзамене, одновременно садятся за столы по одному. Им раздаются отпечатанные экзаменационные билеты. В титульной части билета студент вписывает свое имя (Name) и идентификационный номер со студенческого билета – пропуска (Student ID). В бланке билета предусмотрено место для вписывания решения и ответа студента.

За порядком на экзамене следят не преподаватели, а специально подготовленные люди – прокторы (proctors). Они не позволяют студентам списывать, пользоваться запрещенными источниками информации, общаться и т.д. Экзамен организуется так, чтобы на каждые 10-15 студентов приходился один проктор. В европейских и североамериканских университетах стараются не размещать более 100 студентов на экзамене в одной аудитории. В африканских – одновременно в одной аудитории могут сдавать экзамен до 1000 студентов.

После завершения экзамена заполненные экзаменационные билеты с решениями передаются преподавателям, которые их проверяют и оценивают ответы.

На рис. П1 приведена титульная часть экзаменационного билета по электротехнике. Курс читался на электротехническом факультете Калифорнийского политехнического университета [2]. Это итоговый экзамен в конце курса (final). Материал, который дается в российских университетах в курсе «Электротехника» или «Теоретические основы электротехники», от постоянного тока до синтеза электрических цепей в CalPoly и других иностранных университетах часто разбивается на несколько отдельных курсов. Например, в курсе EE 112 Electric Circuit Analysis I, экзаменационный билет для которого здесь рассматривается, изучаются электрические цепи постоянного тока и методы их анализа.

Рис. П1

Студенту предлагается решить за 2 часа 6 задач. Экзаменационный билет (exam paper) отпечатан на 6 листах формата А4, если не хватает места, студенты пишут на обратной стороне листа. На экзамене можно пользоваться непрограммируемым калькулятором. Использование конспектов лекций, учебников, телефонов, планшетов и т.д. запрещено. Решение каждой задачи оценивается в баллах. Преподаватель проставляет результаты проверки каждой задачи в соответствующую ячейку таблицы в титульной части билета.

На рис. П2 приведена задача № 1.

Рис. П2

Здесь приведены графики изменения во времени тока и напряже-

ния на резисторе. Предлагается вычислить энергию, потраченную на этом сопротивлении.

Решение:

Для вычисления энергии проинтегрируем мгновенную мощность, рассеиваемую на резисторе:

⋅⋅=

dttutiW

)()(

∫

. (П1)

При вычислении интеграла учитываем, что функция u(t) – кусочно-постоянная, а функция i(t) на интервале 0 ÷ 4 с линейно нарастает,

i(t) = 0.5·t, затем постоянна.

∫ ∫∫

=++=⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅⋅=

442416423225.01 dtdtdttW

Дж. (П2)

Ответ: 44 Дж.

На рис. П3 приведена задача № 2.

Рис. П3

Сопротивление R неизвестной величины и резистор сопротивлением 12 Ом соединены параллельно и подключены к источнику напряжения 24 В. На сопротивлении рассеивается R мощность 12 Вт. Определить величину R и мощность, отдаваемую в цепь источником напряжения.

Решение:

Величину сопротивления R найдем по рассеиваемой на нем мощности P и напряжению источника питания U:

===

Ом. (П3)

На сопротивлении 12 Ом рассеивается мощность P1:

122412

P Вт. (П4)

===

Мощность, отдаваемая в цепь источником напряжения, равна сумме мощностей, рассеиваемых на подключенных сопротивлениях, т.е. 12 + 48 = 60 Вт.

Ответ: R = 48 Ом, Р = 60 Вт.

На рис. П4 приведена задача № 3.

Рис. П4

Здесь предлагается вычислить напряжение U

методом наложения.

out

Решение:

Условные графические обозначения на электрических схемах в США выполняются в соответствии с требованиями ANSI (American National Standards Institute – Американский национальный институт стандартов). Они отличаются от принятых в России. В табл. П1 при-

ведены условные графические изображения некоторых элементов

Наименование

эле

мента

Условное

обозначение

Резистор постоя

ный (10 Ом)

электрических цепей по ANSI.

Таблица П1

Условные графические обозначения элементов электрических цепей

Источник ЭДС (88 В)

Зависимый (управляемый) источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН) Источник тока (9 А)

На рис. П5 исходная схема перечерчена в соответствии с российскими стандартами. Здесь R1 = 120 Ом, R2 = 60 Ом, R3 = 30 Ом, R4 = 30 Ом, R5 = 10 Ом, R6 = 90 Ом, Е1 = 88 В, Е2 = 55 В, Е3 = 2·Ua.

Методом наложения определяем управляющее напряжение для ИНУН Ua, входная цепь идеального ИНУН на этот расчет не влияет. На рис. П6 представлена исходная схема с исключенным источником ЭДС Е2 и без контура с ИНУН.

ИНУН

E2 E1

Ua E3

E3 = 2·Ua

R6 U

out

Рис. П5

⋅

Рис. П6

Пары сопротивлений R1 – R3 и R2 – R4 включены между собой параллельно. Вычислим эквивалентные сопротивления для этих пар:

30120

4.2

30120

Ом; (П5)

3060

Ом. (П6)

3060

Сопротивления R13 и R24 образуют делитель напряжения, на его нижнем плече падает искомое управляющее напряжение

U от дей-

ствия первого источника ЭДС:

4088

=⋅

В. (П7)

4.22

2413

=⋅

На рис. П7, а представлена исходная схема с исключенным источником ЭДС Е1 и без контура с ИНУН. На рис. П7, б та же схема перерисована для большей наглядности.

Рис. П7, а Рис. П7, б

Расчет ведем по такому же алгоритму, как и для схемы на

⋅

=−=+=

рис. П6. Учитываем, что искомое напряжение

U от действия второ-

го источника ЭДС будет отрицательным.

−= E

⋅

−=⋅

3030

⋅

3030

⋅

3030

60120

⋅

60120

1555

−=⋅

В. (П8)

Управляющее напряжение при работе двух источников ЭДС:

UUU

aaa

251540

В. (П9)

На выходе ИНУН в соответствии с условием напряжение удваивается, т.е. Е3 = 50 В. Рассчитываем контур, подключенный к ИНУН

(рис. П5):

4550

=⋅

9010

=⋅

В. (П10)

Ответ: U

= 45 В.

out

= E

out

На рис. П8 приведена задача № 4.

Рис. П8

100

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1110 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]