- •Содержание
- •Введение
- •Содержание самостоятельной работы
- •Раздел 1. Теория электрического поля
- •Тема 1.1. Электрическое поле и его свойства
- •Тема 1.2. Электрическая емкость и конденсаторы
- •Раздел 2. Теория электрических цепей постоянного тока
- •Тема 2.1. Параметры электрических цепей
- •Тема 2.2. Электрическая энергия и мощность
- •Тема 2.3. Сложные электрические цепи
- •Раздел 3. Теория магнитного поля
- •Тема 3.1. Магнитное поле постоянного тока
- •Тема 3.2. Магнитные цепи постоянного тока
- •Раздел 4. Теория электромагнитных явлений
- •Тема 4.1. Электромагнитная индукция
- •Тема 4.2. Самоиндукция и индуктивность
- •Раздел 5. Теория электрических цепей переменного тока
- •Тема 5.1. Основные понятия переменного тока
- •Тема 5.2. Цепи переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью
- •Тема 5.3. Цепи переменного тока с последовательным соединением приемников
- •Тема 5.4. Цепи переменного тока с параллельным соединением приемников
- •Тема 5.5. Трехфазные цепи переменного тока
- •Тема 5.6. Цепи периодического несинусоидального тока
- •Раздел 6. Теория линейных и нелинейных электрических цепей
- •Тема 6.1. Линейные электрические цепи. Переходные процессы
- •Тема 6.2. Нелинейные цепи переменного тока
- •Раздел 7. Теория электрических машин и трансформаторов
- •Тема 7.1. Трансформаторы
- •Перечень рекомендуемой литературы
- •Основные источники
- •Дополнительные источники
- •Приложение 1 Пример индивидуального плана студента
Номера |
|
|
Содержание заданий |
|
|
|
||
заданий |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
Ток в первом контуре равномерно увеличивается от нуля до 5 А. |
||||||
|
|
В результате во втором контуре возникает ЭДС взаимной |
||||||
|
|
индукции 10 В. Чему равна взаимная индуктивность между |
||||||
|
|
катушками? |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
Сердечник кольцевой катушки из неферромагнитного материала |
||||||
|
|
имеет сечение S = 4∙4 см2 и средний диаметр D. На сердечнике |
||||||
|
|
имеются две обмотки с числом витков ω1 иω2 |
Определить |
|||||
|
|
взаимную индуктивность катушек. |
|
|
|
|||
|
|
Значения |
|
Варианты |
|
|
||
|
|
|
1-й |
2-й |
|
3-й |
4-й |
|
|
|
D, см |
40 |
20 |
|
40 |
20 |
|
|
|
ω, вит |
1000 |
500 |
|
1000 |
500 |
|
|
|
ω, вит |
2000 |
1000 |
|
3000 |
1000 |
|
6 |
|
К катушке индуктивностью L и сопротивлением rподведено |
||||||
|
|
напряжение U. Определить энергию магнитного поля катушки |
||||||
|
|
Значения |
|
Варианты |
|
|
||
|
|
|
1-й |
2-й |
|
3-й |
4-й |
|
|
|
r, Ом |
60 |
55 |
|
80 |
110 |
|
|
|
L, мГн |
0,1 |
0,15 |
|
0,2 |
0,2 |
|
|
|
U, B |
120 |
110 |
|
120 |
110 |
|
7 |
|
Катушка включается на постоянное напряжение. Определить |
||||||
|
|
энергию магнитного поля катушки при установившемся токе, |
||||||
|
|
если известно, что ток катушки достигает значения 5А, когда |
||||||
|
|
скорость его нарастания составляет 1000 А/с |
|
|
||||
|
|
Значения |
|
Варианты |
|
|
||
|
|
|
1-й |
2-й |
|
3-й |
4-й |
|
|
|
L, мГн |
30 |
40 |
|
35 |
50 |
|
|
|
U, В |
60 |
50 |
|
60 |
70 |
|
Раздел 5. Теория электрических цепей переменного тока
Обучающийся должен:
знать основные понятия переменного тока; сущность физических процессов, происходящих в электрических цепях переменного тока; явление резонанса;
уметь производить расчет параметров электрических цепей переменного тока; определять виды резонансов в электрических цепях; собирать электрические схемы и проверять их работу.
20
Тема 5.1. Основные понятия переменного тока
|
Виды и тематика самостоятельной работы |
|
|
|||||
Подготовить рефераты или доклады по теме (на выбор) |
||||||||
1. |
Отличительные особенности переменного тока от |
|||||||
постоянного тока |
|
|
|
|
|
|
||
2. |
Условие квазистационарности |
|
|
|
|
|||
3. Стандарт частоты 50 Гц |
|
|
|
|
|
|||
Решить задачи |
|
|
|
|
|
|
||
Номера |
|
|
Содержание заданий |
|
|
|||
заданий |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Ток генератора изменяется по уравнению i=10Sinωt. Определить |
|||||||
|
мгновенное значение тока для момента времени t=0,0025 с, если |
|||||||
|
частота 50 Гц. |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Генератор вращается с частотой 750 об/мин, частота его ЭДС 50 |
|||||||
|
Гц. Определить число пар полюсов генератора |
|
|
|||||
3 |
Магнитный поток внутри катушки с числом витков 500 меняется |
|||||||
|
синусоидально. Амплитуда магнитного потока 0,002 Вб, частота |
|||||||
|
50 Гц. Определить действующее значение индуцированной в |
|||||||
|
катушке ЭДС. |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Можно ли по показанию амперметра переменного тока |
|||||||
|
определить среднее значение синусоидального тока за половину |
|||||||
|
периода? |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Известны уравнения синусоидальных тока и напряжения: |
|||||||
|
u=310Sin(ωt - 20°), i=10Sin(ωt +30°). Определить время сдвига |
|||||||
|
фаз. |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
Построить график синусоидального тока i=10Sin(ωt + ψ). Угол ψ |
|||||||
|
дан в таблице вариантов. Определить |
мгновенное значение тока |
||||||
|
для момента времени 0,001с. Частота 50 Гц. |
|
|
|||||
|
Значения |
|
|
Варианты |
|
|
||
|
|
|
1-й |
2-й |
|
3-й |
4-й |
|
|
Ψ, град |
|
0 |
60 |
|
-60 |
12 |
|
7Запишите выражение синусоидального напряжения и тока. Векторная диаграмма этих величин представлена на рис 21
Рис 21
21
Номера |
|
|
Содержание заданий |
|
|
заданий |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
8 |
Мгновенные значения двух переменных токов заданы |
||||
|
уравнениями i1 = 10Sin(ωt + 20°), |
|
|
||
|
i2 = 5Sin(ωt - 5°). Определить суммарный ток для момента |
||||
|
времени 0,001с. Частота 50 Гц. |
|
|
||
9 |
Даны два синусоидальных напряжения: u1 = 100 Sinωtи u2 = 30 |
||||
|
Sin(ωt - 180°). По какому уравнению изменяется напряжение u = |
||||
|
u1 + u2? |
|
|
|
|
10 |
Действующие значения синусоидальных токов 4А, 5А, 6А. В |
||||
|
каком случае действующее значение суммарного тока 15А? |
||||
11 |
Два |
источника |
переменного |
напряжения |
соединены |
|
последовательно. Действующее значение напряжений: первого – |
||||
|
U1 ,второго – U2 и общего – U. Определить угол сдвига фаз между |
напряжениями источников
|
Значения |
|
Варианты |
|
|
|
|
|
1-й |
2-й |
3-й |
4-й |
|
|
U1, B |
50 |
30 |
30 |
12 |
|
|
U2, B |
50 |
40 |
50 |
12 |
|
|
U, B |
70,6 |
10 |
80 |
16,9 |
|
Тема 5.2. Цепи переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью
Виды и тематика самостоятельной работы
Подготовить ответы на вопросы
1.Может ли напряжение на элементе с сопротивлением изменяться по уравнению u = UmSin(ωt–π/2)? Объясните.
2.По какому уравнению изменяется магнитный поток катушки, если в ней возникнет ЭДС самоиндукции eL= ELmSinωt?
3.Катушка индуктивности включена в сеть напряжением U. Как будет изменятся реактивная мощность катушки, если увеличить
ееиндуктивность?
4.Сколько раз в секунду зарядится конденсатор, если к нему подвести переменное напряжение частотой 50 Гц?
5.По какому уравнению изменяется заряд на пластинах конденсатора, если его ток
i= ImSinωt
22
Решить задачи
Номера |
Содержание заданий |
|
заданий |
||
|
||
1 |
К цепи с сопротивлением 10 Ом подведено синусоидальное |
|
|
напряжение u = UmSinωt. При ωt = 30° мгновенное значение тока |
|
|
15,5 А. Определить амплитуду напряжения. |
|
2 |
Два реостата с сопротивлениями 10 и 20 Ом соединены |
|
|
параллельно, находятся под синусоидальным напряжением u = |
|
|
100 Sinωt. Напишите уравнение тока i = i1 + i2 |
|
3 |
В сеть с переменным напряжением u = 141 Sin(ωt + 30°) |
|
|
включена группа ламп мощностью 200 Вт. Определить |
|
|
сопротивление ламп. |
|
4 |
К катушке с индуктивностью 0,318 Гн подведено переменное |
|
|
напряжение u = 282Sin(ωt - 30°). Определить реактивную |
|
|
мощность цепи. Частота 50 Гц. |
|
5 |
К источнику напряжением 120 В и частотой 50 Гц присоединен |
|
|
конденсатор емкостью 30 мкФ. Определить ток в цепи. |
|
6 |
К конденсатору емкостью 31,8 мкФ подведено переменное |
|
|
напряжение u = 141Sin(ωt - 28°). Определить реактивную |
|
|
мощность цепи, если частота 50 Гц. |
Тема 5.3. Цепи переменного тока с последовательным соединением приемников
Виды и тематика самостоятельной работы
Подготовить ответы на вопросы
1.В цепи (рис 23) емкость, действующее значение напряжения и частота остаются неизменными. Как изменится реактивная мощность цепи при увеличении активного сопротивления?
2.Почему после разряда конденсатора (рис 23) ток в катушке не прекращается?
3.Индуктивность и емкость колебательно контура увеличим в два раза. Как изменится частота незатухающих колебаний контура?
Решить задачи
Номера |
Содержание заданий |
заданий |
|
1В цепи (рис 22) активное сопротивление r, действующее значение синусоидального напряжения U и частота f остаются неизменными. Как изменяется угол сдвига φ между напряжением и током этой цепи при увеличении ее индуктивности L?
23
|
Рис 22 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
По показаниям |
амперметра |
I, вольтметра U и |
ваттметра P |
|||||||
|
определить индуктивность катушки L.Частота 50 Гц. |
||||||||||
|
Значения |
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|||
|
|
|
1-й |
|
2-й |
|
|
3-й |
|
4-й |
|
|
I, А |
|
1 |
|
2 |
|
1 |
|
1 |
|
|
|
U, В |
|
50 |
|
50 |
|
100 |
|
100 |
|
|
|
P, Вт |
|
30 |
|
60 |
|
60 |
|
80 |
|
|
3 |
К катушке с активным сопротивлением 40 Ом и индуктивным 30 |
||||||||||
|
Ом подведено переменное напряжение 75 В частотой 50 Гц. |
||||||||||
|
Определить активную мощность катушки. |
|
|
|
|||||||
4 |
По данным величинам r, XC, Uопределить мощность цепи Р. (рис |
||||||||||
|
23) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис 23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Значения |
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|||
|
|
|
1-й |
|
2-й |
|
|
3-й |
|
4-й |
|
|
r, Ом |
|
40 |
|
60 |
|
|
12 |
|
80 |
|
|
XC,Ом |
|
30 |
|
80 |
|
|
16 |
|
60 |
|
|
U, В |
|
75 |
|
250 |
|
|
40 |
|
100 |
|
5 |
Сопротивления r1, XL1 ,r2, XL2 , r3, XC1 |
соединены последовательно, |
|||||||||
|
а их значения даны в таблице вариантов. Определить активную |
||||||||||
|
мощность цепи. Если напряжение 100В. |
|
|
|
|||||||
|
Значения |
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|||
|
|
|
1-й |
|
2-й |
|
|
3-й |
|
4-й |
|
|
r1 = r2 = r3, |
|
10 |
|
20 |
|
|
4 |
|
10 |
|
|
Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
XL1 , Ом |
|
15 |
|
10 |
|
|
20 |
|
35 |
|
|
XL2 , Ом |
|
45 |
|
10 |
|
|
10 |
|
25 |
|
|
XC1Ом |
|
20 |
|
100 |
|
|
14 |
|
60 |
|
6При угловой частоте 1000 рад/с индуктивное сопротивление катушки 50 Ом (рис 24). Определить емкость конденсатора, при которой в цепи установится резонанс напряжений
Рис 24
24