5. Методичка (практ)ПрДієл

5. Двошаровий діелектрик включений на змінну напругу. На першому шарі напруга U1, на другому - U2. Товщина шарів дорівнює відповідно h1 і h2. Визначте відносну діелектричну проникність першого шару, якщо діелектрична проникність другого шару Еr2=5, і діелектричну проникність суміші двох компонент.

Варіанти завдання наведено в табл. 6.

Таблиця 6.

______________________________________________________________

Параметры

U1, в	U2 в	h1, мм	h2 мм варіант задачи
600	1200	I	4 5-1
500	1000	1.71	3 5-2
400	1600	0,5	2 5-3
275	1100	0,81	1,6 5-4
1000	600	4,0	1 5-5
1003	500	3,0	1 5-6
800	1200	2,0	4 5-7
400	1000	1,0	3 5-8
1100	550	5,0	2 5-9
100	1200	1.0	0,5 5-10

6. Діелектрик конденсатора утворений двома шарами твердого діелектрика, між якими є повітряний проміжок 1 мм. До електродів конденсатора прикладено напругу, що поступово підвищується, з частотою 50 Гц. При якій напрузі відбудеться розряд у повітряному проміжку? Як зміниться значення цієї напруги, якщо повітря в проміжку замінити елегазом? Товщина кожного шару h.

Варіанти завдання представлені в табл. 7.

Таблиця 7.

h , мм	Материал	Варіант задачи
1.0	Мікалекс	6-1
2,0	Полістірол	6-2
1,2	Поліетилен	6-3
1.5	Фторлон-4	6-4
2,5	Вініпласт	6-5
0,1	Полікарбонат	6-6
1.0	Сіталл	6-7
2,0	Поліамид	6-8
3,0	Гетинакс	6-9
1,5	Бакеліт	6-10

7. На дві протилежні грані кубика з ребром a = 20*10 м нанесені

шари металу, службовці електродами, через які кубик включається в електричний ланцюг. Визначте сталий струм через кубик і діелектричні втрати при постійній напрузі U=2000 В, якщо питомий об'ємний опір діелектрика ρv, а поверхневе - ρs

Варіанти завдання вказані в табл. 5.8.

Таблиця 8.

Диэлектрик	Варіант задачи
1	2

Фторлон-4 7-1

Фторлон-3 7-2

Поліетилен 7-3

Вініпласт 7-4

Бакеліт 7-5

Поліамид 7-6

Полістирол 7-7

Органическое склo 7-8

Кремнійорг. смола 7-9

Сіталл 7-10

8. Визначте сталий струм в плоскому конденсаторі з твердим діелектриком і втрати потужності в ньому при постійній напрузі U. Товщина діелектрика d ; площа обкладинок (з кожного боку) S. Поверхневим витоком знехтувати. Які будуть діелектричні втрати при змінній напрузі (діюче значення) частоти 1000 Гц?

Варіанти завдання представлені в табл. 9.

Таблица 9.

Параметри			Матеріал	Варіант задачі
U ,кВ	d , мм	S , см2
10	0,9	25	Мікалекс	8-1
1	0,2	20	Полістирол	8-2
5	1.0	10	Поліетилен	8-3
7	2,0	15	Фторлон-4	8-4
6	1.5	12	Вініпласт	8-5
4	0.1	20	Полікарбонат	8-6
3	1.0	25	Сіталл	8-7
2	0,5	5	Поліамід	8-8 8-9 8-10
9	2,0	10	Плексиглас
8	1.5	15	Бакеліт

9. Плаский конденсатор з діелектриком має розміри обкладок 5x5 см і товщину діелектрика 1 см. Визначте: а) силу струму витоку і потужність при постійній напрузі 5 кВ, яка розсіюється в діелектрику конденсатора; б) потужність, яка розсіюється в діелектрику конденсатора, при змінній напрузі 5 кВ і частоті 50 Гц.

Варіанти завдання вказані в табл. 10.

Таблица 10.

Діелектрик			Варіант задачі
Фарфор			9-1
Скло			9-2
Ескапон			9-3
Бакеліт			9-4
Фторлон-4			9-5
Мусковіт			9-6
Флороніт			9-7
Мікалекс			9-8
Сіталл			9-9
Поліетилен			9-10

10. Циліндричний стрижень діаметром 10 мм і довжиною 20 мм,

виготовлений з діелектричного матеріалу, затиснутий двома металевими електродами, між якими підтримується напруга постійного струму 500 В. Визначте струм через стрижень і втрати потужності в ньому. Назва матеріалу, можна вибрати для свого варіанта з табл.8, а інші дані з рекомендованої літератури.

11. Мідний циліндричний провід перетином S має поліхлорвінілову ізоляцію товщиною h , забезпечену з метою захисту, мідної опліткою. Обчисліть діелектричні втрати в ізоляції на 1 км проводу при температурах -20 і +60 ° С та частотах 50 і 400 Гц. Напруга між жилою і опліткою дорівнює U (діюче значення). Діелектричні проникності поліхлорвінілу при заданих температурах і відповідні значення tg σ взяти з рис. 4 і 11.

Варіанти завдання в табл. 11.

Таблиця 11.

S, мм2	h , мм	U, кВ	Варіант задачи
10	1	1	11-1
5	2	0.8	11-2
14	3	0.6	11-3
18	4	1.2	11-4
22	5	1.5	11-5
12	3	1.8	11-6
16	4	2	11-7
25	5	2.2	11-8
8	2	3	11-9
15	3	2.5	11-10

12. Радіочастотний кабель завдовжки 5 м з діаметром внутрішнього проводу d1 має суцільну ізоляції з поліетилену, зовнішній діаметр якої дорівнює d2.

Побудуйте графіки залежності діелектричних втрат від температури в діапазоні -40 … +40 ° С:

а) при постояній напрузі, яка дорівнює U

б) при змінній напрузі, яка рівному U (діюче значення) частоти 10 Гц. Залежності Еr , tg σ , ρv від температури показані на рис. 12 і 13. Вважати, що до частоти 10 Гц параметри поліетилену залишаються незмінними.

Варіанти завдання вказані в табл. 12.

13. Конденсатор з матеріалу з діелектричною проникністю Еr був заряджений до напруги U1, після чого джерело було відключене. За час t напруга на обкладинках конденсатора знизилася до U2. Визначте постійну часу саморозряду конденсатора і питомий об'ємний опір його діелектрика. Поверхневим витіком при розрахунку нехтувати (табл. 13).

14. Визначте опір ізоляції конденсатора, якщо через час t після відключення його від джерела живлення різниця потенціалів на обкладинках зменшилася на N %. Ємність конденсатора дорівнює (табл. 14).

15. Опір проводу при температурі Т1 = 20 ° С, Т2 = 100 ° С дорівнює відповідно R1, R2 (табл. 15). Визначте середній температурний коефіцієнт питомого опору і вкажіть якого металу він відповідає. Чому дорівнює перетин проводу при температурі Т2 якщо його довжина l ? Зміною розмірів проводу при зміні температури знехтувати.

Рис. 11.

Рис. 12.

Рис. 13.

Таблица 12.

Показники			Варіант задачі
d1, мм	d2, мм	U, кВ
2	5	2	12-1
1.5	4,6	1,6	12-2
1	4	1	12-3
2.5	5	0,5	12-4.
3	6	2,5	12-5
2,5 .	4	3	12-6
1.5	4	1.5	12-7
1	2,5	0,5	12-8
2	3,5	1.5	12-9
3,5	5	1	12-10

Таблица 13.

Показники				Варіант задачі _______________________ 13-1 13-2 13-3 13-4 13-5 13-6 13-7 13-8 13-9 13-10
Еr _______ 6 2.5 2 3 4 5 2.5 3.5 4 5	U1, B __________ 1000 200 500 1200 400 600 300 200 500 800	U2, B __________ 200 40 100 240 80 110 60 50 120 160	t , мин ________ 5 180 40 1 50 30 150 120 50 100

Таблица 14.

	Показники		Варіант задачі
t , c	С , мкф	N %
20 20 30 40 50 30 25 40 50 10	2 10 20 25 30 25 20 15 10 5	5 10 5 10 10 5 10 5 15 5	14-1 14-2 14-3 14-4 14-5 14-6 14-7 14-8 14-9 14-10

Таблица 15.

Показники			Варіант задачі
R1 , Ом	R2 , Ом	L , м.
6.1 5 6.5 7 5.8 6 4 5.5 6.1 7	8.17 6.8 7.95 7.565 6.9 9.1 3.09 7.17 8.78 9.57	1000 500 900 100 25 500 40 100 75 400	15-1 15-2 15-3 15-4 15-5 15-6 15-7 15-8 15-9 15-10

16. Питомий опір мідних струмопровідних жил силових кабелів не повинно перевищувати 0,0184 Ом • мм / м.

Визначте, на скільки можна зменшити фактичний перетин жили одножильного кабелю перерізом S за умови, що питомий опір, що йде на виготовлення дроту, так само 0,017 Ом• мм / м (при скручуванні дротів опір струмопровідної жили кабелю збільшується на 2%). Скільки кілограмів міді можна заощадити на 1 км кабель при такому зменшенні перерізу. Числове значення площі перетину S можна вибрати для свого варіанту з табл. 16.

17. Питомий опір алюмінієвих, струмопровідних жил силових кабелів не повинно перевищувати 0,031 0м • мм / м.

Визначте, на скільки можна зменшити фактичний перетин тих-жильного кабелю перетином 3S за умови, що питомий опір алюмінію, що йде на виготовлення дроту, так само 0,028 0м • мм / м (при скручуванні дроту в жилу та ізольованих жил у трифазний кабель опір жили збільшується на 3%). Скільки кілограмів алюмінію можна заощадити на 1 км кабелю при такому зменшенні перерізу?

Таблица 16.

S , мм	Варіант задачі
20 35 40 50 75 100 65 45 125 80	16-1 16-2 16-3 16-4 16-5 16-6 16-7 16-8 16-9 16-10	17-1 17-2 17-3 17-4 17-5 17-6 17-7 17-8 17-9 17-10

18. Визначте розміри (перетин S, діаметр d) біметалевого дроту (сталь всередині, мідь зовні), призначеної для заміни мідного дроту перетином S1 володіє тією ж провідністю. Прийняти, що перетин міді становить n % загального перерізу біметалевого дроту (табл. 17).

Таблица 17.

Показники		Варіант задачі
S1 , мм	n, %
10 12 16 14 20 25 12 16 10 20	20 25 20 10 10 25 20 25 10 25	18-1 18-2 18-3 18-4 18-5 18-6 18-7 18-8 18-9 18-10

19. Потужність електронагрівального елементу при напрузі 220 В становить 500 Вт. Визначте довжину дроту, діаметром 1 мм, необхідного для виготовлення цього елементу. Робоча температура нагрівального елементу дорівнює t (табл. 18).

Таблица 18.

t, С	матеріал	Варіант задачі
300 800 1000 500 1000 400 700 900 600 800	Вольфрам Ніхром Х15Н60 Ніхром Х20Н80 Фехраль Х13Ю4 Фехраль Х23Ю5 Вольфрам Ніхром Х15Н60 Ніхром Х20Н80 Фехраль Х13Ю4 Фехраль Х23Ю5	19-1 19-2 19-3 19-4 19-5 19-6 19-7 19-8 19-9 19-10

20. Визначте концентрацію дірок і їх рухливість в германії р-типу провідності, якщо коефіцієнт (постійна) Холла дорівнює X, а питомий опір ρ (табл.19)

Таблица 19.

Показники		Варіант задачі
ρ , Ом • м	Х , -м /Кл
0.06 6 * 10 8* 10 10 5* 10	7*10 7*10 7*10 7*10 7*10	20-1 20-2 20-3 20-4 20-5