Вопросы ККР
по дисциплине «Теоретические основы электротехники»
1. Дайте определение понятию «напряженность электрического поля».
Запишите математическое выражение для вычисления напряженности точечного заряда и изобразите электрическое поле точечного заряда, пользуясь линиями напряженности.
Определите величину заряда Q, если на расстояние 1,5 см от заряда, находящегося в воздухе, напряженность электрического поля Е= 650 В/м.
Ответ:
Напряженность электрического поля — векторная величина, характеризующая электрическое поле и определяющая силу, действующую на заряженную частицу (тело) со стороны электрического поля.
В численном выражении напряженность электрического поля равна отношению силы, действующей на заряженную частицу (пробное тело), к ее заряду:
E=F/Q=Q/(4·π·ε0·εr·r²), где
Q — величина заряда тела Кл;;
r — расстояние от заряженного тела до точки, в которой определяется напряженность поля м.
Ф/м электрическая постоянная
εr- - относительная диэлектрическая проницаемость среды
решение
Кл
2. Дайте определение элементарного электрического заряда.
Сформулируйте закон Кулона. Запишите математическое выражение для определения силы взаимодействия точечных зарядов.
Определите расстояние между двумя зарядами, величина которых составляет Q1=+ 2,2 мкКл и Q2= -0,5 мкКл, если они взаимодействуют в парафине, с силой F=0,8 Н. Относительная диэлектрическая проницаемость парафина равна εr =2.Укажите направление силы взаимодействия этих зарядов
Ответ:
Элементарный электрический заряд — это свойство электрона или протона, характеризующее их взаимосвязь с собственным электрическим полем и их взаимодействие с внешним электрическим полем. Электрон и протон имеют равный по величине (1,6 10‾19 Кл), но противоположный по знаку заряд, который считается элементарным (наименьшим известным).
Величина силы, с которой на каждое из двух точечных заряженных тел, расположенных в вакууме, действует их общее электрическое поле, пропорциональна произведению зарядов этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
F=Q1· Q2/(4·π·ε0·εr·r²), где
Q1· Q2 — заряды точечных тел; Кл;
r — расстояние между точечным зарядами; м м
Ф/м электрическая постоянная
εr- - относительная диэлектрическая проницаемость среды
+Q1 -Q2
Fэ
3. Дайте определение электродвижущей силы.
Приведите выражение для количественной оценки величины ЭДС, укажите единицы измерения.
Определите ЭДС генератора, от которого получает электрическую энергию электрическая печь. Электрическая печь имеет сопротивление
R=10 Ом, напряжение на ее зажимах U=120 B. Генератор связан с печью алюминиевыми проводами с сечением S=10 мм² и длиной 50 м в одну сторону.
Удельное
сопротивление алюминия
См·м.
ОТВЕТ
Величина, характеризующая способность стороннего поли и индуктированного электрического поля вызывать электрический ток, называется электродвижущей силой.
Возникновение электродвижущей силы (э.д.с.) Е связано с работой сторонних сил по перемещению заряженных частиц. Количественная оценка этого явления дается величиной работы, приходящейся на единицу заряда:
Единицей измерения ЭДС является вольт (В).
Ток
цепи
Сопротивление
соединительных проводов
ЭДС
цепи
Найти Е-?
4. Дайте определение электрической цепи и перечислите основные элементы простейшей электрической цепи.
Сформулируйте закон Ома для полной цепи. Запишите математическое выражение закона Ома для полной цепи.
Определите ток в цепи, сопротивление R3, полное сопротивление всей цепи и ЭДС источника, если три сопротивления R1=4 Ом, R2=13 Ом и R3, величина которого неизвестна, соединены последовательно. Напряжение на зажимах источника составляет 60 В, падание напряжения внутри источника равно 1,5 В. Источник имеет внутреннее сопротивление, величина которого
r = 0,5 Ом.
ОВЕТЫ
Электрическая цепь — это совокупность устройств и объектов, образующих путь электрического тока. Отдельное устройство, входящее в состав электрической цепи и выполняющее в ней определенную функцию, называется элементом электрической цепи.
Простейшая электрическая цепь состоит из трех основных элементов: источника электрической энергии приемника электрической энергии, соединительных проводов.
Сила тока электрической цепи прямо пропорциональна величине ЭДС и обратно пропорциональна сумме полного сопротивления цепи и внутреннего сопротивления источника.
I=E/(R+r) А, где
Е - ЭДС источника, В
R - внешнее сопротивление цепи, Ом
r внутреннее сопротивление цепи, Ом.
Ток
цепи
Сопротивление
цепи
определяем
сопротивление R3
Рассчитываем
ЭДС источника
5. Дайте определение электрического тока и запишите выражение для количественной оценки величины тока, укажите единицы измерения.
Сформулируйте закон Ома для участка цепи. Запишите математическое выражение закона Ома для участка цепи.
Найдите ток в цепи и падение напряжения на каждом сопротивлении, если три сопротивления R1=8 Ом, R2=7 Ом, R3=5 Ом соединены последовательно, а напряжение на зажимах цепи составляет 100 В. Начертите схему соединения.
ОТВЕТ
Явление направленного движения свободных носителей электрическом) заряда в веществе или в вакууме называется электрическим током проводимости.
Интенсивность электрического тока оценивается физической величиной, называемой силой электрического тока. В практике эту величину называют электрическим током или просто током.
Величина тока проводимости определяется электрическим зарядом всех частиц (Q Кл),, проходящих через поперечное сечение проводника в единицу времени (t с),.
I=Q/t, A
Закон Ома для участка цепи. Ток в проводнике равен отношению напряжения на участке проводника к электрическому сопротивлению этого участка.
I=U/R А, где
U напряжение на участке, В
R сопротивление участка, Ом
Сопротивление
цепи
Ток
цепи
падения
напряжения на элементах цепи
Сопротивление
цепи
Ток
цепи
падения
напряжения на элементах цепи
6. Дайте определение понятия «узел электрической цепи».
Сформулируйте первый закон Кирхгофа. Запишите математическое выражение закона первого закона Кирхгофа.
Рассчитайте ток в неразветвленной части электрической цепи, представленной на рисунке, если R1 = 25 Ом, R2 = 50 Ом, Rз = 40 Ом и
R4 = 60 Ом. Величина тока, протекающего по резистору R2 равна I2 = 0,2 А.
ОТВЕТ
Место соединения трех и более электрических ветвей называется узлом электрической цепи.
Первый закон Кирхгофа применяется к узлам электрических цепей:
в ветвях, образующих узел электрической цепи, алгебраическая сумма токов равна нулю или сумма токов, направленных к узлу электрической цепи, равна сумме токов, направленных от этого узла.
В эту сумму токи входят с разными знаками в зависимости от направления их по отношению к узлу, направленные к узлу токи условно являются положительными, а токи, направленные от узла, — отрицательными:
Сопротивление
R3 и R4 соединены последовательно
Напряжение
на резисторе R2
Токи
ветвей, определяем по закону Ома для
участка цепи, т.к R1, R2 ,
Ток
в неразветвленной части определяем по
первому закону Кирхгофа
соединены параллельно, поэтому U1=U2=U34
