Лабораторная работа № 2

1. Что называется нелинейным элементом (НЭ), нелинейной электрической цепью?

2. Приведите примеры НЭ и области их применения.

3. В чем принципиальное отличие НЭ от линейного?

4. Почему вольт-амперная характеристика лампы накаливания нелинейна?

5. Что такое статическое и дифференциальное сопротивления НЭ и в чем их различие?

6. Определите статическое и дифференциальное сопротивления резистора при токе 250 мА.

7. Определите статическое и дифференциальное сопротивления лампы накаливания при токе 250 мА.

8. Какими методами и на основании какого закона рассчитывается цепь с последовательным соединением НЭ?

9. Что такое нагрузочная характеристика и как ее построить?

10. Каков порядок расчета цепи с параллельным соединением НЭ? На основании какого закона основан расчет данной цепи?

11. Подтвердите методом нагрузочной характеристики правильность расчета последовательного соединения (табл. 2 лаб. работы).

12. Как изменится ток в последовательной цепи (табл. 2 лаб. работы) при неизменном напряжении на зажимах цепи, если сопротивление резистора увеличить в 2 раза? Изменение тока показать на графике.

13. Определите ток в неразветвленной части цепи (рис. 4 лаб. работы) после замены резистора R2 лампой накаливания (табл. 1 лаб. работы). Напряжение на зажимах цепи 100 В.

14. Определите токи в ветвях и напряжение на зажимах цепи (рис. 1), если R = 10 Ом, R₁ = 5 Ом, U₂ = 15 В. Вольт-амперная характеристика нелинейного элемента задана таблично.

I (A)	0	0,5	1	2	3
U (B)	0	10	15	20	23

15. Определите ток в неразветвленной цепи (рис. 2), если U = 30 В, R = 5 Ом, а ВАХ нелинейного элемента задана выражением .

16. Определите показание вольтметра (рис. 3), если U = 10 В, R = 8 Ом, а ВАХ нелинейного элемента задана выражением .

1 7. Определите напряжение на зажимах цепи (рис. 4), если R₁=6 Ом, R₂ =3 Ом, I₁ = 1 А, а ВАХ нелинейного элемента задана выражением U (В) = I² (А).

1 8. Определите напряжение на зажимах цепи (рис. 5), если вольтметр показал 9 В, R₁ = R₂ = 1 Ом, а ВАХ нелинейного элемента задана выражением U (В) = I² (А).

19. Определите ток в неразветвленной части цепи (рис. 6), если U = 18 В, R₁= 10 Ом, R₂ = 15 Ом, а ВАХ нелинейного элемента задана выражением U (В) = I² (А).

2 0. Какое сопротивление следует включить последовательно с одним из диодов (рис. 7, а), чтобы при общем токе I = 4 А токи в обоих диодах были одинаковыми I₁ = I₂ = 2 А? ВАХ диодов изображены на рис. 7, б.

2 1. Какое сопротивление следует включить параллельно одному из диодов (рис. 8, а), чтобы обратные напряжения на диодах были одинаковыми? U = 120 В. ВАХ диодов для обратных напряжений изображены на рис. 8, б.

Лабораторная работа № 3

1. Электрический ток в цепи переменного тока описывается уравнением I = 20sin (314 + 30^o). Определите действующее значение тока, частоту и фазу этого тока.

2. Что называется действующим значением переменного тока?

3. Как связаны между собой действующие и амплитудные значения переменного тока?

4. Назовите фазовые сдвиги между током и напряжением на активном сопротивлении, емкости, индуктивности?

5. Приведите формулы расчета емкостного и индуктивного сопротивлений по известной частоте.

6. Расшифруйте все параметры катушки индуктивности, приведенные в таблице 1.

7. Что такое идеальная катушка индуктивности?

8. Как изменятся параметры (табл. 1), если катушка индуктивности станет идеальной при неизменных значениях U_к и I_к?

9. На что затрачивается активная мощность, потребляемая катушкой индуктивности?

10. Определите реактивную мощность катушки индуктивности по опытным данным (табл. 1), на что она затрачивается?

11. Как ведут себя напряжение и ток на зажимах идеальной и реальной катушек индуктивности? Покажите на векторной диаграмме.

12. Для последовательной цепи (рис. 1) запишите выражения полного и комплексного сопротивлений.

1 3. Для последовательной цепи (рис. 1) запишите закон Ома для действующих и комплексных значений.

14. На что затрачивается реактивная мощность в неразветвленной цепи (табл. 2)?

15. На что затрачивается реактивная мощность в неразветвленной цепи (табл. 2)?В каком порядке она определяется?

16. Поясните порядок построения векторной диаграммы для неразветвленной цепи переменного тока (табл. 2).

17. На основании какого закона построена векторная диаграмма (табл. 2)? Запишите уравнение, которое описывает ее.

1 8. Что понимают под коэффициентом мощности цепи переменного тока и что он характеризует?

19. Определите показания вольтметра на зажимах цепи и коэффициент мощности (рис. 2), если вольтметры на элементах цепи показали: U_L = 120 В, U_R = 80 В, U_C = 60 В.

20. Покажите на векторной диаграмме (табл. 2), как изменится напряжение на зажимах цепи, если параллельно резистору включить резистор с таким же сопротивлением, при условии, что ток в цепи не изменился.

21. Покажите на векторной диаграмме (табл. 2), как изменится напряжение на зажимах цепи, если к конденсатору подключить еще один конденсатор такой же емкости сначала параллельно, а затем последовательно, при условии, что ток в цепи не изменился.

22. Покажите на векторной диаграмме (табл. 2), как изменится напряжение на зажимах цепи, если частота тока источника уменьшится в 2 раза, при условии, что ток в цепи не изменился.

23. Какие виды мощности различают в цепях переменного тока? Как определить их опытным путем (на примере табл. 2)?

24. Резонанс каких величин может поступить в неразветвленной цепи, состоящей из активных и реактивных элементов, и при каком условии?

25. Опасен ли резонанс в неразветвленной цепи для промышленных приемников электрической энергии и если да, то чем?

26. Докажите, что в режиме резонанса напряжений ток и коэффициент мощности максимальны.

27. Как изменятся параметры цепи (х_к, х_с, I) при емкости конденсатора, равной нулю? Изменение покажите на зависимостях

x_к = f(C), x_c = f(C), I = f(C).

28. Как изменятся параметры цепи (х_к, х_с, I, cosφ, φ) при емкости конденсатора, равной бесконечности? Изменения покажите на зависимостях x_к = f(C), x_c = f(C), I = f(C). cosφ = f(C) и φ = f(C).

29. Покажите режим резонанса напряжений на резонансных кривых с точностью до 1 мм.

30. Определите резонансную частоту источника при заданной индуктивности катушки (табл. 1) и емкости конденсатора

С = 40 мкФ. Покажите данный режим работы на резонансных кривых (х_к =f(C) и х_с =f(С)).

31. Определите резонансную частоту источника при заданной индуктивности катушки (табл. 1) и емкости конденсатора С = 130 мкФ. Покажите данный режим работы на резонансных кривых (х_к = f(С) и х_с = f(С).

32. В цепи (рис. 3) ваттметр показал 16 Вт, вольтметр – 20 В, реактивная мощность катушки индуктивности 40 вар, сопротивление конденсатора 7 Ом, частота тока 50 Гц. Определите: C, L, R, cosφ, U.

33. Определите показание приборов (рис. 4), если R = 30 Ом, х_L = 40 Ом, х_с = 40 Ом, U = 60 В.

3 4. Определите емкость конденсатора, который необходимо включить в цепь (рис. 5), чтобы поступил режим резонанса напряжений, если R = 40 Ом, f = 50 Гц, вольтметр показал 160 В, а напряжение на зажимах цепи 200 В.

35. Определите активную, реактивную и полную мощности и частоту тока цепи, если напряжение и ток изменяются по законам: u = 141sin(628t + 40^o) В, I = 14,1sin(628t + 70^o) А.

36. Вольтметр (рис. 6) показал 50 В, амперметр –5 А, R₁ = 6 Ом, f = 50 Гц, реактивная мощность катушки индуктивности 150 вар. Определите: R₂, L.

37. Определите напряжение u_ав (рис. 7), если e₁ = 10sin(314t + 45^o) В, e₂ = 20sin(314t – 45^o) В.

38. По векторной диаграмме (рис. 8) определите параметры цепи, если I = 5 А, U₁ = U₄ = 10 В, U₂ = 15 В, U₃ = 30 В.

39. Определите полное, активное и реактивное сопротивления цепи (рис. 9), если I = 10 А, U = 100 В.

4 0. Определите полное, активное и реактивное сопротивления цепи, если i = 14,1sin(314t – 30^o) А, u = 282sin(314t + 30^o) В.

41. Определите активную, реактивную и полную мощности цепи (рис. 10), если U =200 В, I = 10 А.