
- •Введение
- •Общие методические рекомендации к практическим занятиям
- •Модуль 1. Электростатика. Постоянный электрический ток
- •1.1. Занятие 1. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Теорема Остроградского-Гаусса. Потенциал электростатического поля
- •Вопросы для ответа у доски
- •Примеры решения задач
- •Вопросы и задания для самопроверки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Вопросы для ответа у доски:
- •Примеры решения задач.
- •Вопросы для самопроверки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Вопросы для ответа у доски:
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самопроверки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •1.4. Занятие 4. Электрический ток в металлах, жидкостях и газах
- •Вопросы для ответа у доски
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самопроверки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •1.5. Теоретические вопросы к модулю 1
- •1.6. Примерные варианты контроля знаний по модулю 1 Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •1.7. Тестовые задания к модулю 1
- •II. Модуль 2. Электромагнетизм
- •Вопросы для ответа у доски
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самопроверки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •2.2. Занятие 6. Магнитный поток. Электромагнитная индукция. Энергия магнитного поля
- •Вопросы для ответа у доски
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самопроверки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •2.3. Теоретические вопросы к модулю 2
- •2.4. Примерные варианты контроля знаний по модулю 2 Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •2.5. Тестовые задания к модулю 2
- •III. Модуль 3. Электромагнитные колебания и волны
- •3.1. Занятие 7. Переменный электрический ток
- •Вопросы для ответа у доски
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самопроверки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •3.2. Занятие 8. Электромагнитные колебания и волны
- •Вопросы для ответа у доски
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самопроверки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •3.3. Занятие 9. Уравнения Максвелла. Ток смещения
- •Вопросы для ответа у доски
- •Примеры решения задач
- •Вопросы для самопроверки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •3.4. Теоретические вопросы к модулю 3
- •3.5. Примерные варианты контроля знаний по модулю 3 Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •3.6. Тестовые задания к модулю 3
- •Приложение 1
- •Литература
- •Для заметок
- •302028, Орел, бульвар Победы, 19
Вопросы для самопроверки
Что такое переменный ток?
Как можно получить переменный ток?
Активное сопротивление в цепи переменного тока.
В чем суть резонанса напряжений и токов?
Как определить мгновенную мощность тока?
Чему равна мгновенная мощность при наличии переменного тока на участке цепи, имеющей: а) только активное сопротивление; б) только реактивное сопротивление?
Чему равна средняя мощность, если на участке включены: а) активное сопротивление; б) реактивное сопротивление; в) активное и реактивное сопротивления?
Как определить активное сопротивление участка цепи переменному току, зная мощность, выделяющуюся на этом участке, и показания амперметра?
Что такое
?
Задачи для самостоятельного решения
На деревянное кольцо, диаметр которого d=30 см, а поперечное сечение имеет вид круга, навита обмотка из медной проволоки массой т=2кг. Обмотку присоединяют сначала к сети постоянного тока, затем к сети переменного тока ( 50Гц), причем действующее напряжение равно напряжению постоянного тока. В каком случае потребляется большая мощность?
На рис.1 показан график пилообразных колебаний в цепи с периодом
1с. Ток равномерно нарастает от нулевого до максимального значения 0,1А за время 0,8с, затем скачком падает до нуля. Определите среднее и действующее значение тока в цепи.
На рис.2 показан график прямоугольных импульсов, период которых в 4 раза больше их длительности. Определите действующее и среднее значение тока, если он скачком меняется от 0,5А до 0.
рис.1
рис.2
рис.3
Аккумулятор, емкость которого равна
20А·ч, заряжают выпрямленным синусоидальным током, график которого показан на рис.3. Амперметр, включенный в цепь, показывает ток 1,5А. Сколько времени надо заряжать аккумулятор? Считайте, что на зарядку используется весь протекающий ток.
Цепь (рис.4) питается напряжением, изменяющимся по закону
(В). 10Ом, 25,4Ом. Определите показание амперметра и мгновенное значение тока в неразветвленной части цепи.
Батарея аккумуляторов с ЭДС 40В присоединена к сети переменного тока (рис.5) через сопротивление R=80Ом. Амперметр
- магнитоэлектрической системы,
- тепловой. При замкнутом ключе К вольтметр показывает 120 В. Определите: а) каковы показания амперметров и при замкнутом ключе; б) какая энергия выделяется в сопротивлении R за 10 с. Все сопротивления, кроме R, ничтожно малы.
рис.4
рис.5
Какое сопротивление переменному току в 1000 Гц представляет реостат, если его активное сопротивление 100 Ом, число витков 2000, длина 50 см и площадь витка 15 см2?
В сеть переменного тока (частота 50 Гц) включены последовательно соединенные реостат с сопротивлением R=103Ом и катушка индуктивности, состоящая из железного цилиндрического сердечника с обмоткой из N=400витков медной проволоки сечением 0,5 мм2. Катушка имеет длину 40см и диаметр d=4см. В цепи наблюдается сдвиг фаз между напряжением и током
300. Определите среднюю магнитную проницаемость железа сердечника.
В цепь переменного тока с частотой f=50Гц включена катушка с индуктивностью L=0,01Гн и активным сопротивлением R=2Ом. Пользуясь методом комплексных амплитуд, определите: а) напряжение, обеспечивающее в катушке ток с амплитудой 1т=0,5А; б) сдвиг фаз между током и напряжением.
В цепь с амплитудой напряжения 440 В и частотой 50 Гц включены последовательно нормально горящая лампочка накаливания и конденсатор. Какова емкость конденсатора, если на лампочке написано: «55Вт, 110В»? Какова разность фаз между током и напряжением в цепи?
На последовательно соединенные реостат и катушку с индуктивностью L=0,1Гн подано напряжение частотой 50 Гц. Между напряжением и током наблюдается сдвиг фаз 300. Чему равно сопротивление реостата? Включение какой емкости С последовательно с реостатом могло бы устранить сдвиг фаз?
Плоский конденсатор залит нитробензолом, обладающим удельным сопротивлением 107Ом·м и электрической проницаемостью 32. Найдите разность фаз между током и напряжением при частоте: а) 50 Гц; б) 1000 Гц.
Определите электрическую проницаемость жидкости, заполняющей плоский конденсатор, если известно, что ее удельное сопротивление 109 Ом·м и при переходе от постоянного напряжения к напряжению, меняющемуся с частотой 50Гц, ток, идущий через конденсатор, возрастает в 7 раз.
В сеть с напряжением 120 В включены последовательно катушка индуктивности с активным сопротивлением 10 Ом и конденсатор. При частоте 50 Гц индуктивное сопротивление равно 2 Ом, емкостное 500 Ом. Определите ток в цепи и напряжение на ее участках при резонансе, который получают, изменяя частоту.
В сеть с напряжением 220В включены последовательно катушка индуктивностью 160 мГн и активным сопротивлением 2 Ом и конденсатор емкостью 64мкФ. Определите ток в цепи, если частота тока 200 Гц. При какой частоте наступит резонанс напряжений, и каковы будут при этом ток и напряжение на катушке и конденсаторе?
В электрическую цепь включены последовательно соединенные активное сопротивление R=50Ом и индуктивность L=0,2Гн. Каким сопротивлением и индуктивностью
соединенными параллельно, можно заменить прежние элементы, чтобы в цепи сохранился прежний режим (
)?
При сборке схемы с последовательным включением емкости С, индуктивности L и активного сопротивления R допустили ошибку и приборы соединили параллельно. Определите, во сколько раз при этом изменится ток в подводящих проводах, если: а)
.
Участок цепи состоит из параллельно соединенных катушки с индуктивностью 1,0Гн и активным сопротивлением 102Ом и конденсатора емкостью 4мкФ. Определите эквивалентное сопротивление участка. Частота подаваемого на участок напряжения 50 гц.
В сеть с напряжением 127В (частота 50 Гц) параллельно включены катушка с активным сопротивлением 10 Ом и индуктивностью 1Гн и конденсатор. Определите емкость конденсатора при резонансе. Чему равен при этом общий ток, ток через конденсатор и ток через катушку?
На участок цепи, состоящий из параллельно соединенных соленоида и конденсатора переменной емкости, подается напряжение в 120В частотой 50 Гц. Соленоид имеет малое активное сопротивление и индуктивность 1,5Гн. Наименьшее значение полного тока для участка 0,01А. Определите емкость конденсатора и полное сопротивление участка при резонансе.
На участок цепи, состоящий из параллельно соединенных дросселя (
Гн, 30Ом) и конденсатора ( 1мкФ), подается переменное напряжение с действующим значением 220В. Определите: а) частоту, при которой ток, подводимый к участку, минимален; б) токи, текущие при этой частоте через дроссель и конденсатор.
Напряжение на зажимах электрической цепи (рис.6) изменяется по закону
179sin1256 t (В). 10Ом, 20,2мГн. Определите показания амперметров и мгновенное значение тока в неразветвленной части цепи.
рис.6
рис.7
Приборы, включенные в цепь (рис.7), показывают: амперметр 4,2А, вольтметр 220В, ваттметр 325Вт. Определите активное сопротивление R и емкость С.
В цепь переменного тока включены последовательно соединенные активное сопротивление
и реактивное сопротивление X. Затем реактивное сопротивление заменили активным той же численной величины. Как изменилась при этом потребляемая цепью мощность?
Определите потери мощности в проводах от магистрали к потребителю при следующих данных: передаваемая мощность 100 кВт; напряжение в магистрали 220В; сопротивление проводов 0,01 Ом; сдвиг фаз между током и напряжением 370.
Дуга Петрова включена в сеть переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 110 В. При горении дуги ее сопротивление 1,4 Ом. Какую индуктивность нужно включить последовательно с дугой для получения тока в 30 А? Какая мощность будет потребляться при этом из сети?
На участок цепи, состоящий из последовательно соединенных активного сопротивления 15 Ом и дросселя с индуктивностью 0,1Гн и активным сопротивлением 10 Ом, подается напряжение 220В ( 50Гц). Какая мощность потребляется участком? Какая мощность будет потребляться участком, если последовательно включить конденсатор, при котором разность фаз между током и напряжением равна нулю? Какую емкость должен иметь конденсатор?
В сеть переменного тока ( 50Гц) включены последовательно два дросселя: один с активным сопротивлением 12 Ом и индуктивностью 22 мГн, другой с активным сопротивлением 8 Ом и индуктивностью 9,6 мГн. Ток в цепи равен 5,7А. Определите: а) мощность, потребляемую каждым дросселем и всей цепью; б) напряжение на зажимах цепи.
К электрической цепи (рис.8) подведено переменное напряжение 380В ( 50Гц). Активное сопротивление R=30Ом, емкостное сопротивление составляет 30 Ом. Определите показания приборов.
Переменное напряжение частотой 50 Гц подается на последовательно соединенные активное сопротивление 22Ом и дроссель Др (рис.9). Приборы, включенные в цепь, показывают: ваттметр 940Вт, вольтметр 220В, амперметр 5А. Определите: а) мощность, выделяемую в дросселе; б) параметры дросселя.
рис.8
рис.9
рис.10
Мощность, поглощаемую дросселем в цепи переменного тока, можно определить методом трех вольтметров (рис.10). Чему она будет равна, если показания вольтметров и активное сопротивление известны?
Мощность, поглощаемую дросселем в цепи переменного тока, можно определить методом трех амперметров (рис.11). Чему она будет равна, если показания амперметров и активное сопротивление известны?
В схеме, изображенной на рис.12, d=0,4мкФ,
0,1мкФ, R=105Ом. Вольтметр показывает U=120В, частота подаваемого напряжения 50 Гц. Определите: а) показание амперметра; б) мощность, выделяющуюся на активном сопротивлении.
рис.11
рис.12
Коэффициент мощности в цепи с последовательно соединенными конденсатором и активным сопротивлением равен 0,3. Как изменится его величина, если конденсатор и активное сопротивление соединить параллельно?
Вещество с диэлектрической проницаемостью 2,8 употреблено в качестве изолятора в конденсаторе. Конденсатор, находясь под напряжением, поглощает некоторую мощность, причем при f=50Гц коэффициент мощности
0,1. Определите удельное сопротивление диэлектрика.