ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Постоянный электрический ток

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

Программа

Введение. Достоинства электрической энергии, ее универсальность. Ленинский план ГОЗРЛО, современное состоянии и перспектива дальнейшего развития электроэнергетики, электротехники, электроники. Источники электрической энергии ГЭС, ТЭС, АЭС и др. Энергосистемы. Энергетика и окружающая среда.

Роль электрификации в автоматизации производства. Применении микропроцессоров и создании автоматизированных комплексов.

Общие сведения о содержании предмета. Значение электротехнической подготовки для специалистов среднего звена.

Раздел I. ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Тема 1.1 Постоянный электрический ток

Учащийся должен знать: простейшие способы расчета электрических цепей, свойства проводниковых материалов и диэлектриков.

Уметь: находить ток, напряжение, сопротивление, мощность, потерю напряжения в проводах, выбирать провод нужного сечения и предохранитель.

Сведения об электрическом поле, напряженности, потенциале, напряжении, проводниках и диэлектриках, электрической емкости и конденсаторах; понятия сопротивления, зависимости его от размеров материала и температуры, сверхпроводимости, Закона Ома, Джоуля – Ленца получены в курсе физики, поэтому их следует повторить. Больше внимания необходимо уделить проводниковым изделиям: силовым кабелям и кабелям связи, линейным, установочным, обмоточным проводам и предохранителям.

Основы расчета электрических цепей постоянного тока: режим номинальный, рабочий, холостого хода, короткого замыкания, условные обозначения на схемах. Понятие о расчете цепей методом свертывания схем. Потеря напряжения и мощности в проводах. Выбор сечения проводов по условиям нагрева и потере напряжения. Выбор предохранителей. Понятие о нелинейных элементах в электрической цепи.

Задачи и вопросы для самопроверки

1. Изобразите картину электрического поля положительного точечного заряда. В каком направлении станет перемещаться пробный отрицательный заряд, помещенный в такое поле?

2. Какое поле называют электростатическим?

3. Что такое напряженность электрического поля? Имеет ли эта величина направление?

4. В каких единицах выражают напряженность электрического поля?

5. Что называют напряжение между двумя точками поля? Приведите связь между напряженностью поля и напряжением?

6. Напряженность электрического поля у поверхности Земли Е =130 В/м. Чему равно напряжение между головой человека, имеющего рост 1,7 м, и его ногами? Ответ: 221В.

7. Дайте определение потенциала. Вычислите потенциалы анода и сетки электронной лампы относительно катода, если известно, что для переноса электрона с зарядом -1,6*10-19 Кл с катода на анод требуется совершить работу 4*10-11Дж, а с катода на сетку, 1,6*10-18Дж. Ответ: 250В, 10В.

8. Можно ли считать водный раствор щелочи проводником второго рода? Для каких проводников характерна электронная электропроводность?

9. Каким зарядом обладает конденсатор емкостью 2 мкФ, если напряжение между его пластинами равно 100 В? Ответ: 2,10*10-4Кл.

10. Напишите формулу для емкости плоского конденсатора. Как изменится его емкость, ели одновременно уменьшить площадь пластин в 2 раза, а расстояние между ними в 3 раза? Ответ: увеличиться в 1,5 раза

11. Определите емкость плоского конденсатора, если площадь его пластин равно 0,001 м2, расстояние между пластинами 0,1 мм, а относительная диэлектрическая проницаемость равна 7,0. Ответ: 0,62*10-9Ф.

12. Сколько пластин площадью 0,01 м2 надо собрать, чтобы получить конденсатор емкостью 1 мкФ, если в качестве диэлектрика использована лакотань толщиной 0,05 мм с относительной диэлектрической проницаемостью равно 50? Ответ: 11.

13. Определите энергию, запасенную в конденсаторе емкостью 10 мкФ при напряжении на пластинках 100 В. Ответ 0,05 Дж

14. Три конденсатора емкостью 3,6 и 2 мкФ соединили сначала параллельно, а затем последовательно. Во сколько раз изменилась их общая емкость? Ответ: в 11 раз.

15. Поясните явление поляризации диэлектрика. Почему поляризованные атомы ослабляют внешнее поле?

16. Перечислите основные типы диэлектриков: газообразных, жидких и твердых. Какие из них используются в электрических аппаратах и электрических машинах?

17. При испытании в стандартном разрядке трансформаторного масла пробой наступил при напряжении 25 кВ. Принимая пробивную напряженность для масла 1000 кВ/м, определите расстояние между электродами разрядника. Ответ: 2,5см.

18. Что называют электрическим током? Укажите его направление во внешней и внутренней цепи источника электрической энергии.

19. Приведите примеры источников электрического тока, которых механическая и химическая энергия превращается в электрическую.

20. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источника тока, выключателя предохранителей и двух ламп, включенных параллельно. Что произойдет в цепи и при перегорании одной лампы?

21. Дайте определение электродвижущей силы источника, напряжения на зажимах и внутреннего падения напряжения. Чему равны эти величины, если в цепи проходит ток 2А через внутреннее сопротивление 0,5 Ом и внешнее сопротивление 9,5 Ом? Ответ: 20В, 19В, 1 В.

22. Имеются два источника тока с сопротивлением 0,1 и 0,5 Ом. Какой из них нужно выбрать, чтобы изменение тока нагрузки в меньшей степени оказывалось на значении напряжения на его зажимах?

23. Напишите закон Ома для всей цепи и для одного ее участка: внешнего и внутреннего.

24. Можно ли считать, что напряжение на концах какого-либо резистора одновременно является падением напряжения в нем?

25. Напишите формулы для определения сопротивления проводника через удельное сопротивление и электрическую проводимость. Как изменится сопротивление проводника при одновременно увеличении его длины в четыре раза, а диаметра в два раза? Ответ: останется прежним.

26. Для определения длины медного провода катушки к ней приложили напряжение 4В и измерили ток в цепи, который оказался равным 0,5А, диаметр провода 0,8 м. Найдите длину провода, если проводимость меди 53 м/(Ом*мм2). Ответ: 213 м.

27. Напишите формулы для определения мощности, теряемой в резисторе сопротивлением R? Через квадрат тока и сопротивление; квадрат напряжения и сопротивления; ток и напряжение.

28. Электрическая печь рассчитана на напряжение 220 В и ток 5 А. Какую энергию израсходует печь за 4 ч. Работы? Принимая стоимость 1 кВт*ч, равной 2 коп. определите стоимость израсходованной энергии. Ответ: 4,4 кВт*ч; 8,8 коп.

29. Какое явление называют коротким замыканием цепи? Как защитить цепь от тока короткого замыкания?

30. Напишите формулу для определения потери напряжения в проводах. Чему равнее К.П.Д. линии электропередачи напряжением 220 В, если в ней теряется 10 Вт? Ответ: 94,5%

31. Выведите формулы для определения общего сопротивления цепи в двух случаях: а) последовательно включенные резисторы R1,R2,R3,R4; б) параллельно включены резисторы R1,R2, R3.

32. Последовательно включены три резистора: R1­­­=10 Ом; R2= 15 Ом; R3=6 Ом. Чему равно общее сопротивление цепи? Какое падение напряжения будет на третьем резисторе, если к цепи приложено напряжение, равное 52 В? Ответ: 31 Ом, 12 В.

33. Резисторы, указанные в предыдущем вопросе соединили параллельно и включили в цепь с напряжением 50 В. Чему равно общее сопротивление цепи и ток во втором резисторе. Ответ: 3 Ом, 4 А.

34. Две лампы мощностью 200 и 25 Вт, рассчитанные на напряжение 127 В, соединяли последовательно и включили в сеть с напряжением 220 В. Какой накал будет у каждой лампы? Ответ: напряжение на лампах U1=24 В, U2=196 B. Свечение лампы мощностью 200 Вт, практически отсутствует.

35. Напишите формулы для Э.Д.С.источника, работающего в режиме потребителя и в режиме генератора. Какие направления в этих случаях имеют Э.Д.С.и ток в линии?

36. Сформулируйте второй закон Кирхгофа для замкнутого контура с несколькими Э.Д.С.Как в этом случае определяется знак каждой э.д.с.?

37. Какую цепь называют сложной? Какие законы используют для ее расчета?

38. Сложная цепь содержит четыре узла и пять ветвей. Сколько уровней для ее расчета нужно написать на основании первого и второго законов Кирхгофа? Ответ: 3 по первому и 2 по второму законам Кирхгофа.

39. Определите напряжение на нагрузке при питании ее четырьмя последовательно соединенными источниками с э.д.с., равной 6 В, и внутренним сопротивлением 20 Ом каждый, если ток в цепи равен 0,1 А. Ответ: 16 В.

40. Напишите формулы для определения Э.Д.С. батареи и ее внутреннего сопротивления при последовательном и параллельном соединениях источников.