Файл: Методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения для специальности.doc

напряжение на зажимах.

8. 
   Как определить емкость плоского конденсатора?
   
9. 
   От каких величин зависит энергия электрического поля конденсатора?
   
10. 
    Как изменится емкость плоского конденсатора, если увеличить площадь его пластин в 4 раза, а расстояние между ними уменьшить в 2 раза? Ответ: увеличится в 8 раз.
    
11. 
    Три конденсатора емкостью 10,15 и 6 мкФ соединили сначала
    

параллельно, а затем последовательно. Чему равна их общая емкость при каждом соединении? Ответ: 31 мкФ; 3 мкФ.

12. 
    Чему равен заряд конденсатора емкостью 1 мкФ, если напряжение между его пластинами 50 В? Определить напряженность поля в диэлектрике, если его толщина 0,1 мм. Ответ: Кл; 500 кВ/м.
    
13. 
    Чему равны электрическая прочность и диэлектрическая проницаемость трансформаторного масла?
    

Тема 1.2 Начальные сведения об электрическом токе
Ток проводимости, ток переноса, ток смещения. Электрический ток в проводниках: величина и направление тока проводимости, плотность тока проводимости. Удельные электрическая проводимость и сопротивление, электрическая проводимость и сопротивление проводников. Зависимость сопротивления проводников от температуры.

Термоэлектронная и фотоэлектронная эмиссия, ее практическое использование. Получение электрического тока в вакууме. Электрический ток в полупроводниках.
Литература: [1, с. 18-25], [2, с. 50-59].

---

Вопросы для самопроверки

1. 
   Как зависит электрическая проводимость материала от степени концентрации в нем носителей заряда?
   
2. 
   Чем отличаются проводники первого от проводников второго рода? Что называется электрическим током и какое он имеет направление во внешней и во внутренней цепях источника тока?
   
3. 
   Как изменится сила тока, если заряд, проходящий через поперечное сечение проводника: а) уменьшится вдвое; б) увеличится втрое?
   
4. 
   Что называется плотностью тока и в каких единицах она измеряется?
   
5. 
   Как изменится плотность тока в проводнике, если площадь его поперечного сечения увеличить в К раз?
   
6. 
   Объясните явления термоэлектронной и фотоэлектронной эмиссии.
   

раздел 2 Электрические цепи постоянного тока
Студент должен:

иметь представление:

• 
  о принципах проектирования и методах расчета электрических цепей постоянного тока;
  
• 
  о принципе действия электроустановок, электроприборов постоянного тока, гальванических линий, установок электросварки, приборов освещения и т.п.;
  

знать:

• 
  основные законы постоянного тока: Кулона, Ома, Кирхгофа, Джоуля – Ленца;
  
• 
  основные методы расчета линейных и нелинейных цепей постоянного тока;
  

уметь:

• 
  подбирать параметры элементов по заданным условиям работы цепей и устройств постоянного тока;
  
• 
  выполнять расчеты цепей постоянного тока;
  

владеть навыками:

• 
  сборки электрических схем;
  
• 
  обработки результатов лабораторных испытаний.
  

Тема 2.1 Простые и сложные цепи постоянного тока
Источники и приемники (потребители) электрической энергии. Элементы электрической цепи. Классификация электрических цепей. Физические основы работы источника ЭДС. Соединение источников ЭДС.

Сопротивление и проводимость проводников. Закон Ома для участка и полной цепи. Удельное электрическое сопротивление и удельная электрическая проводимость проводников. Включение амперметра и вольтметра в электрическую цепь.

---

Резистор. Реостаты. Потенциометры. Делители напряжения. Включение их в электрическую цепь.

Зависимость электрического сопротивления проводника от температуры. Сверхпроводимость.

Работа и мощность электрического тока. Баланс мощности в электрической цепи. Энергия. Преобразование энергии в источниках и приемниках электрической энергии. Коэффициент полезного действия приемника электрической энергии.

Режимы работы электрической цепи: номинальный, рабочий, холостой ход, короткое замыкание.

Закон Джоуля - Ленца. Нагревание проводников электрическим током. Использование теплового действия тока в технике. Выбор проводов по допустимому току нагрева.

Последовательное, параллельное и смешанное соединения элементов электрической цепи, обладающих сопротивлением.

Потеря напряжения в проводах линий электропередачи. Выбор сечения проводников по допустимой потере напряжения в линии.
Литература: [1, с. 21-36], [2, с. 50-59].

Вопросы для самопроверки

1. 
   Из каких элементов состоит электрическая цепь? Каковы ее основные свойства?
   
2. 
   Что называют электродвижущей силой источника, каковы причины ее возникновения и в каких единицах она выражается?
   
3. 
   Приведите схему электрической цепи, содержащей три лампы, включенные параллельно, источник электрического тока, три выключателя для ламп и автоматический выключатель для отключения всей цепи.
   
4. 
   Что называют удельным сопротивлением и удельной проводимостью вещества и в каких единицах они выражаются?
   
5. 
   Напишите формулы закона Ома для участка и всей цепи, объясните названия и размерности величин, входящих в эти формулы. Каково различие между ЭДС и напряжением на зажимах источника электрической энергии?
   
6. 
   От каких факторов зависит электрическое сопротивление проводника?
   
7. 
   Как определяется падение напряжения на участке цепи?
   
8. 
   Как зависит сопротивление разных проводников, в том числе угля и электролитов, от температуры?
   
9. 
   В последовательной цепи проходит ток 5 А через внутреннее сопротивление R₀=0,2 Ом и внешнее R=2,8 Ом сопротивление источника. Чему равны ЭДС источника и напряжение на его выводах? Ответ: 15 В; 14 В.
   
10. 
    Как подсчитать расход энергии или работу электрического тока и в каких единицах они выражаются?
    
11. 
    Как подсчитать мощность, развиваемую током?
    
12. 
    Показания счетчика электрической энергии, установленного в квартире, в начале месяца составили 3876,5 кВт ; в конце месяца 4166,7 кВт . Стоимость 1 кВт равна 36 коп. Определить стоимость израсходованной электрической энергии за месяц. Ответ: 104 руб. 47 коп.
    
13. 
    Какие режимы работы электрической цепи вам известны? Чем отличается рабочий режим от номинального?
    
14. 
    Объясните причины резкого возрастания тока в электрических цепях и к каким последствиям это может привести? Какие меры принимаются для предотвращения таких явлений?
    
15. 
    Как формулируется закон Джоуля – Ленца и какое практическое применение он находит?
    
16. 
    Приведите известные вам примеры использования теплового действия тока в промышленности и в бытовых условиях.
    
17. 
    Что называют последовательным, параллельным и смешанным соединениями резисторов? Каковы особенности каждого вида соединений?
    
18. 
    При изменении сопротивления нагрузки на 100 Ом ток в цепи уменьшился на 10 мА. Определить первоначальное сопротивление нагрузки, если она подключена к источнику с ЭДС 20 В и внутренним сопротивлением 50 Ом. Ответ: 350 Ом.
    
19. 
    Пять резисторов сопротивлением 15; 10; 3; 2; 1 Ом соединили параллельно. Чему равно общее сопротивление цепи? Определить силу тока, проходящего через третий резистор, если к цепи приложено напряжение 60 В? Ответ: 0,5 Ом; 20 А.
    
20. 
    Три резистора 15, 10 и 5 Ом соединили последовательно и включили в цепь с напряжением 120 В. Чему равна мощность потребляемая сопротивлениями? Какое напряжение приложено к третьему резистору? Ответ: 480 Вт; 20 В.
    
21. 
    Как должно измениться сечение проводов линии передачи энергии, если при неизменной мощности рабочее напряжение линии в 2 раза увеличить? Ответ: уменьшится в 4 раза.
    
22. 
    При допустимой потере напряжения 2% минимально необходимое сечение проводов 0,5 мм². Каким будет минимально необходимое сечение проводов, если норму допускаемой потери напряжения уменьшить (увеличить) в 2 раза? Ответ: 1 мм² (0,25 мм²).
    

---

Тема 2.2 Расчет электрических цепей постоянного тока
Законы Кирхгофа. Расчет простых и сложных электрических цепей с помощью законов Кирхгофа. Метод узловых и контурных уравнений. Метод преобразования треугольника и звезды сопротивлений. Расчет простых и сложных цепей методом контурных токов. Метод наложения токов. Метод узловых напряжений.
Литература: [1, с. 39-68], [2, с. 60-74].

---

Вопросы для самопроверки

1. 
   Приведите определение участков схемы электрической цепи: узел, ветвь, контур.
   
2. 
   Для схемы сложной цепи, приведенной на рисунке 1 определить все токи в ветвях двумя методами: методом узлового напряжения и методом контурных токов, если ЭДС источников Е₁=Е₂=Е₃=15 В; а сопротивления R₁=R₂=R₃=R₄=2 Ом. Сравнить результаты вычислений. Внутренними сопротивлениями источников пренебречь. Ответ: I₁=-3 А, I₂=-9 А, I₃=6 А.
   
3. 
   Для схемы, приведенной на рисунке 1 составить узловые и контурные уравнения, используя оба закона Кирхгофа.
   
4. 
   Задачу 2 решить методом наложения токов.
   

Раздел 3 МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
Студент должен:

иметь представление:

• 
  о принципах проектирования магнитных цепей и методах их расчета;
  
• 
  о принципах действия электроустановок и аппаратов: генератора, двигателя постоянного тока, трансформатора и т.п.;
  

знать:

• 
  параметры, характеризующие магнитное поле;
  
• 
  элементы магнитных цепей;
  
• 
  уравнение закона полного тока, закон Ома для магнитной цепи;
  
• 
  воздействие магнитного поля на проводник с током;
  
• 
  закон электромагнитной индукции;
  
• 
  правила Ленца;
  
• 
  индуктивность и явления самоиндукции;
  
• 
  величину и направление ЭДС самоиндукции;
  
• 
  взаимную индукцию;
  
• 
  энергию магнитного поля;
  

уметь:

• 
  находить параметры элементов магнитной цепи по их характеристикам;
  
• 
  применять закон полного тока и закон Ома для расчета магнитных цепей;
  
• 
  составлять основные расчетные уравнения для узла, участка и контура магнитной цепи;
  
• 
  определять индуктивность катушки.
  

Тема 3.1 Магнитные цепи
Основные параметры, характеризующие магнитное поле в каждой его точке.

Магнитная индукция. Магнитный поток. Напряженность и магнитное напряжение. Магнитная проницаемость. Единицы магнитных величин. Закон полного тока.

---