ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 383
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство образования и науки Алтайского краякраевое государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение«Рубцовский аграрно-промышленный техникум»______________________________________________________________________________наименование учебной дисциплиныВНЕАУДИТОРНАЯ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА_________________________________________________(наименование: реферат, доклад, практическая работа и др.)______________________________________________________________________________________________фамилия, имя, отчество студента______________________________________________________________________________________________(специальность)______________________________________________________________________________________________фамилия, имя, отчество преподавателя______________________________________________________________________________________________подпись преподавателяГруппа ________________________Самостоятельная работа №1Тема 1.1 Электрическое полеЭлектрическое поле (статическое) — поле неподвижных, электрически заряженных тел, заряды которых не изменяются во времени.Электрическое поле обнаруживается как силовое взаимодействие заряженных тел. При этом различают положительные и отрицательные заряды. (виды зарядов)Заряды одного знака отталкиваются друг от друга, разного знака притягиваются. (взаимодействие зарядов)В основе описания свойств электрического поля лежит закон Кулона, установленный опытным путем.Закон Кулона. Между покоящимися точечными зарядами действует сила, пропорциональная произведению зарядов, обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними и направленная по прямой от одного заряда к другому (рис. 1.):Рисунок 1где F — сила, действующая на заряд qr2 — квадрат расстояния между зарядами q1 и q2F2 — сила, действующая на заряд q2r021 — единичный вектор, направленный от второго заряда к первому; е0 = 8,854 • 10-12 Ф/м — электрическая постоянная.Точечными зарядами можно считать заряженные тела, размеры которых малы по сравнению с расстоянием между ними.
Основные единицы измерения:силы в международной системе единиц (СИ) — ньютон (Н); заряда — кулон (Кл): 1 Кл = 1 А • с; длины — метр (м).Основными величинами, характеризующими электрическое поле, являются напряженность,электрический потенциал иразность потенциалов, или напряжениеНапряженностью электрического поля называется мера интенсивности его сил, равная отношению силы F, действующей на пробный положительный точечный заряд q, вносимый в рассматриваемую точку поля, к значению заряда:Так же как и сила F, напряженность электрического поля ε — векторная величина, т.е. характеризуется значением и направлением действия.Основная единица измерения напряженности электрического поля в СИ — вольт на метр (В/м).Из формулы (1.1) следует, что напряженность электрического поля точечного заряда q на расстоянии r от него равнаи направлена от точки расположения заряда к точке, где определяется напряженность, если заряд положительный (рис. 2, а), Рисунок 2, аи в противоположную сторону, если заряд отрицательный (рис. 2, б).Рисунок 2, бЕсли зарядов, создающих электрическое поле, несколько, то напряженность в любой точке поля равна геометрической сумме напряженностей от каждого из них в отдельности. (напряженность электростатического поля нескольких зарядов).Самостоятельная работа №2Тема 1.2 Электрические цепи постоянного токаЭлектрические цепи постоянного тока – цепи, в которых протекает электрический ток, не изменяющийся во времени ни по величине, ни по направлению. В электрических цепях действуют следующие основные законы: закон Ома и I и II законы Кирхгофа
Рис. 1б) Обобщенный закон Ома (для участка цепи с ЭДС) (рис. 2):
Если направление тока в ветви совпадает с направлением ЭДС источника (рис. 4а), то .Если направление тока в ветви не совпадает с направлением ЭДС источника (рис. 4б), то .
, (=Вт). На основании закона сохранения энергии мощность, развиваемая источниками электроэнергии, должна быть равна сумме мощностей всех приемников и потерь в источниках из-за внутренних сопротивлений. При этом: если направление ЭДС и тока совпадают, то EI в сумме записываются со знаком «+». Для схемы рис. 5 при выбранных направлениях токов: .Самостоятельная работа №3Тема 2.2 Правила Кирхгофа. Расчет сложных электрических цепейЧтобы расчеты сложных электрических цепей с неоднородными участками не вызывали трудности, существует упрощение с помощью применения правил Кирхгофа, которые рассматривают как обобщение закона Ома на случай разветвленных цепей.В таких цепях выделяют узловые точки, называемые узлами, где сходятся не менее трех проводников, как изображено на рисунке 1. Токи, поступающие в узел, считают положительными, а вытекающие – отрицательными.Рисунок 1. Узел электрической цепи. I1, I2>0; I3, I4<0I1, I2>0; I3, I4<0.В узлах цепи с постоянным током не происходит накопление зарядов. Получаем первое правило (закон) Кирхгофа:Алгебраическая сумма сил токов для каждого узла разветвленной цепи равняется нулю:I1+I2+I3+...+In=0I1+I2+I3+...+In=0.Наличие разветвленной цепи позволяет выделить несколько замкнутых путей, которые состоят из однородных и неоднородных участков. Их принято называть контурами.На участках с выделенным контуром могут протекать различные токи. Рисунок 2 наглядно показывает пример такой цепи, соответствующей 11 закону Кирхгофа. Она состоит из двух узлов aa и dd, в которых сходятся одинаковые токи. Только один из заданных узлов будет независимым.Рисунок 2. Пример разветвленной электрической цепи. Цепь содержит один независимый узел (aa или dd) и два независимых контура (например, abcd и adef)В предложенной цепи выделяют три контура вида abcd, adef и abcdef. Независимыми считаются только два: abcd и adef. Последний из вышеперечисленных не имеет никаких новых участков.
Второе правило Кирхгофа – это следствие обобщенного закона Ома.Для записи обобщенного закона Ома участков, составляющих один из контуров цепи, используется пример, изображенный на рисунке 2 для abcd. Каждому участку задаются положительные направления тока и обхода контура. Для записи следует учитывать «правила знаков», приведенные на рисунке 3.Рисунок 3. «Правила знаков»Запись обобщенного закона Ома для участков контура abcdabcd принимает вид:Для bcbc: I1R1=Δφbc−δ1I1R1=∆φbc-δ1.Для dada: I2R2=Δφda−δ2I2R2=∆φda-δ2.Сумма левых и правых частей равенств с условием Δφbc=−Δφda∆φbc=-∆φda преобразует выражение:I1R1+I2R2=Δφbc+Δφda−δ1+δ2=−δ1−δ2I1R1+I2R2=∆φbc+∆φda-δ1+δ2=-δ1-δ2.Таким же образом можно записать для adefadef контура:−I2R2+I3R3=δ2+δ3-I2R2+I3R3=δ2+δ3.2 правило или закон Кирхгофа: алгебраическая сумма сопротивления каждого из участков любого замкнутого контура разветвленной цепи постоянного тока на силу тока этого участка равняется сумме ЭДС вдоль этого контура.Оба правила Кирхгофа для всех узлов и контуров разветвленной цепи дают необходимое и достаточное число алгебраических уравнений для расчета значений напряжений и сил токов электрической цепи. Цепь, изображенная на рисунке 2, рассматривается как система уравнений для определения трех неизвестных I1, I2I1, I2 и I3I3:I1R1+I2R2=−δ1−δ2I1R1+I2R2=-δ1-δ2,−I2R2+I3R3=δ2+δ3-I2R2+I3R3=δ2+δ3,−I1+I2+I3=0-I1+I2+I3=0.То есть применение этих правил помогает свести расчет электрической цепи постоянного тока к решению системы. Процесс не вызывает трудностей, но зачастую приходится работать с громоздкими выражениями простых цепей. При получении отрицательного значения силы тока на участке цепи говорят о противоположном направлении тока, относительно выбранного.Самостоятельная работа №4Тема 2.3 Однофазные электрические цепи синусоидального напряженияЭлектрическая цепь синусоидального тока содержит помимо электротехнических устройств, назначение которых совпадает с назначением функционально аналогичных устройств цепи постоянного тока (источники энергии, измерительные приборы, коммутационные аппараты и т.д.), также устройства, присущие только цепям синусоидального тока: трансформаторы, конденсаторы, катушки индуктивности и др.
Основные единицы измерения:силы в международной системе единиц (СИ) — ньютон (Н); заряда — кулон (Кл): 1 Кл = 1 А • с; длины — метр (м).Основными величинами, характеризующими электрическое поле, являются напряженность,электрический потенциал иразность потенциалов, или напряжениеНапряженностью электрического поля называется мера интенсивности его сил, равная отношению силы F, действующей на пробный положительный точечный заряд q, вносимый в рассматриваемую точку поля, к значению заряда:Так же как и сила F, напряженность электрического поля ε — векторная величина, т.е. характеризуется значением и направлением действия.Основная единица измерения напряженности электрического поля в СИ — вольт на метр (В/м).Из формулы (1.1) следует, что напряженность электрического поля точечного заряда q на расстоянии r от него равнаи направлена от точки расположения заряда к точке, где определяется напряженность, если заряд положительный (рис. 2, а), Рисунок 2, аи в противоположную сторону, если заряд отрицательный (рис. 2, б).Рисунок 2, бЕсли зарядов, создающих электрическое поле, несколько, то напряженность в любой точке поля равна геометрической сумме напряженностей от каждого из них в отдельности. (напряженность электростатического поля нескольких зарядов).Самостоятельная работа №2Тема 1.2 Электрические цепи постоянного токаЭлектрические цепи постоянного тока – цепи, в которых протекает электрический ток, не изменяющийся во времени ни по величине, ни по направлению. В электрических цепях действуют следующие основные законы: закон Ома и I и II законы Кирхгофа
-
Закон Ома.
Рис. 1б) Обобщенный закон Ома (для участка цепи с ЭДС) (рис. 2):
 а) |  б) |
| Рис. 2 | |
-
Законы Кирхгофа (рис. 3).
-
Баланс мощности.
, (=Вт). На основании закона сохранения энергии мощность, развиваемая источниками электроэнергии, должна быть равна сумме мощностей всех приемников и потерь в источниках из-за внутренних сопротивлений. При этом: если направление ЭДС и тока совпадают, то EI в сумме записываются со знаком «+». Для схемы рис. 5 при выбранных направлениях токов: .Самостоятельная работа №3Тема 2.2 Правила Кирхгофа. Расчет сложных электрических цепейЧтобы расчеты сложных электрических цепей с неоднородными участками не вызывали трудности, существует упрощение с помощью применения правил Кирхгофа, которые рассматривают как обобщение закона Ома на случай разветвленных цепей.В таких цепях выделяют узловые точки, называемые узлами, где сходятся не менее трех проводников, как изображено на рисунке 1. Токи, поступающие в узел, считают положительными, а вытекающие – отрицательными.Рисунок 1. Узел электрической цепи. I1, I2>0; I3, I4<0I1, I2>0; I3, I4<0.В узлах цепи с постоянным током не происходит накопление зарядов. Получаем первое правило (закон) Кирхгофа:Алгебраическая сумма сил токов для каждого узла разветвленной цепи равняется нулю:I1+I2+I3+...+In=0I1+I2+I3+...+In=0.Наличие разветвленной цепи позволяет выделить несколько замкнутых путей, которые состоят из однородных и неоднородных участков. Их принято называть контурами.На участках с выделенным контуром могут протекать различные токи. Рисунок 2 наглядно показывает пример такой цепи, соответствующей 11 закону Кирхгофа. Она состоит из двух узлов aa и dd, в которых сходятся одинаковые токи. Только один из заданных узлов будет независимым.Рисунок 2. Пример разветвленной электрической цепи. Цепь содержит один независимый узел (aa или dd) и два независимых контура (например, abcd и adef)В предложенной цепи выделяют три контура вида abcd, adef и abcdef. Независимыми считаются только два: abcd и adef. Последний из вышеперечисленных не имеет никаких новых участков.
Второе правило Кирхгофа – это следствие обобщенного закона Ома.Для записи обобщенного закона Ома участков, составляющих один из контуров цепи, используется пример, изображенный на рисунке 2 для abcd. Каждому участку задаются положительные направления тока и обхода контура. Для записи следует учитывать «правила знаков», приведенные на рисунке 3.Рисунок 3. «Правила знаков»Запись обобщенного закона Ома для участков контура abcdabcd принимает вид:Для bcbc: I1R1=Δφbc−δ1I1R1=∆φbc-δ1.Для dada: I2R2=Δφda−δ2I2R2=∆φda-δ2.Сумма левых и правых частей равенств с условием Δφbc=−Δφda∆φbc=-∆φda преобразует выражение:I1R1+I2R2=Δφbc+Δφda−δ1+δ2=−δ1−δ2I1R1+I2R2=∆φbc+∆φda-δ1+δ2=-δ1-δ2.Таким же образом можно записать для adefadef контура:−I2R2+I3R3=δ2+δ3-I2R2+I3R3=δ2+δ3.2 правило или закон Кирхгофа: алгебраическая сумма сопротивления каждого из участков любого замкнутого контура разветвленной цепи постоянного тока на силу тока этого участка равняется сумме ЭДС вдоль этого контура.Оба правила Кирхгофа для всех узлов и контуров разветвленной цепи дают необходимое и достаточное число алгебраических уравнений для расчета значений напряжений и сил токов электрической цепи. Цепь, изображенная на рисунке 2, рассматривается как система уравнений для определения трех неизвестных I1, I2I1, I2 и I3I3:I1R1+I2R2=−δ1−δ2I1R1+I2R2=-δ1-δ2,−I2R2+I3R3=δ2+δ3-I2R2+I3R3=δ2+δ3,−I1+I2+I3=0-I1+I2+I3=0.То есть применение этих правил помогает свести расчет электрической цепи постоянного тока к решению системы. Процесс не вызывает трудностей, но зачастую приходится работать с громоздкими выражениями простых цепей. При получении отрицательного значения силы тока на участке цепи говорят о противоположном направлении тока, относительно выбранного.Самостоятельная работа №4Тема 2.3 Однофазные электрические цепи синусоидального напряженияЭлектрическая цепь синусоидального тока содержит помимо электротехнических устройств, назначение которых совпадает с назначением функционально аналогичных устройств цепи постоянного тока (источники энергии, измерительные приборы, коммутационные аппараты и т.д.), также устройства, присущие только цепям синусоидального тока: трансформаторы, конденсаторы, катушки индуктивности и др.