Контрольная работа

За 2-й семестр 2015 – 2016 учебного года

по дисциплине «Электротехника и электроника»

Бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Вологодской области

«Вологодский политехнический техникум»

УТВЕРЖДАЮ Директор техникума ____________ // «____»____________201_ г.

Контрольная работа

За 2-й семестр 2015 – 2016 учебного года

по дисциплине «Электротехника и электроника»

1-й курс, заочное отделение

Преподаватель:

Рассмотрено на методической комиссии ___________________________________ «____»___________________201_ г. Протокол №______________ Председатель ___________/_______________/

Вологда,

2016 г

Задача 1.Цепь постоянного тока содержит несколько резисторов, соединенных смешанно. Схема цепи с указанием сопротивлений резисторов приведена на рисунке.

Номер рисунка, заданные значения одного из напряжений или токов и величина, подлежащая определению, приведены в табл. 1. Всюду индекс тока или напряжения совпадает с индексом резистора, по которому проходит этот ток или на котором действует это напряжение. Определить также мощность, потребляемую всей цепью, и расход электрической энергии цепью за 8 ч. работы.

Таблица 1

Номер задачи	Номер рисунка	Задаваемая величина	Определить
1	1	UAB=100B	I3
2	1	I1=-20A	I2
3	1	U2=-30B	I5
4	1	I5=-10A	UAB
5	1	UAB=50B	I1
6	2	I2=3A	I5
7	2	I4=5A	UAB
8	2	U5=30B	I1
9	2	I3= 2 А	U1
10	2	UAB=80B	U4

Рис.1 Рис.2

Методические указания к решению задачи 1.

Решение этой задачи требует знания закона Ома для всей цепи и ее участков, первого закона Кирхгофа и методики определения эквивалентного сопротивления цепи при смешанном соединении резисторов.

Пример 1.

Для схемы, приведенной на рис.1, определить эквивалентное сопротивление цепи RАВ, токи в каждом резисторе и напряжение UАВ, приложенное к цепи. Заданы сопротивления резисторов и ток I4 и R2 . В обоих случаях напряжение UАВ остается неизменным.

Решение:

Задача относится к теме “Электрические цепи постоянного тока”. После усвоения условия задачи проводим поэтапное решение, предварительно обозначив стрелкой направление тока в каждом резисторе. Индекс тока должен соответствовать номеру резистора, по которому он проходит.

1.  Определяем общее сопротивление разветвления R2, R3. Резисторы соединены параллельно, поэтому

2.  Резисторы R2,3 и R5 соединены последовательно, их общее сопротивление

3.  Резисторы R2,3,5 и R4 соединены параллельно, их общее сопротивление

4.  Находим эквивалентное сопротивление всей цепи:

5.  Зная силу тока I4, находим напряжение на резисторе R4:

6.Находим падение напряжения на резисторе R5:

Поэтому напряжение на резисторах R2,3

7. Определяем токи на резисторах R2 и R3:

8. Применяя первый закон Кирхгофа, находим ток в резисторе R1:

9. Вычисляем падение напряжения на резисторе R1:

10. Находим падение напряжения UАВ, приложенное ко всей цепи:

или

11.При выключении рубильника P1 сопротивление R1 замыкается накоротко и схема цепи имеет вид, показанный на рис. 1,е. Эквивалентное сопротивление цепи имеет вид в этом случае

12. Поскольку напряжение UАВ остается равным 100 В, можно найти токи на резисторах R4 и R5:

;

13. Определим падение напряжения на резисторе R5

14. Поэтому напряжение на резисторах R2,R3

15. Теперь можно найти токи в резисторах R2 и R3:

;

Проверим правильность вычисления токов, используя первый закон Кирхгофа:

Таким образом, задача решена верно.

16. Требуется найти еще мощность, потребляемую цепью

, Вт

17. Расход электрической энергии за 8 часов работы:

A = P*t, Вт*час (t = 8 часов)

Задача 2.На схемеизображены три электрических генератора постоянного тока. Определить силу тока в каждой ветви, какие из электрических машин потребляют, а какие отдают энергию, если параметры цепи рав­ны: Е1 = 230 В; E2= 220 В; E3 = 160 В и RI = 2 Ом; R2 = R3 = 4 Ом; R4 = 20 Ом.

Методические указания к решению задачи 2.

При решении задачи требуется составить уравнения по законам Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофа  состоит в том, что алгебраическая сумма токов, сходящихся в любом узле, равна нулю.

где – число токов, сходящихся в данном узле. Например, для узла электрической цепи (рис. 1) уравнение по первому закону Кирхгофа можно записать в виде I1 - I2 + I3 - I4 + I5 = 0

Рис. 3

В этом уравнении токи, направленные к узлу, приняты положительными.

Второй закон Кирхгофа:алгебраическая сумма падений напряжений на отдельных участках замкнутого контура, произвольно выделенного в сложной разветвленной цепи, равна алгебраической сумме ЭДС в этом контуре

где k – число источников ЭДС; m – число ветвей в замкнутом контуре; Ii, Ri – ток и сопротивление i-й ветви.

Рис. 4

Так, для замкнутого контура схемы (рис. 2) Е1 - Е2 + Е3 = I1R1 - I2R2 + I3R3 - I4R4

Замечание о знаках полученного уравнения:

1) ЭДС положительна, если ее направление совпадает с направлением произвольно выбранного обхода контура;

2) падение напряжения на резисторе положительно, если направление тока в нем совпадает с направлением обхода.

Задача 3. Какой ток протекает по обмотке электромагнита, намотанной на магнитопровод, если она имеет 500 витков? Длина средней силовой линии 2 м, площадь поперечного сечения магни­топровода 0,28Магнитный поток в магнитопроводе из элек­тротехнической стали 3411 равен 0,05 Вб.

Методические указания к решению задачи 4.

Для решения задачи воспользуемся законом полного тока :

Iw = + +

В нашем случае имеется только один участок магнитной цепи.

Напряженность магнитного поля мы можем найти из графика зависимости В (магнитной индукции) от Н (напряженности магнитного поля) для э/т стали 3411. Для этого надо воспользоватьсZ источником:^^^/ Магнитную индукцию В определим по формуле:

B= .

Теперь, зная H, длину средней силовой линии (совпадает с длиной участка магнитопровода), число витков обмотки – можем найти ток в обмотке.

Задача 4. Для изготовления плоского цилиндрического конденсатора используются полоски фольги и полиэтиленовой пленки одинаковой ширины 20 мм. Какой длины необходимо взять пленку и фольгу, чтобы получить емкость конденсатора 3,3 нФ? Толщина полиэтиленовой пленки 0,1 мм.

Методические указания к задаче 4.

При решении задачи учесть, что при плотной упаковке расстояние между пластинами будет равно толщине полиэтиленовой пленки. Относительная диэлектрическая проницаемость полиэтилена ε = 2,4.

Трудность может составить перевод единиц.

1 мм = м;

1нФ = Ф.