Методические рекомендации к программе самостоятельной работы студентов по учебной дисциплине «Теория электрических цепей» на 2014-2015 учебный год (стр. 1 )

Смоленский колледж телекоммуникаций (филиал)

федерального государственного образовательного бюджетного учреждения

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский  государственный университет телекоммуникаций

им. проф. -Бруевича»

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

К ПРОГРАММЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

«ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ»

на 2014-2015 УЧЕБНЫЙ ГОД

специальность: 11.02.09 Многоканальные телекоммуникационные системы

               

преподаватель:

форма обучения – очная

вид подготовки – углубленная

Смоленск, 2014

СОДЕРЖАНИЕ

	Стр.
1. Задания для самостоятельной работы студентов и пояснения к их выполнению	3
2. Подготовка к практическим занятиям	35
3. Подготовка к лабораторным работам	36
4. Рекомендации по созданию презентации	43
Литература	46

Задания для самостоятельной работы Студентов и

пояснения к их выполнению

Тема 1.1. Основы электростатики.

Расчёт цепей со смешанным соединением конденсаторов.

Задача 1.1 Определить общую емкость цепи и напряжение на первом, втором конденсаторе и на зажимах цепи, если С1 = 2 мкФ, С2 = 4 мкФ, С3 = 3 мкФ; на конденсаторе С3 напряжение U3 = 40 В.	Рисунок 1.
Задача 1.2 Определить эквивалентную емкость цепи и напряжение на каждом конденсаторе, если С1 = 10 мкФ,  С2 = 75 мкФ, С3 = 50 мкФ, С4 = 20 мкФ, напряжение на первом конденсаторе U1 = 130 В.	Рисунок 2.
Задача 1.3 Конденсаторы, емкости которых С1 = 2 мкФ,  С2 = 1 мкФ, С3 = 2 мкФ, С4 = 6 мкФ, С5 = 4 мкФ, соединены по схеме и подключены к источнику с постоянным напряжением U = 100 В. Определить общую емкость конденсаторов С, заряд первого конденсатора Q1 и напряжения на каждом конденсаторе.	Рисунок 3.

Пример.

Определить общую емкость, напряжения на каждом конденсаторе, заряд Q2 и энергию электрического поля на четвертом конденсаторе W4, если C1 = 75 мкФ, С2 = 40 мкФ, С3 = 30 мкФ,  С4 = 15 мкФ, С5 = 45 мкФ и U=100 В.

Рисунок 4.

Решение.

Определяем, как соединены между собой конденсаторы на участках цепи, находим эквивалентные емкости участков и, постепенно упрощая схему, определяем эквивалентную емкость всей цепи.

Конденсаторы С3 и С4 соединены последовательно (между ними нет узлов), их эквивалентная емкость:

.

Чертим (рис. 5) эквивалентную упрощенную схему, заменяя С3 и С4 конденсатором С34, и определяем по ней, что конденсаторы С2 и С34 соединен параллельно. Определяем эквивалентную емкость:

.

Рисунок 5.

Рисунок 6.

Чертим (рис. 6) эквивалентную укрощенную схему цепи, заменяя С2 и С34 эквивалентным С234. Конденсаторы С1 С234 и С5 соединены последовательно. Находим эквивалентную емкость всей цепи:

;        .

Определяем напряжения на конденсаторах, начиная с наиболее простой схемы (рис. 6).

Найдем общий заряд:

.

       По свойствам последовательного соединения конденсаторов:

, тогда

;

;

.

Переходим к схеме (рис. 5) и, используя свойства параллельного соединения конденсаторов, получаем U2 = U34 = U234 = 36 В. Напряжения U3 и U4 определяем из схемы рис. 4, используя свойства последовательного соединения конденсаторов.

,

, тогда

;

.

Определяем заряд и энергию:

;

.

Тема 1.2. Постоянный электрический ток.

Решение задач на применение законов Ома.

Задача 2.1

К аккумуляторной батарее с ЭДС Е = 12 В и внутренним сопротивлением  Ri = 0,3 Ом подключен потребитель с сопротивлением R = 23,7 Ом. Определить ток, напряжение и падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника.

Задача 2.2

Потребитель энергии с сопротивлением R = 24 Ом подключен к источнику с ЭДС Е = 12,5 В и внутренним сопротивлением Ri  = 1 Ом. Определить мощность источника, полезную мощность, потери мощности и коэффициент  полезного действия.

Задача 2.3

Внутреннее сопротивление источника составляет 1,2 Ом. В согласованном режиме работы источника по цепи протекает ток I = 1,5 А. Определить напряжение источника при холостом ходе. Чему будет равен ток в режиме короткого замыкания?

ПРИМЕР.

       К источнику электрической энергии с ЭДС = 30 В и внутренним сопротивлением Ri = 1 Ом подключен резистор R, сопротивление которого равно  2 Ом. Определить ток цепи I, напряжение на зажимах источника, мощность потребителя Р, мощность источника РИСТ и КПД цепи.

Решение.

Силу тока найдем по закону Ома для замкнутой цепи:

.

Напряжение на зажимах цепи: .

Полезная мощность равна: .

Мощность источника: .

КПД цепи: .

Тема 1.3. Цепи с резисторами при различных соединениях. Законы Кирхгофа.

Расчёт цепей со смешанным соединением резисторов.

Задача 3.1 К зажимам цепи приложено напряжение U = 30 В. Сопротивления резисторов R1  = 60 Ом, R2 = 60 Ом, R3 = 120 Ом. Определить все токи цепи. Составить баланс мощностей.	Рисунок 7.
Задача 3.2 Сопротивления резисторов R1 = 12,5 Ом, R2 = 50 Ом,  R3 = 100 Ом, R4  = 50 Ом. Напряжение на зажимах цепи U = 20 В. Определить все токи цепи. Составить баланс мощностей.	Рисунок 8.
Задача 3.3 К зажимам цепи приложено напряжение U = 90 В. Сопротивления резисторов R1  = 300 Ом, R2 = 70 Ом,  R3 = 120 Ом, R4  = 40 Ом, R5 = 200 Ом. Определить все токи цепи. Составить баланс мощностей.	Рисунок 9.

Пример.

Для электрической цепи, представленной на рисунке 10, определить токи в ветвях, мощность, развиваемую источником энергии и мощность потребителей. Проверить баланс мощности.

Рисунок 10.

Дано:         E=110 В   R1=10  Ом   R2=15  Ом   R3=11  Ом   R4=16  Ом   R5=12  Ом   R6=6  Ом Найти: I1;  I2;  I3;  I4;  I5;  I6; Iобщ ;   Р1;  Р2; Р3;  Р4; Р5;  Р6; Рист.

Решение.

Поэтапно сворачивая схему, найдём общие сопротивление всех резисторов в цепи.

Т. к. R5 и R6 соединены последовательно:

.

Резисторы R3 и R4 соединены параллельно, значит их общее сопротивление равно: