Утверждаю

Заместитель директора

по учебной работе

А.М.Маслан

« » 2014г.

Вопросы и задачи к директорской контрольной работе по дисциплине «Теоретические основы электротехники»

Разработал Т.С.Шмакова

Рассмотрены и утверждены

на заседании цикловой комиссии

электротехнических дисциплин

Протокол № 2 от 16.09 2014г

Председатель комиссии

2014

1. Раскройте понятия электрическое поле и его основные характеристики: заряд, напряжённость, потенциал, напряжение.

2.Раскройте понятия электрическая цепь и её элементы. Укажите назначение основных и вспомогательных элементов цепи; дайте определение внутренний и внешний участки цепи.

3.Раскройте понятия схема электрической цепи, узел, ветвь, контур. Приведите пример. Укажите количество узлов, ветвей и независимых контуров в электрической цепи (рисунок 1)

Рисунок 1-Схема электрической цепи

4.Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа. Приведите примеры в общем виде.

5. Дайте понятие ЭДС, мощность источника и приёмника электрической энергии. Сформулируйте баланс мощностей. Приведите пример в общем виде.

6. Объясните принцип построения потенциальной диаграммы электрической цепи. Приведите пример в общем виде.

7. Раскройте понятия: электрическое сопротивление, удельная электрическая проводимость. (Сформулируйте определения, запишите формулы для расчета и единицы измерения, укажите какими параметрами определяется сопротивление проводника). Сформулируйте закон Ома. Подтвердите примером.

8. Запишите алгоритм расчета электрической цепи постоянного тока методом узлового напряжения, приведите пример в общем виде.

9.Укажите назначение измерительных приборов: амперметра, вольтметра, ваттметра, способ подключения этих приборов, их графическое обозначение. Начертите схему, содержащую параллельно соединенные катушку и реостат, а также приборы для измерения напряжения и мощности во всей цепи и токов во всех ветвях.

10.Расскажите об особенностях последовательного и параллельного соединения элементов. Рассчитайте общее сопротивление в цепи (рисунок 1).

Рисунок 1- Схема электрическая

11. Цепь постоянного тока содержит несколько резисторов( рисунок 2), соединенных смешано. Определите токи во всех ветвях. Запишите в общем виде баланс мощностей для данной схемы.

U=100В, R₁=9.75Ом, R₂=9Ом, R₃=10 Ом, R₄=2Ом, R₅=5Ом.

Рисунок 2- Схема электрическая

12. Запишите алгоритм расчета электрической цепи постоянного тока методом узловых и контурных уравнений для схемы рисунок 3 .

Рисунок 3- Схема электрическая

13.Запишите алгоритм расчета электрической цепи постоянного тока методом контурных токов для схемы рисунок 4

Рисунок 4- Схема электрическая

14. Раскройте понятие электрическая емкость. Расскажите о назначении, видах конденсаторов и способах их соединения.

15.Дайте определение понятиям трех лучевая звезда и треугольник сопротивлений. Запишите формулы для преобразования трех лучевой звезды сопротивлений в треугольник сопротивлений и наоборот. Преобразуйте схему к двум узлам (Рисунок 5)

Рисунок 5- Схема электрическая

Ответы

1. Раскройте понятия электрическое поле и его основные характеристики: заряд, напряжённость, потенциал, напряжение.

Электрическое поле как одна из составляющих электромагнитного поля обладает способностью воздействовать как на неподвижные, так и на движущиеся заряды.

Электрический заряд - физическая величина, определяющая интенсивность электромагнитных взаимодействий.

Заряд обозначается буквой Q(q) и измеряется в кулонах (Кл).

[ Q]=1 Кл

Различают положительные и отрицательные𝗊 заряды. Элементарными носителями электрического заряда являются электроны и протоны, входящие в структуру атомов и молекул вещества. Заряд протона 𝗊= +1,6∙10^-19 Кл называют положительным, а заряд электрона е=- 1,6*10^-19 Кл - отрицательным.

Число электронов атомов равно числу протонов, потому атомы в обычном состоянии электрически нейтральны.

Электрический заряд является источником электромагнитного поля, которое окружает заряженные тела.

Напряженность электрического поля - физическая величина, характеризующая интенсивность поля в данной точке. Напряженность электрического поля- силавая характеристика поля, величина векторная. Напряженность обозначается буквой Е, измеряется в вольтах на метр.

[Е]=1В/м

Если в электрическое поле неподвижного заряда Q на расстоянии R от него поместить пробный положительный заряд q , то на него будет действовать сила F, причем если заряды имеют одинаковые знаки, то они отталкиваются, а если разные, то притягиваются.

Рисунок 1.

Е=F/ 𝗊

Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках пространства, называется однородным. Таким является поле между параллельными разноименно заряженными пластинами при достаточном удалении от их краев.

Потенциал электрического поля в данной точке численно равен работе, совершаемой силами поля при перемещении единичного положительного заряда из этой точки в бесконечность.

Потенциал – энергетическая характеристика поля, величина скалярная.

[𝝋]=1В

𝝋_а=А_а/ 𝗊

Напряжение (разность потенциалов) между двумя точками поля численно равно работе, совершаемой силами поля при перемещении единичного положительного заряда между этими точками.

U = А_ав/ 𝗊

U= 𝝋₁- 𝝋₂

Единица напряжения – вольт (В).

Между напряженностью электрического поля и разностью потенциалов существует определенная взаимосвязь

Е=U/d,

где d-расстояние между точками поля.

2.Раскройте понятия электрическая цепь и её элементы. Укажите назначение основных и вспомогательных элементов цепи; дайте определение внутренний и внешний участки цепи. Приведите пример схемы электрической цепи.

Электрическая цепь– это совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока.

Основными элементами электрической цепи являются:

1. источник электрической энергии;

2. потребители;

3. устройства для передачи электрической энергии.

В источниках электрической энергии (генераторах, аккумулято­рах, солнечных батареях, термоэлементах и др.) происходит пре­образование различных видов энергии в электрическую.

В потребителях происходит обратный процесс, т. е. электриче­ская энергия преобразуется в механическую, тепловую, световую и другие виды энергии.

Провода – служат для передачи и распределения электрической энергии, для соединения элементов цепи

Все основные элементы электрической цепи обладают электри­ческим сопротивлением.

Кроме основных элементов в электрическую цепь входят вспомогательные элементы для:

1. управления (рубильники, переключатели, контакторы и т.д.)

2. защиты (реле, предохранители)

3. регулирования (реостаты, стабилизаторы тока и напряжения)

4. контроля (амперметры, вольтметры)

Схема электрической цепи– это графическое изображение цепи, содержащее условные обозначения её элементов, показывающее соединения этих элементов.

Наименование электрической схемы	Обозначение
Резистор нерегулируемый
Резистор регулируемый
Конденсатор
Катушка индуктивности
Источник
Амперметр, вольтметр
Провод, провода, пересекающиеся несоединённые, провода соединённые
Предохранитель плавкий

Схема электрической цепи показана на рис. 2.1.

В электрической цепи различают два участка: внутренний и внешний. Источник является внутренним участком электриче­ской цепи. Все остальные элементы относятся к внешнему участ­ку электрической цепи.