Вопросы для самопроверки по теме 1.1

1. Из каких элементов состоит электрическая цепь?

2. Что такое электрический ток и как определить положительное направление тока? Что такое ток проводимости и ток смещения?

3. Что такое ЭДС? Чем она отличается от напряжения по физическому смыслу и по величине? Как измерить ЭДС?

4. Сформулируйте закон Ома для участка цепи и для всей цепи.

5. От каких величин зависит сопротивление проводника?

6. Что такое удельное сопротивление и удельная проводимость и в каких единицах они измеряются?

7. Как изменяется сопротивление проводника с изменением температуры? Что характеризует температурный коэффициент сопротивления?

8. Что такое падение напряжения и чему оно равно?

9. Что такое холостой ход и короткое замыкание цепи?

10. Как получается и где применяется режим согласованной нагрузки и режим максимального КПД?

К. Чему равны электрическая работа и мощность на участке цепи? Как определить КПД источника?

12. Сформулируйте закон Джоуля—Ленца и приведите примеры практического применения преобразования электрической энергии в теп­ловую.

13. Напишите закон Ома для цепи с несколькими источниками ЭДС.

14. Как составляется баланс мощностей электрической цепи?

15. Как определить потенциалы точек и построить потенциальную диаграмму?

Тема 1.2 Расчет электрических цепей постоянного тока

Схема замещения электрической цепи, условное обозначение элементов цепи. Эквивалентные схемы источников энергии. Ветвь, узел, контур электрической цепи. Законы Кирхгофа. Последовательное, параллельное и смешанное соединение потребителей энергии. Расчет сложных цепей методом узловых и контурных уравнений Кирхгофа. Идея метода, критерий применяемости, методика решения. Метод контурных токов. Метод узлового напряжения. Метод эквивалентного генератора. Теорема об эквивалентном генераторе. Метод наложения.. Нелинейные электрические цепи и их расчет.

Методические указания к теме 1.2

Перед изучением данной темы необходимо повторить решение систем алгебраических уравнений. Надо иметь в виду, что все элементы цепей разделяются на активные и пассивные. Следует обратить внимание на эквивалентные схемы замещения источников энергии. Чаще всего реальный источник заменяется последовательным соединением идеального источника ЭДС и внутреннего сопротивления. Такая схема называется источником напряжения. Иногда полезно применить другую схему, состоящую из сопротивления, параллельно которому включен источник тока. Такая схема называется источником тока. Обе схемы замещения эквивалентны для внешних участков цепи и не эквивалентны в отношении мощности потерь внутри источника, поэтому они применяются только для расчета участков цепи, находящихся вне источников.

После твердого усвоения основных понятий и законов для цепей постоянного тока можно перейти к их расчету. Расчет электрической цепи сводится к нахождению в ней тока, напряжений на отдельных участках цепи, мощностей, вырабатываемых генераторами и потребляемых нагрузками. Нужно помнить, что цепи с одним источником удобнее рассчитывать, используя закон Ома, путем постепенного «свертывания» схемы. При этом нужно знать, что главным свойством последовательного соединения является равенство токов в элементах, включенных в одну неразветвленную цепь, а параллельного соединения — равенство напряжений на элементах, включенных между двумя узлами. Изучая расчет простых цепей, следует запомнить формулы для определения эквивалентного сопротивления при последовательном и параллельном соединении и уметь применять их для преобразования цепей.

Законы Кирхгофа позволяют рассчитать любую сложную линейную цепь. Поэтому очень важно научиться решать задачи по законам Кирхгофа. Следует четко уяснить, что первый закон Кирхгофа относится к узловой точке цепи, а второй — к замкнутому контуру. Необходимо обратить внима­

ние на правила составления уравнений по законам Кирхгофа и порядок составления независимых уравнений. Только после твердого усвоения расчета цепей по законам Кирхгофа можно переходить к другим методам расчета. Нужно усвоить преимущества и недостатки каждого метода расчета цепей и решить несколько задач для каждого метода, указанного в программе.

Вопросы для самопроверки по теме 1.2

1. Что понимают под источником тока и источником напряжения?

2. Что понимают под узловой точкой, ветвью и контуром электрической цепи?

3. Чему равно общее сопротивление при последовательном и парал­лельном соединении нескольких сопротивлений?

4. Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа.

5. Какой порядок следует соблюдать при составлении уравнений по законам Кирхгофа?

6. Сколько независимых уравнений необходимо иметь для решения задачи с помощью законов Кирхгофа? Сколько уравнений нужно составить по первому закону Кирхгофа?

7. Какое преимущество дает метод контурных токов?

8. Когда применяется метод наложения?

9. В каких случаях выгодно использовать метод узлового напряжения?

10. Напишите формулу узлового напряжения. Как учитывается на­правление ЭДС источников а формуле узлового напряжения?

11. В чем сущность метода преобразования?

12. Что называется пассивным и активным четырехполюсником?

13. Какие цепи называются линейными и какие нелинейными?

14. Как графически рассчитать электрическую цепь, содержащую по­следовательное или параллельное соединение нелинейных элементов?

15. Как произвести графический расчет цепи при последовательном соединении линейного и нелинейного элементов?