групп СВ110. B - 81204 Преподаватель Шкитенков В.П.

групп СВ110.
Электротехника
Преподаватель Шкитенков В.П.
эл.адрес: (Schkitenkoff @yandex.ru).
Выполнить задание по карточкам
B - 81204
1. Перевести единицы измерения электрического тока 0,1мА в кА и
мкА.
1. 1кА , 10мкА.
2. 0,001кА , 1мкА.
3. 0,0000001кА , 100мкА.
4. 0,0001кА, 1000мкА.
2. Укажите единицы измерения: Заряда, эл тока,
1. Кл, А, В.
2. с, А, В.
3. В, А, Кл.
ЭДС.
4. кВ, А, кг.
3. Ёмкость аккумулятора 14,1Ач, через сколько времени он разрядится,
если лампы потребляют ток 0,3А
1. 47ч.
2. 4,23ч.
3. 8460мин.
4. 8460с.
5. 14,1ч.
4. За время 5мин через электродвигатель проходит 7500Кл
количество электричества. Чему равен ток?
1. 1500А.
2. 1,5кА.
3. 2,5кА
4. 25А.
5. 2,5А.
5. Сколько ампер-часов содержится в 90000Кл «заряда».
1. 25Ач.
2. 1500Ач.
3. 1,5кАч.
4. 2,5кАч.
5. 15Ач.
В – 12818.
1. Указать формулы расчёта сопротивления по размерам проводника
и электрической проводимости.
1. I = U/R. E =A/q. 2. I = E/R +r. U = IR. 3. R = U/I. G =I/U. 4. R = pl/S.
G = 1/R.
2. Перевести единицы измерения электрического сопротивления: 2 Ом.
в Мом и мкОм .
1. 0,000002Мом. 2мкОм. 2. 0,000002Мом. 2000000мкОм. 3. 0,002Мом
2000мкОм. 4. 2000000Мом. 0,0002мкОм.
3. Спираль электрической плиты из константановой проволоки длиной
28м и диаметром 0,4мм. Каково сопротивление спирали? p =0.5
1. 11Ом.
2. 35Ом. 3 350 Ом. 4. 1,1Ом. 5. 110 Ом.
4. Каково сопротивление алюминиевого провода p =0.03 Ом сечением
2,5мм и длиной 300м ?
1. 3,6Ом. 2. 6,41Ом. 3. 64Ом. 4. 36Ом. 5. 2,5Ом.
5. Длину и диаметр проводника увеличили в два раза. Как изменится
его проводимость?
1. Не изменится. 2.Уменьшится в 4 раза. 3. Увеличится в 2 раза.
4. Уменьшится в 2 раза. 5. Увеличится в 4 раза.
B - 81204
1. Перевести единицы измерения электрического тока 0,1мА в кА и
мкА.
1. 1кА , 10мкА.
2. 0,001кА , 1мкА.
3. 0,0000001кА , 100мкА.
4. 0,0001кА, 1000мкА.
2. Укажите единицы измерения: Заряда, эл тока,
1. Кл, А, В.
2. с, А, В.
3. В, А, Кл.
ЭДС.
4. кВ, А, кг.
3. Ёмкость аккумулятора 14,1Ач, через сколько времени он разрядится,
если лампы потребляют ток 0,3А
1. 47ч.
2. 4,23ч.
3. 8460мин.
4. 8460с.
5. 14,1ч.
4. За время 5мин через электродвигатель проходит 7500Кл
количество электричества. Чему равен ток?
1. 1500А.
2. 1,5кА.
3. 2,5кА
4. 25А.
5. 2,5А.
5. Сколько ампер-часов содержится в 90000Кл «заряда».
1. 25Ач.
2. 1500Ач.
3. 1,5кАч.
4. 2,5кАч.
5. 15Ач.
В – 12818.
1. Указать формулы расчёта сопротивления по размерам проводника
и электрической проводимости.
1. I = U/R. E =A/q. 2. I = E/R +r. U = IR. 3. R = U/I. G =I/U. 4. R = pl/S.
G = 1/R.
2. Перевести единицы измерения электрического сопротивления: 2 Ом.
в Мом и мкОм .
1. 0,000002Мом. 2мкОм. 2. 0,000002Мом. 2000000мкОм. 3. 0,002Мом
2000мкОм. 4. 2000000Мом. 0,0002мкОм.
3. Спираль электрической плиты из константановой проволоки длиной
28м и диаметром 0,4мм. Каково сопротивление спирали? p =0.5
1. 11Ом.
2. 35Ом. 3 350 Ом. 4. 1,1Ом. 5. 110 Ом.
4. Каково сопротивление алюминиевого провода p =0.03 Ом сечением
2,5мм и длиной 300м ?
1. 3,6Ом. 2. 6,41Ом. 3. 64Ом. 4. 36Ом. 5. 2,5Ом.
5. Длину и диаметр проводника увеличили в два раза. Как изменится
его проводимость?
1. Не изменится. 2.Уменьшится в 4 раза. 3. Увеличится в 2 раза.
4. Уменьшится в 2 раза. 5. Увеличится в 4 раза.
7. Закон Ома
Немецкий физик Г. Ом в 1826 году экспериментально установил, что сила тока I, текущего по
однородному металлическому проводнику (т. е. проводнику, в котором не действуют сторонние
силы), пропорциональна напряжению U на концах проводника:
где R = const.
Величину R принято называть электрическим сопротивлением. Проводник, обладающий
электрическим сопротивлением, называется резистором. Данное соотношение выражает закон
Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна
приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.
В СИ единицей электрического сопротивления проводников служит ом (Ом). Сопротивлением в
1 Ом обладает такой участок цепи, в котором при напряжении 1 В возникает ток силой 1 А.
Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными.
Для участка цепи, содержащего ЭДС, закон Ома записывается в следующей форме:
IR = U12 = φ1 – φ2 + = Δφ12 + .
Это соотношение принято называть обобщенным законом Ома или законом Ома для
неоднородного участка цепи.
Эта формула выражет закон Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи равна
электродвижущей силе источника, деленной на сумму сопротивлений однородного и
неоднородного участков цепи.
9. Первый закон Кирхгофа
Законы Кирхгофа являются одной из форм закона сохранения энергии и потому относятся к
фундаментальным законам природы.
Первый закон Кирхгофа является следствием принципа непрерывности электрического тока, в
соответствии с которым суммарный поток зарядов через любую замкнутую поверхность равен
нулю, т.е. количество зарядов выходящих через эту поверхность должно быть равно количеству
входящих зарядов. Основание этого принципа очевидно, т.к. при нарушении его электрические
заряды внутри поверхности должны были бы либо исчезать, либо возникать без видимых причин.
Если заряды перемещаются внутри проводников, то они образуют в них электрический ток.
Величина электрического тока может измениться только в узле цепи, т.к. связи считаются
идеальными проводниками. Поэтому, если окружить узел произвольной поверхностью s (рис. 1),
то потоки зарядов через эту поверхность будут тождественны токам в проводниках образующих
узел и
суммарный ток в узле должен быть равным нулю.
Для математической записи этого закона нужно принять систему обозначений направлений
токов по отношению к рассматриваемому узлу. Можно считать токи направленные к узлу
положительными, а от узла отрицательными. Тогда для узла рис. 1 уравнение Кирхгофа будет
иметь вид I3+I4-I1-I2 = 0 или I3+I4=I1+I2 .
Обобщая сказанное на произвольное число ветвей сходящихся в узле, можно сформулировать
первый закон Кирхгофа следующим образом:

алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю
(
1)
или

в любом узле сумма токов направленных к узлу равна сумме токов направленных от узла
, где p+q=n.
(
2)
11. Второй закон Кирхгофа
Второй закон Кирхгофа связан с понятием потенциала электрического поля, как работы,
совершаемой при перемещении единичного точечного заряда в пространстве. Если такое
перемещение совершается по замкнутому контуру, то суммарная работа при возвращении в
исходную точку будет равна нулю. В противном случае путем обхода контура можно было бы
получать положительную энергию, нарушая закон ее сохранения.
Каждый узел или точка электрической цепи обладает собственным потенциалом и, перемещаясь
вдоль замкнутого контура, мы совершаем работу, которая при возврате в исходную точку будет
равна нулю. Это свойство потенциального электрического поля и описывает второй закон
Кирхгофа в применении к электрической цепи.
Он также как и первый закон формулируется в двух вариантах, связанных с тем, что падение
напряжения на источнике ЭДС численно равно электродвижущей силе, но имеет
противоположный знак. Поэтому, если какая либо ветвь содержит сопротивление и источник
ЭДС, направление которой согласно с направлением тока, то при обходе контура эти два
слагаемых падения напряжения будут учитываться с разными знаками. Если же падение
напряжения на источнике ЭДС учесть в другой части уравнения, то его знак будет соответствовать
знаку напряжения на сопротивлении.
Сформулируем оба варианта второго закона Кирхгофа, т.к. они принципиально равноценны:

алгебраическая сумма падений напряжения вдоль любого замкнутого контура
электрической цепи равна нулю
Примечание: знак + выбирается перед падением напряжения на резисторе, если направление
протекания тока через него и направление обхода контура совпадают; для падений напряжения на
источниках ЭДС знак + выбирается, если направление обхода контура и направление действия
ЭДС встречны независимо от направления протекания тока;

алгебраическая сумма ЭДС вдоль любого замкнутого контура равна алгебраической сумме
падений напряжения на резисторах в этом контуре
Примечание: знак + для ЭДС выбирается в том случае, если направление ее действия совпадает
с направлением обхода контура, а для напряжений на резисторах знак + выбирается, если в них
совпадают направление протекания тока и направление обхода.
Здесь также как и в первом законе оба варианта корректны, но на практике удобнее
использовать второй вариант, т.к. в нем проще определить знаки слагаемых.
10. Параллельное и смешанное соединение проводников
Последовательное и параллельное соединение в электротехнике — два основных способа соединения
элементов электрической цепи. При последовательном соединении все элементы связаны друг с другом
так, что включающий их участок цепи не имеет ни одного узла. При параллельном соединении все
входящие в цепь элементы объединены двумя узлами и не имеют связей с другими узлами.
Параллельное соединение
Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединенных
проводниках: I = I1 + I2
Напряжение на участках цепи АВ и на концах всех параллельно соединенных проводников одно и то же:
U = U1 = U2
Записывая на основании закона Ома
где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим
При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна
сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.
Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.
Смешанным соединением проводников называется такое соединение, где имеются и последовательное и
параллельное соединения отдельных проводников.
13. Работа и мощность электрического тока
Способность тела производить работу называется энергию тела. Например, поднятый на высоту какойлибо груз обладает некоторым запасом энергии и при падении производит работу. Энергия тела тем
больше, чем большую работу может произвести это тело при своем движении. Энергия не исчезает, а
переходит из одной формы в другую. Например, электрическая энергия может быть превращена в
механическую, тепловую, химическую, механическая — в электрическую и т. д.
Для переноса зарядов в замкнутой цепи источник электрической энергии затрачивает известную
энергию, равную произведению э. д. с. источника на количество электричества, перенесенного через эту
цепь, т. е. EQ.
Однако не вся эта энергия является полезной, т. е. не вся работа, произведенная источником
энергии, сообщается приемнику энергии, так как часть ее расходуется на преодоление внутреннего
сопротивления источника и проводов. Таким образом, источник энергии производит полезную работу,
равную
где U — напряжение на зажимах приемника.
Так как количество электричества равно произведению силы! тока в цепи на время его прохождения:
формулу работы можно представить в следующем виде
т. е. электрическая энергия или работа есть произведение напряжения, силы тока в цепи и времени его
прохождения.
Если же выразить напряжение на зажимах участка цепи как произведение силы тока на сопротивление
этого участка, т. е.
то формулу работы можно записать и таким образом:
Однако ни одна из указанных формул не определяет размеров генератора электрической энергии, от
которого получена эта работа, так как и большой и малый генераторы могут дать
одинаковую работу, но в различные промежутки времени. Поэтому размеры генератора
определяются не выполненной работой, а его мощностью. Это относится к любому электротехническому
аппарату и машине, хотя бы они были не поставляющими, а потребляющими электрическую энергию
(например, электродвигатели, электрические лампы, нагревательные приборы и т. д.).
Мощностью называется работа, производимая (или потребляемая) в одну секунду. Мощность
выражается следующими формулами:
Если в формулах работы и мощности напряжение выражено в вольтах, сила тока — в амперах,
сопротивление — в омах и время — в секундах, то работа выражается в ньютон-метрах или в ватт-секундах (
), т. е. в джоулях (дж), а мощность — в ваттах (вт). Для измерения малых мощностей
применяют единицу, в тысячу раз меньшую одного ватта, называемую милливаттом (мвт); 1 вт = 1000
мвт. Для выражения больших мощностей применяют единицу, в тысячу раз большую ватта, называемую
киловаттом (квт); 1 квт =1000 вт.
Так как джоуль является малой единицей, то работа обычно .выражается в более крупных единицах:
ватт-часах (
), гектоватт-часах (
) и киловатт-часах (
). Соотношение между этими
единицами и джоулем следующее: 1
= 3600 дж; 1
=100
;1
= 1000
.
Из формулы P=UI следует, что при очень малом внешнем сопротивлении r сила тока в цепи велика, а
напряжение на зажимах генератора при этом мало. При сопротивлении внешней цепи r, равном нулю,
напряжение на зажимах генератора U также равно нулю. Следовательно, и мощность Р, отдаваемая во
внешнюю цепь, равна нулю.
При очень большом внешнем сопротивлении (когда внешняя цепь разомкнута, сопротивление ее
составляет бесконечно большую величину) сила тока в цепи равна нулю. Мощность, отдаваемая во
внешнюю цепь, и в этом случае равна нулю.
Таким образом, с увеличением сопротивления внешней цепи мощность сначала возрастает от нуля до
какой-то наибольшей (максимальной) величины, а затем убывает до нуля.
Определим сопротивление внешней цепи r, при котором источник энергии отдает в нагрузку
наибольшую мощность:
так как
источника энергии, r0 – его внутреннее сопротивление, U – напряжение на его зажимах при нагрузке.
Разделив обе части выражения мощности на r0, получим.
Вычтем из правой части этого равенства
и прибавим к ней величину:
.
Очевидно, что наибольшей величина (или мощность Р, так как r0 постоянно) будет в том случае, когда
вычитаемое правой части этого равенства равно нулю, т. е
Если полученное выражение сравнить с формулой
-то окажется, что для получения
наибольшей мощности во внешней цепи необходимо, чтбы 2r 0 = r 0 + r или r = r 0.
Таким образом, для получения наибольшей мощности во внешней цепи сопротивление последней должно
быть равно внутреннему сопротивлению генератора.
11. Второй закон Кирхгофа
Второй закон Кирхгофа связан с понятием потенциала электрического поля, как работы, совершаемой
при перемещении единичного точечного заряда в пространстве. Если такое перемещение совершается по
замкнутому контуру, то суммарная работа при возвращении в исходную точку будет равна нулю. В
противном случае путем обхода контура можно было бы получать положительную энергию, нарушая закон
ее сохранения.
Каждый узел или точка электрической цепи обладает собственным потенциалом и, перемещаясь вдоль
замкнутого контура, мы совершаем работу, которая при возврате в исходную точку будет равна нулю. Это
свойство потенциального электрического поля и описывает второй закон Кирхгофа в применении к
электрической цепи.
Он также как и первый закон формулируется в двух вариантах, связанных с тем, что падение напряжения
на источнике ЭДС численно равно электродвижущей силе, но имеет противоположный знак. Поэтому, если
какая либо ветвь содержит сопротивление и источник ЭДС, направление которой согласно с направлением
тока, то при обходе контура эти два слагаемых падения напряжения будут учитываться с разными знаками.
Если же падение напряжения на источнике ЭДС учесть в другой части уравнения, то его знак будет
соответствовать знаку напряжения на сопротивлении.
Сформулируем оба варианта второго закона Кирхгофа, т.к. они принципиально равноценны:

алгебраическая сумма падений напряжения вдоль любого замкнутого контура электрической цепи
равна нулю
Примечание: знак + выбирается перед падением напряжения на резисторе, если направление протекания
тока через него и направление обхода контура совпадают; для падений напряжения на источниках ЭДС
знак + выбирается, если направление обхода контура и направление действия ЭДС встречны независимо от
направления протекания тока;

алгебраическая сумма ЭДС вдоль любого замкнутого контура равна алгебраической сумме падений
напряжения на резисторах в этом контуре
Примечание: знак + для ЭДС выбирается в том случае, если направление ее действия совпадает с
направлением обхода контура, а для напряжений на резисторах знак + выбирается, если в них совпадают
направление протекания тока и направление обхода.
Здесь также как и в первом законе оба варианта корректны, но на практике удобнее использовать второй
вариант, т.к. в нем проще определить знаки слагаемых.
14. Закон Джоуля - Ленца
Закон Джоуля-Ленца определяет меру теплового действия электрического тока. Дело в том, что
электрический ток представляет собой перемещение заряда под действием электрического поля. Отсюда
следует, что электрическое поле совершает работу.
dA = U dq = IU dt
Заметим, что IU = P, т.е. мощность, значит
P = dA/dt
Теперь давайте подумаем. Если электрическое поле совершает работу и ток может обладать мощностью,
то должна выделяться энергия. Каким образом и куда эта энергия уходит.
Оказывается, если ток проходит по неподвижному металлическому проводнику, то вся работа тока идет
на нагревание этого проводника.
dQ = dA
Другими словами, энергия переходит в другое качество, в тепловую энергию.
Долго экспериментируя, независимо друг от друга Дж. Джоуль и Э. Х. Ленц пришли к единому выводу:
количество теплоты, выделяющейся током в проводнике равно работе электрического поля по
перемещению заряда за время t.
Q = Ut = I2rt
Это и есть закон Джоуля - Ленца.
Теперь посмотрим еще на один очень важный момент. Если выделить в проводнике элементарный
цилиндрический объем dV = dS dl (ось цилиндра совпадает с направлением тока), то его сопротивление
будет равно R = ρ dl/dS. Тогда, по закону Джоуля - Ленца
dQ = I2r dt = ρ dl/dS (jdS)2 dt = ρj2 dV dt
Количество теплоты, выделяющееся за единицу времени в единице объема, называется удельной
тепловой мощностью тока
w = ρj2
То же можно записать используя дифференциальную форму закона Ома
W = jE = γE2
Последние два выражения являются обобщенным выражением закона Джоуля - Ленца.
Единица измерения количества теплоты - Джоуль (Дж).
1 кал = 4,1868 Дж
1Дж = 0,24 кал
А - 69798
1. Определить действующее значение синусоидального напряжения и
мгновенное значение напряжения через 0,01сек. после начала
периода, если амплитуда напряжения 100В, частота 50Гц, а начальная фаза равна нулю.
1. 100В, 5В. 2. 0В, 0В.
3. 100В, 0В. 4. 141В, 0В.
5. 71В, 0В.
2. Напишите выражение для мгновенного значения напряжения, если
максимальное значение 110В, частота 50Гц, начальная фаза 90.
1. 220sin
2. 110sin
3. 220sin
4. 110sin
3. Э.Д.С., развиваемая генератором в каждый момент времени, выражается формулой 60sin «314t + п/2». Определить: начальную фазу
эдс, значение эдс при t = 0,02 сек.
1.
30В. 2.
15В.
3.
24В.
4.
60В.
5.
157В.
4. Переменный ток сети имеет частоту 500Гц. Чему равна длительность одного периода?
1. 50сек.
2. 0,002сек. 3. 0,02сек.
4. 2сек.
5. 0,2сек
5. В каких единицах системы СИ измеряются: частота переменного
тока, время?
1. В, сек.
2. рад / сек, сек.
3. Гц, сек.
4. Гц , рад / сек.