Тема 1.1 Электрическое поле.

Вариант 1

1. Электрическое поле. Понятие, термины, характеристики. Закон Кулона. Проводники и диэлектрики. Конденсатор. Соединения конденсаторов.

2. Изменение электрических величин. Способы и методы измерения. Электроизмерительные приборы.

3. 2.29

4. 3.10

5. 7.11

Вариант 2

1. Электрическая цепь постоянного тока. Определения, основные элементы цепи. Закон Ома участка цепи и полной цепи.

2. Трансформаторы. Назначение, применение, устройство, принцип действия.

3. 2.37

4. 3.13

5. 10.5

Вариант 3

1. Электрическая цепь постоянного тока. Законы Кирхгофа. Соединения резисторов. Методы расчета сложных цепей.

2. Электрические и магнитные элементы автоматики: датчики, реле, электромагниты. Назначение, устройство, принцип действия.

3. 2.60

4. 5.75

5. 8.16

Вариант 4

1. Магнитное поле. Характеристики магнитного поля. Ферромагнитные материалы. Циклическое перемагничивание, петля Гистерезиса.

2. Электрические машины переменного тока. Устройство и принцип действия асинхронного двигателя. Скольжение. Механическая характеристика двигателя. Регулирование частоты вращения ротора асинхронного двигателя.

3. 1.68

4. 5.8

5. 6.9

Вариант 5

1. Назначение и классификация электрических цепей. Выбор проводов и кабелей. Защитное заземление.

2. Электрические машины постоянного тока. Устройство, принцип действия генератора постоянного тока.

3. 1.44

4. 5.9

5. 10.19

Вариант 6

1. Электромагнитные силы. Закон Ампера Э.Д.С. электромагнитной индукции. Принцип Ленца.

2. Трансформаторы. Режимы работы трансформаторов. КПД трансформатора. Автотрансформатор; устройство, принцип действия, назначение автотрансформатора.

3. 1.56

4. 10.29

5. 5.21

Вариант 7

1. Переменный ток. Основные понятия, определения. Параметры переменного тока. Особенности электрических цепей переменного тока. Цепь с активным сопротивлением. Цепь катушкой индуктивности. Цепь с емкостью.

2. Электропривод. Режимы работы электродвигателей.

3. 1.57

4. 6.10

5. 7.13

Вариант 8

1. Однофазные электрические цепи. Цепь с активным сопротивлением и индуктивностью. Цепь с активным сопротивлением и емкостью. Цепь с сопротивлением, индуктивностью, емкостью.

2. Устройство и принцип действия синхронного генератора и синхронного двигателя.

3. 1.50

4. 6.55

5. 3.39

Вариант 9

1. Трехфазные электрические цепи. Соединение «звездой» и «треугольником». Мощность в трехфазных цепях.

2. Электрические машины постоянного тока. Принцип работы двигателя постоянного тока.

3. 2.42

4. 3.64

5. 8.9

Вариант 10

1. Электрические измерения. Погрешности измерительных приборов. Классификация измерительных приборов. Условные обозначения на шкале приборов.

2. Понятие резонанса. Резонанс напряжений в однофазных электрических цепях.

3. 1.64

4. 8.7

5. 5.74

Вопросы и задачи для самопроверки.

Раздел 1. Электротехника.

Тема 1.1 Электрическое поле.

1. Изобразите картину электрического поля положительного точечного заряда. В каком направлении станет перемещаться пробный отрицательный заряд, помещенный в такое поле?

2. Что такое напряженность электрического поля? Имеет ли эта величина направление?

3. В каких единицах выражают напряженность электрического поля?

4. Что называют напряжением между двумя точками поля? Приведите связь между напряженностью поля и напряжением.

5. Каким зарядом обладает конденсатор емкостью 2 мкФ, если напряжение между его пластинами равно 100 В? Ответ: 0, 0002 Кл.

6. Напишите формулу для емкости плоского конденсатора. Как изменится его емкость, если одновременно уменьшить площадь пластин в 2 раза, а расстояние между ними в 3 раза? Ответ: увеличится в 1, 5 раза.

7. Определите энергию, запасенную в конденсаторе емкостью 10 мкФ при напряжении на пластинах 100 В. Ответ: 0, 05 Дж.

8. Три конденсатора емкостью 3, 6 и 2 мкФ соединили сначала параллельно, а затем последовательно. Во сколько раз изменилась их общая емкость? Ответ: в 11 раз.

9. Поясните явление поляризации диэлектрика. Почему поляризованные атомы ослабляют внешнее поле?

10. Перечислите основные типы диэлектриков: газообразных, жидких и твердых. Какие из них используются в электрических аппаратах и электрических машинах?

Литература. [ 1] гл. 1; [2] гл.1.

Тема 1.2 Электрические цепи постоянного тока.

1. Что называют электрическим током?

2. Приведите примеры источников электрического тока, в которых механическая и химическая энергия превращается в электрическую.

3. Напишите формулы закона Ома для всей цепи и для участка цепи, объясните названия и размерности величин, входящих в эти формулы. Каково различие между ЭДС и напряжением на зажимах источника электрической энергии?

4. Поясните, что называется электрической цепью и из каких элементов она состоит.

5. Напишите формулы для определения сопротивления проводника через его удельное сопротивление и его электрическую проводимость.

6. Дайте определение ЭДС источника, напряжения на зажимах и внутреннего падения напряжения. Чему равны эти величины, если в цепи проходит ток 2А через внутреннее сопротивление 0, 5 Ом и внешнее сопротивление 9, 5 Ом? Ответ: 20 В, 19 В, 1 В.

7. Напишите формулы для определения мощности, теряемой в резисторе сопротивлением R, через квадрат тока и сопротивление; квадрат напряжения и сопротивления; так и напряжение.

8. Выведите формулы для определения общего сопротивления цепи в двух случаях: а) последовательно включены резисторы R1, R2, R3, R4

б) параллельно включены резисторы R1, R2, R3, R4.

9. Последовательно включены три резистора: R1 = 10 Ом, R2 = 15 Ом, R3 = 6 Ом. Чему равно общее сопротивление цепи? Какое падение напряжение будет на R3, если к цепи приложено напряжение 62 В? Ответ: 31 Ом, 12 В.

10. Резисторы, указанные в предыдущем вопросе, соединили параллельно и включили в цепь с напряжением 60В. Чему равно общее сопротивление цепи и ток во втором резисторе? Ответ: 3 Ом; 4 А.

11. Как формулируются первый и второй законы Кирхгофа?

12. Какую цепь называют сложной? Сложная цепь содержит 4 узла и 5 ветвей. Сколько уравнений для ее расчета нужно написать на основании первого и второго законов Кирхгофа? Ответ: 3 по первому и 2 по второму законам Кирхгофа.

Литература. [1] гл.2; [2] гл. 2

Тема 1.3 Электромагнетизм.

1. Что называется магнитным полем?

2. Приведите определения основных магнитных величин и их единиц измерения: индукции, магнитного потока, напряженности, абсолютной магнитной проницаемости.

3. Определите магнитный поток в магнитопроводе, поперечное сечение которого равно 0, 0002 кв.м., магнитная индукция 0, 8 Тл. Ответ 0, 00016 Вб.

4. Напишите формулу, связывающую магнитную

индукцию, напряженность и абсолютную магнитную проницаемость.

5. Оп ределите индукцию магнитного поля, если на помещенный в поле проводник длиной 1 м с сопротивлением 10 Ом, присоединенный к источнику с напряжением на зажимах 50 В, действует сила 0, 5Н. Ответ: 0, 1 Тл.

6. Что такое ферромагнетики и какие материалы к ним относятся?

7. В чем сущность магнитного гистерезиса.

8. Как определить значение и направление э.д.с., наведенной в проводнике, движущемся в магнитном поле?

9. Сформулируйте закон Ленца?

10. Выведите формулу для определения э.д.с. в контуре при его перемещении в магнитном поле. О чем говорит знак минус в этой формуле?

Литература. [1] гл.3; [2] гл.3.

Тема 1.4 Однофазные электрические цепи постоянного тока.

1. Что называют мгновенным, амплитудным и действующим значениями переменного тока и напряжения?

2. Выражения для мгновенных значений тока и напряжения имеют вид: i=14, 2 sin(wt + п/2); u=169 sin(wt + п/2). Определите показания амперметра и вольтметра. Ответ: 10 А, 120 В.

3. Что называют начальным фазовым углом и углом сдвига фаз?

4. Как определить, какая из синусоидальных величин опережает по фазе другую?

5. Начертите графики тока, напряжения, мощности и векторную диаграмму для цепи с активным сопротивлением.Какой вид имеет закон Ома для такой цепи?

6. То же для цепи с индуктивностью.

7. То же для цепи с емкостью.

8. То же для неразветвленной цепи с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью

9. Начертите треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей для неразветвленной цепи с R, L, C.

10.В чем заключается явление резонанса напряжений? Его последствия.

Литература.[1] гл.4; 5; [2] гл.4.

Тема 1.7 Трансформаторы.

1. Поясните роль трансформатора в энергетической системе при передаче и распределении электрической энергии.Укажите назначение и устройство основных элементов трансформатора.

2. Поясните принцип действия трансформатора. Почему магнитопровод д.б. изготовлен из ферромагнитного материала?

3. Какие магнитные потоки имеют место в трансформаторе при нагрузке? Какие э.д.с. в обмотках они наводят?

4. Что называется коэффициентом трансформации трансформатора и как его можно определить?

5. Выведите формулу для определения э.д.с., наводимых в обмотках трансформатора. Почему в формулу должна входить частота тока?

6. Режимы работы трансформатора. В каком из них определяются потери в стали сердечника трансформатора?

7. Определите коэффициент трансформации однофазного трансформатора, если амплитуда магнитной индукции в нем В=0, 8 Тл; сечение магнитопровода S= 11, 5 см.кв., число витков вторичной обмотки w2=18. Трансформатор включен в сеть с напряжением U1=220В и частотой тока f= 50 Гц. Ответ: 60.

8. Напишите формулу для определения к.п.д. трансформатора при любой нагрузке. Как изменится к.п.д. при повреждении изоляции пластин магнитопровода?

Поясните принцип действия и область применения автотрансформатора.

Литература.[1] гл.7; [2] гл.7.

Литература

1. Данилов И.А., Иванов П.М. «Общая электротехника с основами электроники» - М., «Высшая школа», 2000.

2. Евдокимов Ф.Е. «Общая электротехника» - М., «Высшая школа», 1987.

3. Федотов В.И. «Основы электроники» - М., «Высшая школа», 1990.

4. Березкина Т.Ф., Гусев Н.Г., Масленников В.В. «Задачник по общей электротехнике и основам электроники» - М., 1983.

Дополнительная литература

1. Ломоносов В.Ю., Поливанов К.М., Михайлов О.П. «Электротехника» - М., Энергоатомиздат, 1990.

2. Попов В.С., Николаев С.А. «Общая электротехника с основами электроники» - М., «Энергия», 1977.

3. Маклашевский С.П. «Промышленная электроника» - М., «Высшая школа», 1973.

Нулевой вариант

Задача 5.7

По резистору сопротивлением R=20 Ом проходит ток i=0, 75sin ω t ( A). Определить мощность, амплитудное и действующие значения падения напряжения на резисторе, записать выражение мгновенного значения этого напряжения и построить векторную диаграмму токов и напряжения для t=0.

Дано: Решение:

R=20 Ом =0, 75 A

i= 0, 75sin ω t (A) Находим действующее значение тока

P=? -? -? I=0, 707* =0, 707*0, 75=0, 53 A

Находим амплитудное значение напряжения на резисторе = *R=0, 75*20=15 В

Находим действующее значение напряжения на резисторе по закону Ома

=I*R=0, 53*20=10, 6 В

Находим мощность: P= I=10, 6*0, 53=5, 6 Вт

Строим векторную диаграмму

Задача 1.53

Общая ёмкость трёх последовательно соединённых конденсаторов С=0, 08 мкФ. Определить ёмкость одного из конденсаторов, если ёмкость =0, 2 мкФ, =, 04 мкФ. Определить их эквивалентную ёмкость при параллельном соединении конденсаторов.