Файл: 1. Электрическая цепь, её основные элементы и условные обозначения. Классификация электрических цепей.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.05.2024
Просмотров: 20
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Контрольные вопросы
1. Электрическая цепь, её основные элементы и условные обозначения. Классификация электрических цепей.
Электрическая цепь – совокупность устройств (элементов), предназначенных для направленного движения электрических зарядов (электрического тока) и связанных с ним электромагнитных процессов.
Все элементы электрических цепей можно разделить на активные и пассивные. Активные элементы цепи – это те элементы, которые индуцируют ЭДС. К ним относятся источники тока, аккумуляторы, электродвигатели. Пассивные элементы – соединительные провода и электроприемники.
2. Закон Ома для участка цепи и для полной цепи.
Cила тока I на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению R.
Сила тока в полной цепи пропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника.
3. Включение амперметра, вольтметра и ваттметра в электрическую цепь.
Амперметр включается в электрическую цепь последовательно с тем элементом цепи, силу тока в котором необходимо измерить.
Вольтметр подключается параллельно участку цепи, на котором будет измеряться напряжение; соблюдать полярность: + вольтметра на + источника,а "минус" вольтметра - на "минус" источника.
Ваттметры и счетчики, как имеющие две обмотки (токовую и напряжения), включают последовательно – параллельно.
4. Преобразование электрической энергии в другие виды энергии. Расчет мощности и энергии электрической цепи.
Преобразование электрической энергии в другие виды энергии, в основном используемые в производстве и быту, осуществляется электротехническими устройствами, принцип действия которых основан на способности электрического тока при прохождении через резистивные и реактивные элементы, через воздух и газы при определенных условиях, преобразовываться в тепловую, световую, звуковую и другие виды энергии, а также в электромагнитную энергию (создавать магнитное и электрическое поля).
Энергия источника определяется выражением: Wист=Eq=EIt= (U0+U)It;
Энергия источника (полезная), которая расходуется на потребителе: W=UIt;
Энергия источника (потери), которая расходуется на внутреннем сопротивлении источника: W=U0It;
Преобразование электрической энергии в другие виды энергий происходит с определенной скоростью. Эта скорость определяет электрическую мощность элементов электрической цепи:
5. Соединение резисторов: последовательно, параллельно и смешанное. Расчет эквивалентного сопротивления.
При последовательном соединении нескольких резисторов конец первого резистора соединяют с началом второго, конец второго — с началом третьего и т. д. При таком соединении по всем элементам последовательной цепи проходит один и тот же ток I.
При параллельном соединении нескольких приемников они включаются между двумя точками электрической цепи, образуя параллельные ветви. При параллельном соединении ко всем резисторам приложено одинаковое напряжение U.
Смешанным соединением называется такое соединение, при котором часть резисторов включается последовательно, а часть — параллельно.
Эквивалентное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений последовательно включенных резисторов: R экв = R 1 + R 2 + R 3. Эквивалентным называется такое сопротивление, которое будучи включенным вместо данных резисторов, не изменяет режима работы электрической цепи.
6. Первый и второй законы Кирхгофа. Расчет сложных электрических цепей различными методами.
Первое правило Кирхгофа (правило токов Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма токов ветвей, сходящихся в каждом узле любой цепи, равна нулю.
Второе правило Кирхгофа (правило напряжений Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма напряжений на резистивных элементах замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС, входящих в этот контур.
Метод непосредственного применения законов Кирхгофа
Метод заключается в составлении системы уравнений с применением первого и второго законов Кирхгофа для заданной электрической цени, решение которой позволяет определить токи всех ветвей цепию.
Метод контурных токов
По этому методу в каждом независимом контуре схемы вместо действительных токов в ветвях вводят условный контурный ток. Действительный ток в любой ветви, принадлежащей только одному контуру, численно равен контурному току. Действительный ток в любой ветви, принадлежащей нескольким контурам равен алгебраической сумме контурных токов, проходящих через эту ветвь.
Метод узловых потенциалов
Потенциал любой точки электрической цепи определяется напряжением между данной точкой и точкой цепи с потенциалом равным нулю.
7. Магнитное поле электрического тока. Индукция магнитного поля как его силовая характеристика. Способы изменения магнитной индукции. Магнитный поток, потокосцепление.
Магни́тное по́ле — поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения; магнитная составляющая электромагнитного поля.
Магнитная индукция — это векторная физическая величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля, численно равная отношению модуля силы, с которой магнитное поле действует на расположенный перпендикулярно магнитным линиям проводник с током, к силе тока в проводнике и его длине.
Магнитный поток может изменяться при изменении: 1) магнитной индукции; 2) площади контура; 3) угла, т.е. ориентации контура в магнитном поле.
При изменении магнитного потока через замкнутый контур в этом контуре возникает индукционный ток. Протекание тока возможно в том случае, если на свободные заряды действуют сторонние силы. Следовательно, при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную замкнутым контуром, в этом контуре возникают сторонние силы, характеризуемые ЭДС, называемой ЭДС индукции.
Потокосцепле́ние (полный магнитный поток) — физическая величина, представляющая собой суммарный магнитный поток, сцепляющийся со всеми витками катушки индуктивности.
8. Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца как закон сохранения энергии в применении к электромагнитным явлениям.
Электромагнитная индукция – это явление возникновения тока в замкнутом проводнике при прохождении через него магнитного потока, изменяющегося со временем.
Правило Ленца имеет глубокий физический смысл – оно выражает закон сохранения энергии: если магнитное поле через контур увеличивается, то ток в контуре направлен так, что его магнитное поле направлено против внешнего, а если внешнее магнитное поле через контур уменьшается, то ток направлен так, что его магнитное поле поддерживает это убывающее магнитное поле.
9. Преобразование механической энергии в электрическую и наоборот электрической энергии в механическую. Принцип действия генератора и электродвигателя.
Преобразование электрической энергии в механическую. При пропускании электрического тока одного направления через прямолинейный проводник, расположенный в однородном магнитном поле, возникает электромагнитная сила, под действием которой проводник перемещается в магнитном поле с линейной скоростью V. Направление движения проводника совпадает с направлением действия электромагнитной силы и определяется по правилу левой руки. Во время движения проводника в нем индуктируется э д. с, направленная встречно напряжению U источника электроэнергии. Часть этого напряжения затрачивается на внутреннем сопротивлении проводника R.
Таким образом, электрическая мощность в проводнике, преобразуется в механическую и частично расходуется на тепловые потери проводника Именно на этом принципе основана работа электродвигателей.
Принцип действия электродвигателя заключается в возвратно-поступательном движении ротора, которое возможно из-за электромагнитного поля, создаваемого статором с незамкнутой системой магнитопроводов. В самой конструкции при работе генерируется движущееся магнитное поле, которое воздействует на обмотку якоря с коллекторно-щеточным устройством. Возникающее поле смещает ротор только в линейном направлении, без придания ему вращения.
Принцип действия генератора основан на законе электромагнитной индукции — индуцировании электродвижущей силы в прямоугольном контуре (проволочной рамке), находящейся в однородном вращающемся магнитном поле.
10. Явление самоиндукции и взаимоиндукции и его применение. ЭДС самоиндукции. Меры борьбы с вредными последствиями явлений самоиндукции. Экранирование.
Взаимоиндукция (взаимная индукция) — возникновение электродвижущей силы (ЭДС индукции) в одном проводнике вследствие изменения силы тока в другом проводнике или вследствие изменения взаимного расположения проводников. Взаимоиндукция — частный случай более общего явления — электромагнитной индукции.
Самоиндукция — это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре [1] при изменении протекающего через контур тока.
Для подавления ЭДС самоиндукции и предотвращения выхода из строя оборудования необходимо принимать специальные меры. Для подавления пиков напряжения на катушке во время выключения, необходимо параллельно катушке включить в схему диод (для постоянного напряжения) или варистор (для переменного напряжения). ЭДС самоиндукции будет ограничиваться этими элементами, тем самым они будут обеспечивать защиту схемы.
Экранирование магнитного поля – это совокупность способов снижения напряженности постоянного или переменного поля в определенной области пространства. Магнитное поле, в отличие от электрического, полностью ослабить нельзя.
11. Переменный ток, определение. Принцип получения синусоидальной ЭДС.
Переменный ток – это периодические изменения силы тока и напряжения в электрической цепи, происходящие под действием переменной ЭДС от внешнего источника. Переменный ток – это электрический ток, который изменяется с течением времени по гармоническому закону.
Синусоидальную ЭДС получают с помощью явления электромагнитной индукции. Рамку помещают в магнитное поле и равномерно вращают вокруг своей оси. Рамка пересекает магнитные линии и на ее концах наводится ЭДС электромагнитной индукции, которая изменяется по закону ω - у гол на который рамка поворачивается за 1с, называется угловой скоростью или угловой частотой. [ω]=с -1 (рад/с), где f - циклическая частота, Гц.
12. Основные параметры синусоидального напряжения: амплитуда, период, частота, фаза.
Период — время, в течение которого система, совершающая колебания, проходит через все промежуточные состояния и нале снова возвращается к исходному.