Государственное бюджетное профессиональное

образовательное учреждение

«Курганский промышленный техникум»


КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине «Электротехника»

Вариант № 10

Выполнил студент гр. 220________ Найданов Ю.Н.

Преподаватель ________ Варлакова М.Л.

Оценка __________________

г. Курган, 2022 г.
Содержание

Введение

1 Теоретические вопросы контрольного задания

1.1 Конденсаторы (определение, назначение): электрическая емкость

1.2 Определение э.д.с. самоиндукции

1.3 Мощности в цепи переменного тока

1.4 Мощность трехфазной системы, измерение активной мощности в симметричной трехфазной системе.

2 Практические задания

2.1 Задача на закон Ома для участка цепи

2.2 Задача на закон Ома для полной цепи

2. 3 Задача на первый закон Кирхгофа

2. 4 Задача на расчёт сопротивления проводника

Список использованных источников
Введение
Электротехника как наука является областью знаний, в которой рассматриваются электрические и магнитные явления и их практическое использование. На базе электротехники начали развиваться электроника, радиотехника, электропривод и другие смежные науки.

Электрическая энергия применяется во всех областях человеческой деятельности. Производственные установки на предприятиях имеют в основном электрический привод, т.е. приводятся в действие электрическими двигателями. Для измерения электрических и неэлектрических величин широко применяются электрические приборы и устройства.

Непрерывно расширяющееся применение различных электротехнических и электронных устройств обусловливает необходимость знания специалистами всех областей науки, техники и производства основных понятий об электрических и электромагнитных явлениях и их практическом использовании.

Знание студентами данной дисциплины обеспечит их плодотворную деятельность в будущем как инженеров при современном состоянии энерговооруженности предприятий. В результате полученных знаний инженер неэлектротехнических специальностей должен уметь квалифицированно эксплуатировать электротехническое и электронное оборудование и электропривод, применяемые в условиях современного производства, знать пути и методы экономии электроэнергии.


1 Теоретические вопросы контрольного задания

1. 
   Конденсаторы (определение, назначение): электрическая емкость
   

При электризации двух проводников между ними появляется электрическое поле и возникает разность потенциалов (напряжение). С увеличением заряда проводников электрическое поле между ними усиливается.

В сильном электрическом поле возможен так называемый пробой диэлектрика: между проводниками проскакивает искра, и они разряжаются. Чем меньше увеличивается напряжение и соответственно напряжённость поля между проводниками с увеличением их зарядов, тем больший заряд можно на них накопить.

Напряжение U между двумя проводниками пропорционально электрическим зарядам, которые находятся на проводниках (на одном +q, а на другом -q). Действительно, если заряды удвоить, то напряжённость электрического поля станет в 2 раза больше, соответственно в 2 раза увеличится и работа, совершаемая полем при перемещении заряда из одной точки поля в другую, т. е. в 2 раза увеличится напряжение. Поэтому

Это позволяет ввести понятие электроёмкости двух проводников.

Электроёмкостью двух проводников называют отношение заряда одного из проводников к разности потенциалов между ними:

---

Электроёмкость уединённого проводника равна отношению заряда проводника к его потенциалу, если все другие проводники бесконечно удалены и потенциал бесконечно удалённой точки равен нулю.

Чем больше электроёмкость, тем больший заряд скапливается на проводниках при одном и том же напряжении. Обратим внимание, что сама электроёмкость не зависит ни от сообщённых проводникам зарядов, ни от возникающего между ними напряжения.

Единицей электроёмкости в СИ является фарад.

Из-за того что заряд в 1 Кл очень велик, ёмкость 1 Ф оказывается очень большой. Поэтому на практике часто используют доли этой единицы: микрофарад (мкФ) — 10^-6 Ф и пикофарад (пФ) — 10^-12 Ф.

Конденсатор представляет собой два проводника, разделённые слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.

Простейший плоский конденсатор состоит из двух одинаковых параллельных пластин, находящихся на малом расстоянии друг от друга (рис. 14.39).

Е сли заряды пластин одинаковы по модулю и противоположны по знаку, то силовые линии электрического поля начинаются на положительно заряженной обкладке конденсатора и оканчиваются на отрицательно заряженной. Поэтому почти всё электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора и однородно.

Для зарядки конденсатора нужно присоединить его обкладки к полюсам источника напряжения, например к полюсам батареи аккумуляторов. Можно также первую обкладку соединить с полюсом батареи, у которой другой полюс заземлён, а вторую обкладку конденсатора заземлить. Тогда на заземлённой обкладке останется заряд, противоположный по знаку и равный по модулю заряду незазем- лённой обкладки. Такой же по модулю заряд уйдёт в землю.

Заземление проводников — это соединение их с землёй (очень большим проводником) с помощью металлических листов в земле, водопроводных труб и т. д.

Под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из обкладок.
Электроёмкость конденсатора определяется формулой (14.22).

Электрические поля окружающих тел почти не проникают внутрь конденсатора и не влияют на разность потенциалов между его обкладками. Поэтому электроёмкость конденсатора практически не зависит от наличия вблизи него каких-либо других тел.

---

Электроёмкость плоского конденсатора. Геометрические характеристики плоского конденсатора полностью определяются площадью S его пластин и расстоянием d между ними. От этих величин и должна зависеть ёмкость плоского конденсатора.

Чем больше площадь пластин, тем больший заряд можно на них накопить: q S. Напряжение же между пластинами согласно формуле (14.21, с. 314) пропорционально расстоянию между ними. Поэтому ёмкость



Кроме того, ёмкость конденсатора зависит от свойств диэлектрика между пластинами. Так как диэлектрик ослабляет поле, то электроёмкость при наличии диэлектрика увеличивается:   где ε — диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

2. 
   Определение э.д.с. самоиндукции
   

Ос­но­вы элек­тро­ди­на­ми­ки были за­ло­же­ны Ам­пе­ром в 1820 году. Ра­бо­ты Ам­пе­ра вдох­но­ви­ли мно­гих ин­же­не­ров на кон­стру­и­ро­ва­ние раз­лич­ных тех­ни­че­ских устройств, таких как элек­тро­дви­га­тель (кон­струк­тор Б.С. Якоби), те­ле­граф (С. Морзе), элек­тро­маг­нит, кон­стру­и­ро­ва­ни­ем ко­то­ро­го за­ни­мал­ся из­вест­ный аме­ри­кан­ский уче­ный Генри.

Джо­зеф Генри про­сла­вил­ся бла­го­да­ря со­зда­нию серии уни­каль­ных мощ­ней­ших элек­тро­маг­ни­тов с подъ­ем­ной силой от 30 до 1500 кг при соб­ствен­ной массе маг­ни­та 10 кг. Со­зда­вая раз­лич­ные элек­тро­маг­ни­ты, в 1832 году уче­ный от­крыл новое яв­ле­ние в элек­тро­маг­не­тиз­ме – яв­ле­ние са­мо­ин­дук­ции.

Генри изоб­ре­тал плос­кие ка­туш­ки из по­ло­со­вой меди, с по­мо­щью ко­то­рых до­би­вал­ся си­ло­вых эф­фек­тов, вы­ра­жен­ных более ярко, чем при ис­поль­зо­ва­нии про­во­лоч­ных со­ле­но­и­дов. Уче­ный за­ме­тил, что при на­хож­де­нии в цепи мощ­ной ка­туш­ки ток в этой цепи до­сти­га­ет сво­е­го мак­си­маль­но­го зна­че­ния го­раз­до мед­лен­нее, чем без ка­туш­ки.

Опыт: На ри­сун­ке изоб­ра­же­на элек­три­че­ская схема экс­пе­ри­мен­таль­ной уста­нов­ки, на ос­но­ве ко­то­рой можно про­де­мон­стри­ро­вать яв­ле­ние са­мо­ин­дук­ции. Элек­три­че­ская цепь со­сто­ит из двух па­рал­лель­но со­еди­нен­ных лам­по­чек, под­клю­чен­ных через ключ к ис­точ­ни­ку по­сто­ян­но­го тока. По­сле­до­ва­тель­но с одной из лам­по­чек под­клю­че­на ка­туш­ка. После за­мы­ка­ния цепи видно, что лам­поч­ка, ко­то­рая со­еди­не­на по­сле­до­ва­тель­но с ка­туш­кой, за­го­ра­ет­ся мед­лен­нее, чем вто­рая лам­поч­ка.

---

При от­клю­че­нии ис­точ­ни­ка лам­поч­ка, под­клю­чен­ная по­сле­до­ва­тель­но с ка­туш­кой, гас­нет мед­лен­нее, чем вто­рая лам­поч­ка.

Рас­смот­рим про­цес­сы, про­ис­хо­дя­щие в дан­ной цепи при за­мы­ка­нии и раз­мы­ка­нии ключа.

1. За­мы­ка­ние ключа.

В цепи на­хо­дит­ся то­ко­про­во­дя­щий виток. Пусть ток в этом витке течет про­тив ча­со­вой стрел­ки. Тогда маг­нит­ное поле будет на­прав­ле­но вверх.



Таким об­ра­зом, виток ока­зы­ва­ет­ся в про­стран­стве соб­ствен­но­го маг­нит­но­го поля. При воз­рас­та­нии тока виток ока­жет­ся в про­стран­стве из­ме­ня­ю­ще­го­ся маг­нит­но­го поля соб­ствен­но­го тока. Если ток воз­рас­та­ет, то со­здан­ный этим током маг­нит­ный поток также воз­рас­та­ет. Как из­вест­но, при воз­рас­та­нии маг­нит­но­го по­то­ка, про­ни­зы­ва­ю­ще­го плос­кость кон­ту­ра, в этом кон­ту­ре воз­ни­ка­ет элек­тро­дви­жу­щая сила ин­дук­ции и, как след­ствие, ин­дук­ци­он­ный ток. По пра­ви­лу Ленца этот ток будет на­прав­лен таким об­ра­зом, чтобы своим маг­нит­ным полем пре­пят­ство­вать из­ме­не­нию маг­нит­но­го по­то­ка, про­ни­зы­ва­ю­ще­го плос­кость кон­ту­ра.

То есть, для рас­смат­ри­ва­е­мо­го на ри­сун­ке 4 витка ин­дук­ци­он­ный ток дол­жен быть на­прав­лен по ча­со­вой стрел­ке, тем самым пре­пят­ствуя на­рас­та­нию соб­ствен­но­го тока витка. Сле­до­ва­тель­но, при за­мы­ка­нии ключа ток в цепи воз­рас­та­ет не мгно­вен­но, бла­го­да­ря тому, что в этой цепи воз­ни­ка­ет тор­мо­зя­щий ин­дук­ци­он­ный ток, на­прав­лен­ный в про­ти­во­по­лож­ную сто­ро­ну.

2. Раз­мы­ка­ние ключа.

При раз­мы­ка­нии ключа ток в цепи умень­ша­ет­ся, что при­во­дит к умень­ше­нию маг­нит­но­го по­то­ка сквозь плос­кость витка. Умень­ше­ние маг­нит­но­го по­то­ка при­во­дит к по­яв­ле­нию ЭДС ин­дук­ции и ин­дук­ци­он­но­го тока. В этом слу­чае ин­дук­ци­он­ный ток на­прав­лен в ту же сто­ро­ну, что и соб­ствен­ный ток витка. Это при­во­дит к за­мед­ле­нию убы­ва­ния соб­ствен­но­го тока.

Вывод: при из­ме­не­нии тока в про­вод­ни­ке воз­ни­ка­ет элек­тро­маг­нит­ная ин­дук­ция в этом же про­вод­ни­ке, что по­рож­да­ет ин­дук­ци­он­ный ток, на­прав­лен­ный таким об­ра­зом, чтобы пре­пят­ство­вать лю­бо­му из­ме­не­нию соб­ствен­но­го тока в про­вод­ни­ке. В этом за­клю­ча­ет­ся суть яв­ле­ния са­мо­ин­дук­ции. Са­мо­ин­дук­ция – это част­ный слу­чай элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции.

---

Са­мо­ин­дук­ция – это яв­ле­ние воз­ник­но­ве­ния элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции в про­вод­ни­ке при из­ме­не­нии силы тока, про­те­ка­ю­ще­го сквозь этот про­вод­ник.

Индуктивность. Модуль вектора индукции В магнитного поля, создаваемого током, пропорционален силе тока. Так как магнитный поток Ф пропорционален В, то Ф В I.

Можно, следовательно, утверждать, что

Ф = LI,    

где L — коэффициент пропорциональности между током в проводящем контуре и магнитным потоком.
Величину L называют индуктивностью контура, или его коэффициентом самоиндукции.
Используя закон электромагнитной индукции и полученное выражение, получаем равенство



если считать, что форма контура остается неизменной и поток меняется только за счет изменения силы тока.

Из формулы следует, что индуктивность — это физическая величина, численно равная ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока в нем на 1 А за 1 с.

Индуктивность, подобно электроемкости, зависит от геометрических факторов: размеров проводника и его формы, но не зависит непосредственно от силы тока в проводнике. Кроме геометрии проводника, индуктивность зависит от магнитных свойств среды, в которой находится проводник.

Очевидно, что индуктивность одного проволочного витка меньше, чем у катушки (соленоида), состоящей из N таких же витков, так как магнитный поток катушки увеличивается в N раз.

Единицу индуктивности в СИ называют генри (обозначается Гн). Индуктивность проводника равна 1 Гн, если в нем при равномерном изменении силы тока на 1 А за 1 с возникает ЭДС самоиндукции 1 В:



С яв­ле­ни­ем са­мо­ин­дук­ции че­ло­век стал­ки­ва­ет­ся еже­днев­но. Каж­дый раз, вклю­чая или вы­клю­чая свет, мы тем самым за­мы­ка­ем или раз­мы­ка­ем цепь, при этом воз­буж­дая ин­дук­ци­он­ные токи. Ино­гда эти токи могут до­сти­гать таких боль­ших ве­ли­чин, что внут­ри вы­клю­ча­те­ля про­ска­ки­ва­ет искра, ко­то­рую мы можем уви­деть.

Аналогия между самоиндукцией и инерцией. Явление самоиндукции подобно явлению инерции в механике. Так, инерция приводит к тому, что под действием силы тело не мгновенно приобретает определенную скорость, а постепенно. Тело нельзя мгновенно затормозить, как бы велика ни была тормозящая сила. Точно так же за счет самоиндукции при замыкании цепи сила тока не сразу приобретает определенное значение, а нарастает постепенно. Выключая источник, мы не прекращаем ток сразу.

---

Смотрите также файлы

• Задача 1 (5).docx

• Патология углеводного обмена. Сахарный диабет.doc

• Введение в профессию.docx

• Іле ауданы 11 орта мектеп Мемлекеттік коммуналды мекемесі алманов нурлан мэлсович туан кні,айы,жылы 16. 05. 1978ж Білімі.pptx

• Quantity of substance. Mole. Avogadro number. Molar mass of the substance.docx