Техникум вопросы по теоретическим основам электротехники. Билеты экзаменационные по электротехнике. Формулировка закона Ома

по дисциплине «Электротехника и электроника»
1 Дисциплина «Электротехника и электроника». Электрическая энергия, её
Вопросы к экзамену
свойства и применение.
2 Проводники, диэлектрики и полупроводники в электрическом поле.
3 Электрическое поле и его характеристики.
4 Конденсаторы и их соединения.
5 Электрическая цепь и элементы ее схемы. Параметры и характеристики
электрических цепей.
6 Электрические цепи постоянного тока. Их классификации.
7 Пассивные и активные элементы электрических цепей постоянного тока.
8 Законы Ома и Кирхгофа. Расчет электрических цепей постоянного тока.
9 Переменный ток. Понятие о генераторах переменного тока.
10 Электрические цепи переменного тока и их параметры.
11 Активная и реактивная нагрузка в цепи переменного тока.
12 Резонанс в цепи переменного тока.
13 Основные свойства и характеристики магнитного поля.
14 Магнитные свойства материалов.
15 Законы Ампера и Лоренца.
16 Электромагнитная индукция. Самоиндукция. Взаимоиндукция.
17 Магнитные цепи. Расчет магнитных цепей.
18 Виды и методы электрических измерений.
19 Средства измерения электрических величин. Классификации и
характеристики измерительных приборов.
20 Трехфазные электрические цепи.
21 Соединение обмоток трехфазных источников электрической энергии
звездой и треугольником.
22 Назначение, принцип действия и устройство трансформатора.
23 Устройство и принцип действия электрических машин постоянного тока.
24 Генераторы и двигатели постоянного тока.
25 Устройство и принцип действия электрических машин переменного тока.
26 Асинхронный двигатель.
27 Синхронный генератор.
28 Электропривод: характеристики и классификации.
29 Электроэнергетические системы. Электрические станции.
30 Электрические сети. Распределение электрической энергии.
31 Электропроводность проводников.
32 Электропроводность полупроводников.
33 Классификации электронных устройств.
34 Полупроводниковые диоды: классификации, принцип действия, область
применения.
35 Транзисторы: классификации, принцип действия, область применения.

36 Тиристоры: классификации, принцип действия, область применения.
37 Фотоэлектронные приборы: классификации, принцип действия, область
применения.
38 Электронно­лучевые трубки: классификации, принцип действия, область
применения.
39 Выпрямительные устройства.
40 Стабилизаторы.
41 Электронные усилители.
42 Электронные генераторы.
43 Структура системы автоматического контроля.
44 Структура системы автоматического управления.
45 Структура системы автоматического регулирования.
46 Измерительные преобразователи.
47 Электромагнитные реле.
48 Микропроцессоры.
49 Архитектура микро­ЭВМ.
50 Интегральные схемы микроэлектроники.
Экзаменационные билеты по дисциплине «Электротехника и
электроника».
Билет 1
1.1­йи 2­й законы Кирхгофа.
2. Приборы электромагнитной системы.
3. Задача.
Билет 2
1. Закон Ома для участка цепи и для полной цепи
2. Приборы магнитоэлектрической системы.
3. Задача.
Билет 3
1. Тепловое действие электрического тока.
2. Приборы электродинамической системы.
3. Задача.
Билет 4
1. Последовательное соединение сопротивлений
2. Приборы индукционной системы.
3. Задача.
Билет 5
1. Параллельное соединение сопротивлений.
2. Принцип действия асинхронного двигателя.
3. Задача.

Билет 6
1. Работа и мощность эл. тока.
2. Устройство АД с фазным и короткозамкнутым ротором.
3. Задача.
Билет 7
1. Магнитное поле и его свойства.
2. Пуск в ход АД, торможение АД, регулирование частоты вращения АД
3. Задача.
Билет 8
1. Проводник с током в магнитном поле. Сила Ампера
2. Принцип действия и устройство синхронного генератора.
3. Задача.

Билет 9
1. Магнитные свойства материалов. Гистерезис.
2. Устройство и принцип действия генератора постоянного тока.
3. Задача.
Билет 10
1. Электромагнитная индукция.
2. Электроизмерительные приборы. Погрешности и обозначения
на шкале.
3. Задача.
Билет 11
1. Взаимоиндукция, самоиндукция и вихревые токи.
2. Расчет сечения проводов
3. Задача.
Билет 12
1. Получение синусоидальной ЭДС переменного тока.
2. Электропроводность полупроводников. n­p переход.
3. Задача.
Билет 13
1. Величины, характеризующие ток и напряжение
в цепях переменного тока.
2. Полупроводниковые диоды.
3. Задача.
Билет 14

и индуктивное сопротивления.
2. Транзисторы.
3. Задача.
Билет 15
1. Цепи переменного тока, содержащие активное
и емкостное сопротивление.
2. Тиристоры.
3. Задача.
Билет 16
1 Получение трехфазного переменного тока.
Схемы соединения обмоток генератора.
2. Выпрямительные схемы, сглаживающие фильтры.
3. Задача.
Билет 17
1. Трансформаторы, принцип действия.
2. Микроэлектроника
3. Задача.
Билет 18
1. Измерения электрических величин.
2. Фотоэлектрические полупроводниковые приборы.
3. Задача.

Экзаменационные билеты по электротехнике и электронике. Второй курс, четвертый семестр. За два месяца до официального релиза!!!

Билет № 1.

1.Приемники электрической энергии. Идеальные и реальные источники тока и Э.Д.С.
2.Определение параметров схемы замещения однофазного трансформатора из опытов холостого хода и короткого замыкания.
3.Задача(задачи размещены не будут т.к. простые))
4.При подключении конденсатора к источнику постоянного напряжения происходит переходный процесс. Определите продолжительность переходного процесса, если емкость конденсатора составляет 0.6 мкФ, а электрическое сопротивление проводов 0.5 кОм.

Билет № 2.

1.Узлы, ветви и контуры электрической цепи. Правила Кирхгофа.
2.Механическая характеристика трехфазного асихронного двигателя. Регулирование частоты вращения.
4.Обьясните назначение нейтрального (нулевого провода) в трехфазных цепях.

Билет № 3.

1.Расчет электрических цепей с помощью метода двух узлов.
2.Уравнение электрического состояния и схема замещения однофазного трансформатора.
4.Изобразите электрическую цепь и сформулируйте условия, при которых в ней может возникать режим резонанса напряжений.

Билет № 4.

1.Расчет электрических цепей методом контурных токов.
2.Синхронные машины. Назначение и классификация.
4.Изобразите электрическую цепь и сформулируйте условия, при которых в ней может возникать режим резонанса токов.

Билет № 5.

1.Электропривод. Типы электропривода. Основные режимы работы электропривода.
2.Переходные процессы в цепи с резистивным и индуктивным элементами. Отключение от источника постоянного напряжения.
4.Объясните назначение и функции дополнительного реостата, включаемого в цепь якоря двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.

Билет № 6.

1.Уравнение баланса мощностей. Его физический смысл.
2.Устройство и принцип работы трехфазного асихронного двигателя.
4.Приемники с одинаковым электрическим сопротивлением соединены по схеме "треугольник" и подключены к источнику трехфазного напряжения. Ток в каждой фазе составляет 1 А. Найдите значения фазных и линейных токов при обрыве линии С.

Билет № 7.

1.Переменный ток. Получение синусоидального сигнала и его характеристики.

4.Почему при пуске трехфазного асихронного двигателя в обмотке статора возникает бросок пускового тока?

Билет № 8.

1.Резистивный элемент в цепи переменного тока.
2.Уравнение электрического состояния и схема замещения трехфазного асихронного двигателя.
4.Катушку индуктивности с внутренним сопротивлением 0.2 кОм и индуктивностью 60 мГн подключили к источнику постоянного напряжения. Определите длительность переходного процесса.

Билет № 9.

1.Расчет электрической цепи методом непосредственного применения правил Кирхгофа.
2.Пусковые свойства асихронных двигателей.
4.Назовите причины и условия возникновения переходных процессов в электрических цепях.

Билет № 10.

1.Понятие электрической цепи и ее схема замещения. Линейность электрической цепи.
2.Устройство и принцип работы синхронного генератора. Реакция якоря.
4.Что такое "напряжение смещения нейтрали"?. В каких цепях и при каких условиях оно возникает?

Билет № 11.

1.Соединение приемников по схеме "треугольник".
2.Переходные процессы. Законы коммутации.
4.Определите частоту холостого хода двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением, если номинальная частота вращения якоря составляет 1460 об/мин, номинальное напряжение 220 В, номинальный ток якоря 75 А, сопротивление цепи якоря 0.05 Ом.

Билет № 12.

1.Полупроводниковые резисторы. Их свойства и классификация.
2.Механическая характеристика двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением. Пусковые свойства.

Билет № 13.

1.Емкостной элемент в цепи переменного тока.
2.Устройство и принцип работы генератора постоянного тока.
4.Что такое электронные выпрямители? Приведите пример хотя бы одного типа выпрямителя и объясните его принцип действия.

Билет № 14.

1.Резонанс напряжений.
2.Уравнение электрического состояния двигателя и генератора постоянного тока.
4.Как выглядит вольт-амперная харктеристика полупроводникового диода? Объясните ее зависимость от температуры окружающей среды.

Билет № 15.

1.Метод комплексных амплитуд дял расчета цепей переменного тока.
2.Механическая характеристика двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением. Регулирование частоты вращения.
4.Три приемника с одинаковым электрическим сопротивлением подключены к источнику трехфазного напряжения и соединены трехпроводной схеме "звезда". В фазе В произощло короткое замыкание. Найдите значения фазных и линейных токов при коротком замыкании, если до короткого замыкания их значения были равны и составляли по 10 А.

Билет № 16.

1.Мощность цепи переменного тока.
2.Устройство и принцип работы двигателя постоянного тока.
4.Назначение и структура полупроводникового тиристора. Как выглядит его вольт-амперная характеристика?

Билет № 17.

1.Соединеие приемников звездой. Четырехпроводная схема.
2.Электрические фильтры. Назначение и прицип действия.
4.Чем отличаются правила Кирхгофа при расчете электрических цепей постоянного и переменного тока? Приведите конкретные примеры.

Билет № 18.

1.Соединение обмоток трехфазного генератора звездой и треугольником. Получение трехфазной системы ЭДС.
2.Типы потерь и КПД машин постоянного тока.
4.В цепи с последовательным соединением резистора (сопротивленеи 100 Ом), катушки индуктивности (активное сопротивление 50 Ом, реактивное 50 Ом) и кондесатора на частоте 1 кГц наблюдается режим резонанса напряжений. Определите индуктивность катушки и емкость конденсатора.

Билет № 19.

1.Индуктивный элемент в цепи переменного тока.
2.Внешняя характеристика трансформатора. Изменение вторичного напряжения в зависимости от нагрузки.
4.Что такое сглаживающие фильтры? Приведите пример хотя бы одного фильтра и поясните его принцип действия.

Билет № 20.

1.Электрическая цепь с параллельным соединением RLC-элементов. Треугольники токов, проводимостей, мощностей.
2.ЭДС и электромагнитный момент машин постоянного тока.
4.Докажите, что при последовательном соединении элементов их эквивалентное сопротивление равно сумме сопротивлений всех элементов.

Билет № 21.

1.Понятие трехфазной цепи. Получение трехфазной системы ЭДС.
2.Переходные процессы в цепи с резистивным и емкостным элементами. Подключение к источнику постоянного напряжения.
4.Определите номинальную частоту вращения восьмиполюсного трехфазного асихронного двигателя, подключенного к сети частотой 50 Гц, если его номинальное скольжение составляет 3%.

Билет № 22.

1.Соединение приемников звездой. Трехпроводная схема.
2.Характеристика холостого хода генератора постоянного тока. Условия и цель снятия характеристики холостого хода.
4.Конденсатор и резистор соединены параллельно. Ток в ветви с конденсатором составляет 3 А, ток в ветви с резистором - 4 А. Определите полную, активную и реактивную мощности, потребляемые цепью, если напряжение на входе цепи составляет 100 В.

Билет № 23.

1.Классический метод расчета переходных процессов.
2.Типы потерь КПД трансфрматора.
4.В цепи с параллельным соединением RLC-элементов наблюдается режим резонанса токов. Как изменится резонансная частота, если параллельно включить еще один резистивный элемент?

Билет № 24.

1.Последовательное соединение RLC-элементов. Треугольники напряжений, сопротивлений, мощностей.
2.Генераторы постоянного тока. Назначение, классификация. Условия самовозбуждения генераторов.
4.Докажите, что при параллельном соединении резистивных элементов их экивалентная проводимость равна сумме проводимостей всех ветвей.

Билет № 25.

1.Мощность трехфазной цепи.
2.Устройство и принцип работы синхронного двигателя. Механическая характеристика. Пуск синхронных двигателей.
4.В цепи переменного синусоидального тока с последовательным соединением RLC-элементов наблюдается режим резонанса напряжений. Как изменится ток в цепи, если последовательно добавить еще один индуктивный элемент?

Билет № 26.

1.Правила Кирхгофа для цепи переменного тока.
2.Переходные процессы в цепи с резистивным и индуктивным элементами. Возникновение перенапряжений.
4.Какие потери мошности трансформатора увеличатся при замене его сердечника, набранного из листовой стали, на сплошной из стали той же марки и того же объема - на вихревые токи или гистерезис?

Билет № 27.

1.Переходные процессы в цепи с резистивным и индуктивным элементами. Подключение к источнику постоянного напряжения.
2.Образование и свойства электронно-дырочного перехода. Принцип работы биполярного транзистора.
4.Как изменится частота вращения якоря двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением при обрыве обмотки возбуждения?

Билет № 28.

1.Переходные процессы. Явление сверхтока.
2.Трехфазные трансформаторы. Группа трансформаторов. Условия работы на параллельную нагрузку.
4.Дайте определение и объясните физический смысл параметра "коэффициент мощности" цепи или устройства.

Билет № 29.

1.Устройство и принцип работы однофазного трансформатора.
2.Полупроводниковые диоды. Вольт-амперная характеристика и свойства.
4.В чем заключается физический смысл уравнения баланса мощностей? Приведите пример его составления.

Примерные вопросы к экзамену по электротехнике .

1.Понятие электрической цепи. Сила тока, напряжение, сопротивление.

2.Назначение и классификация электроизмерительных приборов.

3.Задача на применение закона Ома для полной цепи: к полюсам батареи с ЭДС 120 В и внутренним сопротивлением 10 Ом подключены два параллельных провода сопротивлением 20 Ом каждый. Найдите силу тока в цепи.

5.Работа и мощность тока.

6.Параллельное соединение проводников.

7.Задача на применение законов параллельного соединения проводников: два проводника сопротивлением 4 и 8 Ом соединены параллельно. Напряжение на проводниках 4 В. Найдите силу тока в каждом проводнике и общей цепи.

8.Последовательное соединение проводников.

9.Электродвижущая сила.

10.Магнитное поле.

11.Электромагнитная индукция.

12.Задача на применение закона электромагнитной индукции: за 5 мс магнитный поток изменился на 4 мВб. Найти ЭДС индукции в контуре.

13.Сила Ампера. Правило левой руки.

14.Задача на применение силы Ампера: в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл перпендикулярно линиям индукции находится проводник длиной 70 см, по которому течет ток силой 50 А. Определите силу, действующую на проводник.

15.Сила Лоренца. Правило левой руки.

16.Задача на применение силы Лоренца: в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 0,1 Тл в вакууме движется электрон со скоростью 3·106 м/с. Чему равна сила, действующая на электрон, если угол между направлением скорости электрона и линиями индукции равен 90°?

17.ЭДС индукции в движущихся проводниках.

18.Задача на применение законов последовательного соединения проводников: два проводника сопротивлением R1=2 Ом и R2=3 Ом соединены последовательно. Сила тока в цепи 1 А. Определить сопротивление цепи, напряжение на каждом проводнике и полное напряжение всего участка цепи.

19.Электрические станции. Их влияние на окружающую среду.

20.Генератор постоянного тока.

21.Задача на расчёт полюсов двигателя: двигатель постоянного тока вращается с частотой 1500 об/мин, магнитный поток полюса 0,01 Вб. Сколько полюсов у двигателя, если отношение N/а = 440. ЭДС двигаВ.

22.Задача на расчёт мощности электрического тока: определите мощность тока в проводнике сопротивлением 44 Ом, подключённом к источнику тока напряжением 220 В.

23.Устройства промышленной электроники: предохранители, электронные усилители.

24.Типы электрических станций.

25.Задача на определение коэффициента усиления: определить коэффициент усиления

четырёхкаскадного усилителя, если коэффициент усиления каждого каскада равен 5.

26.Влияние электрических станций на окружающую среду.

27.Конденсаторы.

28.Задача на определение заряда конденсатора: каким зарядом обладает конденсатор ёмкостью 1 мкФ, если напряжение между его пластинами 50 В?

29.Проблемы и перспективы производства электроэнергии.

30.Типы (конструкция, достоинства, недостатки).

31.Проблемы энергосбережения.

32.Задача на соединение проводников: В осветительную цепь включены параллельно четыре лампы сопротивлением 120 Ом каждая. Найдите общее сопротивление участка цепи.

33.Полупроводники: основные понятия, типы электропроводимости , свойства.

34.Стабилизаторы напряжения.

35.Проводники: основные понятия, свойства.

36.Задача на расчёт напряжения стабилитрона: чему равно напряжение стабилитрона, если напряжение анодного питания 50 В, анодный ток 30 мА, а сопротивление нагрузки 1 кОм?

37.Производство, передача и распределение электрической энергии.

38.Задача на расчёт мощности: Электроплитка рассчитана на напряжение 220 В и силу тока 5 А. Определите мощность тока в плитке.

39.Диэлектрики: основные понятия, свойства.

40. Типы источников света.

41. Задача на расчёт частоты вращения якоря двигателя постоянного тока: «ЭДС четырёхполюсного генератора постоянного тока равна 250 В. Какова частота вращения якоря, если магнитный поток полюса 1,5 мВб, а отношение числа активных проводников обмотки якоря к числу пар параллельных ветвей 200»?

42.Устройства промышленной электроники: предохранители, стабилизаторы.

43. Задача на индуктивность: «Чему равна индуктивность катушки с железным сердечником, если за время 1 с сила тока в цепи изменилась на 5 А, а ЭДС индукции при этом равна 15 В»?

44. Генератор постоянного тока (устройство, принцип действия).

45. Задача на ЭДС индукции в движущихся проводниках: «Найдите ЭДС индукции в проводнике с длиной активной части 0,5 м, перемещаемой в однородном магнитном поле с индукцией 6 мТл со скоростью 8 м/с под углом 600 к вектору магнитной индукции».

46.Проблемы и перспективы производства электроэнергии.

47.Задача на вычисление мощности: «Мощность электрического утюга равна 0,6 кВт. Вычислите работу тока в нём за 2 ч».

48. Альтернативные источники электрической энергии, их достоинства и недостатки.

49.Задача на вычисление мощности потерь в генераторе: «При полезной мощности генератора постоянного тока, равной 10 кВт, его КПД составлял 90%. Определите суммарную мощность потерь в генераторе».

50.Электроизоляционные материалы (понятие, свойства, виды, назначение).

51.Задача на закон Ома для полной цепи: «К полюсам батареи с ЭДС 125 В и внутренним сопротивлением 15 Ом подключены два параллельных провода сопротивлением 20 Ом каждый. Найдите силу тока в цепи».

52. Производство, передача и распределение электрической энергии.

Билет 1.Электрическая цепь…

Электри́ческая цепь - совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение.

Изображение электрической цепи с помощью условных знаков называют электрической схемой :

Неразветвленные и разветвленные электрические цепи

https://pandia.ru/text/79/540/images/image004_1.jpg" alt="Сила тока" width="200" height="50 id=">

Единица силы тока называется ампером (А) в честь французского ученого ().

Напряжение характеризует электрическое поле, создаваемое током.

Напряжение (U) равно отношению работы электрического поля по перемещению заряда
к величине перемещаемого заряда на участке цепи.

Единица измерения напряжения в системе СИ:

1 Вольт равен электрическому напряжению на участке цепи, где при протекании заряда,
равного 1 Кл, совершается работа, равная 1 Дж:

1 В = 1 Дж/1 Кл.

ЭТО ИНТЕРЕСНО!

В 1979 г. в США было получено в лабораторных условиях самое высокое напряжение.
Оно составило 32 ± 1,5 млн В.

Электри́ческое сопротивле́ние - физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему:

Сопротивление (часто обозначается буквой R или r ) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как

https://pandia.ru/text/79/540/images/image008_2.jpg" alt="http://ivatv.narod.ru/vvedenie_v_elektroniku/image/t2-5-01.gif" width="622 height=786" height="786">

Билет 3.Закон Ома для участка цепи.

ГЕОРГ ОМ

Формулировка закона Ома

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению:

I = U / R ;

I – величина тока, протекающего через участок цепи;

U – величина приложенного напряжения к участку цепи;

R – величина сопротивления рассматриваемого участка цепи.

https://pandia.ru/text/79/540/images/image011_2.jpg" alt="Сечение проводника" width="264" height="97">

Довольно часто приходится сталкиваться с необходимостью понизить напряжение, например, с 12 до 3 вольт. Сделать это можно с помощью двух резисторов. Задача, в общем-то, не сложная. Требуется подобрать два резистора таким образом, чтобы падение напряжения на одном из них составляло 3 вольта, а на втором – (12 – 3) = 9 вольт (для нашего примера). Кроме того, необходимо знать ток, который должен протекать в цепи. Допустим, что в нашем случае ток должен быть равен 50 мА (0,05 А). Тогда, используя закон Ома для участка цепи, вычислим полное сопротивление цепи, то есть общее сопротивление резисторов R1 и R2:

R = U/I = 12 В / 0,05 А = 240 Ом

Напомню, что все единицы измерения должны соответствовать принятым в СИ, то есть напряжение измеряется в ВОЛЬТАХ, ток – в АМПЕРАХ, а сопротивление – в ОМАХ.

Поскольку на любом участке цепи из последовательно включенных элементов ток одинаков, то вычислить сопротивление резисторов R2 и R1 не составит труда:

R1 = U1 / I = 9 / 0,05 = 180 Ом

R2 = U2 / I = 3 / 0,05 = 60 Ом.

Билет 4.Работа и мощность тока.

Работа тока - это работа электрического поля по переносу электрических зарядов вдоль проводника;

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого работа совершалась.

Применяя формулу закона Ома для участка цепи, можно записать несколько вариантов формулы для расчета работы тока:

По закону сохранения энергии:

работа равна изменению энергии участка цепи, поэтому выделяемая проводником энергия
равна работе тока.

В системе СИ: А = 1 (Дж).

При прохождениии тока по проводнику проводник нагревается, и происходит теплообмен с окружающей средой, т. е. проводник отдает теплоту окружающим его телам.

Количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику.

По закону сохранения энергии количество теплоты, выделяемое проводником численно равно работе, которую совершает протекающий по проводнику ток за это же время.

В системе СИ:

[Q] = 1 Дж

МОЩНОСТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Отношение работы тока за время t к этому интервалу времени.

В системе СИ:

Прямое измерение мощности тока

1.Возьмите ваттметр, присоедините его к потребителю, на котором необходимо измерить мощность. Подключите его клеммы к местам вывода потребителя в сеть. На шкале аналогового или экране цифрового ваттметра отобразится мощность данного потребителя. В зависимости от настроек прибора значение мощности можно будет получить в ваттах, киловаттах, милливаттах и т. д.

2.Изменение мощности с помощью вольтметра и амперметра

Соберите цепь, включив в нее потребителя электрического тока и амперметр. Вольтметр присоедините параллельно потребителю. Измерительные приборы подключайте, соблюдая полярность, если ток постоянный. Пустите электрический ток, подключив источник, и снимите показания приборов с амперметра значение силы тока в амперах, а с вольтметра значение напряжения в вольтах. Умножьте значение силы тока на напряжение P=U I. Результатом будет мощность потребителя в ваттах.

3.Определение мощности тока при известном сопротивлении потребителя

Если сопротивление потребителя известно (найдите его значение на корпусе или измерьте омметром), и он рассчитан на известное напряжение, то его номинальную мощность можно найти, возведя это напряжение в квадрат и поделив на значение сопротивления (P=U²/R). Например, у лампочки с сопротивлением 484 Ома и при номинальном напряжении 220 В, мощность будет равна 100 Вт.

4.Если напряжение источника тока не известно, включите последовательно в цепь потребителя амперметр. Измерьте с его помощью силу тока, идущего через потребитель. Для расчета мощности возведите силу тока в квадрат и умножьте на значение сопротивления (P=I² R). Если сила тока измерена в амперах, а сопротивление в Омах, то значение мощности будет получено в ваттах.

Билет 5.Параллельное соединение.

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно.

При параллельном соединении (рис. 1.9.2) напряжения U 1 и U 2 на обоих проводниках одинаковы:

Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы A и B ) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды. Например, к узлу A за время Δt подтекает заряд I Δt , а утекает от узла за то же время заряд I 1Δt + I 2Δt . Следовательно, I = I 1 + I 2.

Записывая на основании закона Ома

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

В случае, если проводников несколько:

Билет 6.Последовательное соединение.

При последовательном соединении проводников (рис. 1.9.1) сила тока во всех проводниках одинакова:

По закону Ома, напряжения U 1 и U 2 на проводниках равны

При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.

Билет 7.Электродвижущая сила.

Если в проводнике создать электрическое поле и не принять мер для его поддержания, то, как было уже установлено, перемещение носителей заряда приведет очень быстро к тому, что поле внутри проводника исчезнет и, следовательно, ток прекратиться. Для того чтобы поддерживать ток достаточно долго, нужно от конца проводника с меньшим потенциалом (носители тока предполагаются положительными) непрерывно отводить приносимые сюда током заряды, а к концу с большим потенциалом непрерывно их подводить. Т. е. необходимо осуществить круговорот зарядов, при котором они двигались бы по замкнутому пути (17.1). Циркуляция вектора напряженности электростатического поля, как известно равна нулю. Поэтому в замкнутой цепи наряду с участками, на которых положительные заряды движутся в сторону убывания потенциала, должны иметься участки, на которых перенос положительных зарядов происходит в направлении возрастания , т. е. против сил электростатического поля. Перемещение, зарядов на этих участках возможно лишь с помощью сил не электростатического происхождения, называемых сторонними силами . Таким образом, для поддержания тока необходимы сторонние силы, действующие либо на всем протяжении цепи, либо на отдельных ее участках. Они могут быть обусловлены химическими процессами, диффузией носителей заряда в неоднородной среде или через границу двух разнородных, веществ, электрическими (но не электростатическими) полями, порожденными меняющимися во времени магнитными полями и т. д.

Сторонние силы можно охарактеризовать работой, которую они совершают над перемещающимися по цепи зарядами. Эта работа складывается из работы, совершаемой против электрического поля внутри источника тока (Аист и работы, совершаемой против сил сопротивления среды (А’), т. е. Аст = Аист + А’

Величина, равная отношению работы, которую совершают сторонние силы при перемещении точечного положительного заряда вдоль всей цепи, включая и источник тока, к заряду, называется электродвижущей силой источника тока:

https://pandia.ru/text/79/540/images/image025.png" alt="\LARGE \varepsilon =\varphi _1-\varphi _2+\frac{A_m}{q}=\frac{A}{q} " width="176" height="25">

Электродвижущая сила (ЭДС) так же, как и напряжение, измеряется в вольтах. Можно говорить об электродвижущей силе на любом участке цепи. Это удельная работа сторонних сил не во всем контуре, а только на данном участке. ЭДС гальванического элемента есть работа сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда внутри элемента от одного полюса к другому. Работа сторонних сил не может быть выражена через разность потенциалов, так как сторонние силы непотенциальны и их работа зависит от формы траектории. Так, например, работа сторонних сил при перемещении заряда между клеммами тока вне самого источника равна нулю.

В формуле мы использовали:

Электродвижущая сила (ЭДС)

Работа (Дж)

Заряд (Кл)

Напряженность поля сторонних сил (В)

Разность потенциалов источника

Работа сторонних сил против механического сопротивления среды источника (Дж)

Билет 8.Магнитное поле. Взаимодействие токов.

Магнитные явления были известны еще в древнем мире. Компас был изобретен более 4500 лет тому назад. В Европе он появился приблизительно в XII веке новой эры. Однако только в XIX веке была обнаружена связь между электричеством и магнетизмом и возникло представление о магнитном поле .

Первыми экспериментами (проведены в 1820 г.), показавшими, что между электрическими и магнитными явлениями имеется глубокая связь, были опыты датского физика Х. Эрстеда. Эти опыты показали, что на магнитную стрелку, расположенную вблизи проводника с током, действуют силы, которые стремятся ее повернуть. В том же году французский физикА. Ампер наблюдал силовое взаимодействие двух проводников с токами и установил закон взаимодействия токов.

По современным представлениям, проводники с током оказывают силовое действие друг на друга не непосредственно, а через окружающие их магнитные поля.

Источниками магнитного поля являются движущиеся электрические заряды (токи). Магнитное поле возникает в пространстве, окружающем проводники с током, подобно тому, как в пространстве, окружающем неподвижные электрические заряды, возникает электрическое поле. Магнитное поле постоянных магнитов также создается электрическими микротоками, циркулирующими внутри молекул вещества (гипотеза Ампера).

Ученые XIX века пытались создать теорию магнитного поля по аналогии с электростатикой, вводя в рассмотрение так называемые магнитные заряды двух знаков (например, северныйN и южный S полюса магнитной стрелки). Однако опыт показывает, что изолированных магнитных зарядов не существует.

Магнитное поле токов принципиально отличается от электрического поля. Магнитное поле, в отличие от электрического, оказывает силовое действие только на движущиеся заряды (токи).

Для описания магнитного поля необходимо ввести силовую характеристику поля, аналогичную вектору напряженности https://pandia.ru/text/79/540/images/image034.png" alt="http://physics.ru/courses/op25part2/content/javagifs/-2.gif" width="19" height="40 id="> который определяет силы, действующие на токи или движущиеся заряды в магнитном поле.

За положительное направление вектора принимается направление от южного полюса S к северному полюсу N магнитной стрелки, свободно ориентирующийся в магнитном поле. Таким образом, исследуя магнитное поле, создаваемое током или постоянным магнитом, с помощью маленькой магнитной стрелки, можно в каждой точке пространства определить направление вектора Такое исследование позволяет наглядно представить пространственную структуру магнитного поля. Аналогично силовым линиям в электростатике можно построить , в каждой точке которых вектор width:.75pt">

Обратите внимание на аналогию магнитных полей постоянного магнита и катушки с током. Линии магнитной индукции всегда замкнуты, они нигде не обрываются. Это означает, что магнитное поле не имеет источников – магнитных зарядов. Силовые поля, обладающие этим свойством, называются вихревыми . Картину магнитной индукции можно наблюдать с помощью мелких железных опилок, которые в магнитном поле намагничиваются и, подобно маленьким магнитным стрелкам, ориентируются вдоль линий индукции.

Единица измерения В (Тл)- Тесла (в честь англ. физика)

Взаимодействие токов:

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.

СВОЙСТВА (стационарного) МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Постоянное (или стационарное) магнитное поле - это магнитное поле, неизменяющееся во времени.

1. Магнитное поле создается движущимися заряженными частицами и телами, проводниками с током, постоянными магнитами.

2. Магнитное поле действует на движущиеся заряженные частицы и тела, на проводники с током, на постоянные магниты, на рамку с током.

3. Магнитное поле вихревое , т. е. не имеет источника.

МАГНИТНЫЕ СИЛЫ

Это силы, с которыми проводники с током действуют друг на друга.

...................jpg" alt="магнитная индукция" width="200" height="77">

Вектор магнитной индукции направлен всегда так, как сориентирована свободно вращающаяся магнитная стрелка в магнитном поле.

Единица измерения магнитной индукции в системе СИ:

ЛИНИИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Это линии, касательными к которой в любой её точке является вектор магнитной индукции.

Однородное магнитное поле - это магнитное поле, у которого в любой его точке вектор магнитной индукции неизменен по величине и направлению; наблюдается между пластинами плоского конденсатора, внутри соленоида (если его диаметр много меньше его длины) или внутри полосового магнита.

Магнитное поле прямого проводника с током:

где - направление тока в проводнике на нас перпендикулярно плоскости листа,
- направление тока в проводнике от нас перпендикулярно плоскости листа.

Магнитное поле соленоида:

Магнитное поле полосового магнита:

Аналогично магнитному полю соленоида.

СВОЙСТВА ЛИНИЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

· имеют направление;

· непрерывны;

· замкнуты (т. е. магнитное поле является вихревым);

· не пересекаются;

· по их густоте судят о величине магнитной индукции.

НАПРАВЛЕНИЕ ЛИНИЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Определяется по правилу буравчика или по правилу правой руки.

Правило буравчика (в основном для прямого проводника с током):

Если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля тока.

n1.docx

Переменный синусоидальный ток . 220В, 50Гц.

Преимущества: простота преобразования в другое напряжение, простота преобразования электрической энергии в механическую.

Преимущества синусоидального: при преобразовании получается тоже синусоидальный ток, проще преобразовывать в механическую энергию.

Почему 50Гц: если меньше, то увеличиваются размеры трансформатора, больше – больше потери при преобразовании.

i = I m sin ( ?t + ? i ), i - мгновенное значение тока;

I m – амплитудное значение; ( ?t + ? i ) - фаза колебаний; ? – циклическая частота;

Т – период; ? Т = 2?; ? = 2?/Т = 2??; ?(с -1 ); ? i – начальная фаза тока.

U=U m sin(?t+? U ); e=E m sin(?t+? e ).

Мгновенное, действующее и среднее значения

i ( t ) – мгновенное значение тока.

Действующее – значение постоянного тока, оказывающего такое же тепловое действие, как переменный.

Q = = I RT; Q ~ = ; Q = = Q ~ ;

Преобразуем квадрат sin в полусумму cos: I ~ = I = = I m / - действующее значение.

Для U и E тоже самое.

Среднее значение – среднее значение величины за положительный полупериод:

I ср = 2 I m / ? .
2

Изображение основных параметров переменного тока
- i = I m sin ( ?t + ? i ) – аналитический, неудобен для вычисления, т.к. тригонометрические функции;

- графический (график) – более нагляден, но неточен и грамоздок;

- табличный (t(i)) – надо строить график.

Метод векторных диаграмм

Строим вектор длиной = амплитудному значению, располагаем под углом = нач.фазе, вращаем против час.стрелки с угловой скоростью = циклической частоте?. Тогда в любой момент времени вектор будет расположен к оси под углом ?t + ? i , проекция на вертикальную ось – мгновенное значение.

Действия над синусоидальными величинами заменяются на действия над векторами.

Упрощение: 1) частота переменного тока во всех элементах цепи одинакова, вектора вращаются вместе, их заменяют на неподвижные.

2) вместо амплитудного значения часто используется действующее.

Преимущества : простота и наглядность;

Недостатки : небольшая точность.

Символический метод

Каждому вектору (каждой синусоид.величине) ставится в соответствие компл.число, модуль которого = действующему (амплитудному) значению, а аргумент – начальной фазе.

J 2 = -1; 1/j = -j.

По одной оси действительные числа, по другой – мнимые. Комплексные значения – с точкой.

Действия над синусоид.величинами заменяются на действия с компл. числами.

Простой и наглядный метод.
3.

Резистор R, Ом – способность сопротивляться эл.току.

U = = RI = ; R= U/I; U=U m sin(?t+? U ).

Все законы и правила пост.тока справедливы для переменного тока для мгновенных значений – принцип квазистационарности.

i = U/R = I m sin(?t+? i )

I m = U m / R – зак. Ома для амплитудных значений; /

I ~ = U ~ / R – зак. Ома для действ.значений.

? U =? i - ток на резисторе совпадает по фазе с напряжением.

U” = U*e i?U

I”= I*e j? = U*e j? /R

I ”= U ”/ R – зак. Ома для компл.значений

Индуктивность L, Гн

E = - L di / dt

U = - e = L di / dt = L I m ? cos ( ?t + ? i )= L I m ? sin ( ?t + ? i + ? /2)= U m sin ( ?t + ? U )

U m = I m *?L

I m = U m /X L – зак. Ома для амплитудных значений;

I ~ = U ~ / X L – зак. Ома для действующих значений.

? U = ? i + ? /2 напряжение опережает ток по фазе на Т/4

U ”= Ue j? - комплексное значение U.

I”= I*e j? = (U*e j? / X L ) * 1/e j?/2 = U”/j X L = U”/j?L = U”/ X” L

X ” L = j?L – компл.значение индукционного сопротивления.

Ёмкость С – свойство тела накапливать электрический заряд

q = CU (Ф)

1Ф – при приложенном напряжении 1 В накапливается заряд 1 Кл (это очень много).

q= CU m sin(?t+? U )

i=dq/dt = CU? cos(?t+? U ) = C?U m sin(?t+? U + ?/2)

I m = U m / X c - зак. Ома для амплитудных значений;

X c = 1/ ?C

I ~ = U ~ / X c – для действующих значений.

? i = ? U + ? /2 ; ? U = ? i - ? /2 напряжение отстаёт от тока по фазе на Т/4.

U ”= Ue j? - комплексное значение U.

I”= I*e j? = (U*e j? / X С ) * e j?/2 = - U”/j X С = U”/ X” С

X ” С = - j – компл.значение ёмкостного сопротивления сопротивления.
4.

Последовательное соединение резистора, индуктивности и ёмкости

Правило Кирхгофа: i R = i C = i L = i 0 ; I” 0 = I” R + I” C +I” L

U 0 = U R + U C + U L ; U” 0 = U” R + U” C + U” L

Закон Ома: U” 0 = I” 0 R + I” 0 X” C + I” 0 X” L = I” 0 (R + X” C + X” L ) ;

I ” 0 = U ” 0 / ( R + X ” C + X ” L ) ; ( R + X ” C + X ” L ) – общее сопротивление цепи Z ” , при послед.соединении сопротивления складываются.

Z ”= R + X ” C + X ” L = R + j ( ?L –1/ ?C )

Z = – импеданс

I ” = U ”/ Z ” ; Z ”= Ze jϕ ; Z ” = Ue j? ( u ) / Ie j? ( i ) =( U / I )* e j ( ? ( u )- ? ( i )) ; I = U / Z – для действ.значений; ϕ= ? U – ? i - сдвиг фаз между током и напряжением.

Треугольник напряжений и сопротивлений

Параллельное соединение элементов

Правило Кирхгофа: i R = i C + i L + i 0 ; I” 0 = I” R + I” C + I” L

U 0 = U R = U C = U L ; U” 0 = U” R = U” C = U” L

Закон Ома: I” 0 = U” 0 /R + U” 0 /X C + U” 0 /X L = U” 0 / Z”

1/ Z ” = 1/ R + 1/ X ” C +1/ X ” L - полное сопротивление

Y ” = 1/ Z ” – проводимость

g = 1/R ; b” C = 1/ X” C = j?C ; b” L = 1/X” L = -j/?L;

Y ” = g + b ” C + b ” L - полная проводимсть

I” 0 = U” 0 Y” ; Y”= I 0 e j?(i) / U 0 e j?(u) = (I 0 / U 0 ))* e j(?(i)- ?(U)) = y e jϕ

ϕ = ? i – ? U
векторная диаграмма

треугольник токов и проводимостей

Смешанное соединение элементов в цепи переменного тока. Пример цепи:

Первый закон (ЗТК, Закон токов Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма токов в любом узле любой цепи равна нулю (значения вытекающих токов берутся с обратным знаком):

Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. Данный закон следует из закона сохранения заряда . Если цепь содержит p узлов, то она описывается p ? 1 уравнениями токов. Этот закон может применяться и для других физических явлений (к примеру, водяные трубы), где есть закон сохранения величины и поток этой величины.

Второй закон (ЗНК, Закон напряжений Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической сумме ЭДС , действующих вдоль этого же контура. Если в контуре нет ЭДС, то суммарное падение напряжений равно нулю: для переменных напряжений . Расчет цепи:

1)все ед. приводятся в СИ

2)вычисляются комплексные знач. Реактивного сопротивления

3) Цепь разбивают на участки с одним видом соед.-я. Вычисляются Компл. значения сопротивлений участков.

4)Выясняется хар.-р соединения участков и находится полное компл. сопротивление цепи

Импеданс

5) Найти компл. значения тока и напряжения на всех элементах цепи.

Резонанс в цепях переменного тока

Последовательный резонанс (резонанс напряж-й)

Это резкое возрастание амплитуды колеб. при совпадении частоты вынужденных колебаний и собственной частоты системы.

Имеем цепь состоящую из активного сопротивления, ёмкостного и индуктивного.

U 0 ; I 0 =I R =I C =I L Если то сила тока будет максимальна Т.к. то ; это резонансная частота системы. Напряжение на активном сопротивлении будет Напряжения на ёмкости и индуктивности будут: ; Эти значения превышают U 0 ,но общее напряжение на элементах будет равно нулю. Векторная диаграмма:

Это явление может быть использовано для фильтрации колебаний нужной частоты. При неудачном подборе номиналов элементов, напряжения на L и C могут оказаться очень большими.

Резонанс токов (параллельный резонанс).

Имеем цепь состоящую из активного сопротивления, катушки и конденсатора, соединенных параллельно друг другу. где g, b C и b L величины обратные сопротивлениям (проводимости). I=Ug; Если b L =b C , то I 0 =U/R; ; Векторная диаграмма:

мощность в цепи переменного тока.

Мощность в цепи постоянного тока определяется как: Мощность в цепи переменного тока в общем случае определяется как:

Это коэффициент мощности, показывает расход мощности в цепи.

Треугольник мощностей:

Это полная (кажущаяся) мощность.

Это реактивная (обменная) мощность

Коэффициент мощности.

cosϕ называется коэф. мощности. Он показывает, какая часть мощности расходуется в цепи.

Если cosϕ=1, то

Если cosϕ=0,5, то

Мощность потерь определяется как . При уменьшении коэф. мощности уменьшается КПД. Чтобы этого избежать приходится увеличивать диаметр провода, и как следствие увеличивается масса ЛЭП.

Способы увеличения коэф. мощности.

cosϕ по сути косинус сдвига фаз U и I. Если сдвиг фаз уменьшить, то cosϕ увеличится.

1)Естественный способ: оптимизация режима работы трансформаторов на электростанции, т.е. их использование в номинальном режиме (полная загрузка).

Искусственный способ: подключение компенсирующих устройств, ёмкостной нагрузки.

G- генератор, R 1 +L 1 –потребитель.

Ёмкость – батарея конденсаторов или синхронный компенсатор или синхронные двигатели.

Многофазные цепи: трехфазная система.

Многофазной системой называется система из нескольких цепей с независимыми источниками энергии (фаз).

Наибольшее применение получила 3х фазная система, благодаря своим преимуществам:

1. 
   более высокий КПД
2. 
   простота преобразования электрической энергии в механическую
3. 
   компактность трехфазных машин

Это синхронный генератор. Чтобы получить 3х фазную систему надо использовать 3 рамки (обмотки):

Для однофазной системы:

Для 3х фазной:

Таким образом Е 1 =220В, Е 2 =-110-190i, E 3 =-110+190i.

Соединение трёхфазной системы Звездой (Y):

Линейные напряжения – это напряжения между линейными проводами, фазовые напряжения это напряжения между каждым из фазовых проводов и нулевым проводом. В «звезде», комплексные значения линейных токов равны фазовым, и сумма компл. знач. линейных токов равна компл. значению тока в нулевом проводе.

В симметричной Звезде пропадает надобность в нулевом проводе, т.к. и сумма линейных токов равна нулю.

Соединение треугольником:

Сумма комплексных значений ЭДС в это схеме равно нулю.

Компл. знач. фазных и линейных напряжений соответственно равны. Компл. знач. линейного тока определяется по закону Кирхгофа (по рисунку). Если нагрузка симметричная, т.е. и

Электрические измерения.

Средства измерений электрических величин дают возможность не только получать измерительную информацию о значениях электрических величин, но также обеспечивают получение измерительной информации практически о любых физических величинах.

Электрические величины

по принципу действия (электромеханические, электронные, термоэлектрические) ;

по точности измерений

по роду тока постоянный, переменный ток.

по методу измерительного преобразования (прямой, прямой дифференциальный, уравновешивающий, в том числе статический и астатический, программный уравновешивающий);

по способу представления величин (аналоговые, цифровые, аналого-цифровые) ;

по способу представления показаний (показывающие, регистрирующие, в том числе самопишущие и печатающие);

по наличию в составе микропроцессоров ;

по измеряемой электрической величине (амперметры, вольтметры, омметры, ваттметры, частотомеры и т. д).

Погрешности измерений.

А ист (истинное значение); А действ. - величина полученная наиболее точно на данный момент.

Абсолютная погрешность?, ?=|А ист -А изм |?|А действ. -А изм | Относительная погрешность

Приведенная относительная погрешность ; А н -макс. значение изм. прибором. ? пр -исп. для описания приборов.

Класс точности- это максимально допустимое значение приведенной погрешности (выраженное в процентах).

8 классов точности от 0.25 .. 4.

Электроизмерительные приборы магнитоэлектрической системы.

Принцип действия МЕП
Принцип действия МЕП состоит во взаимодействии магнитного поля проводника, по которому протекает измеряемый электрический ток, с магнитным полем постоянного магнита.

Наиболее распространенными являются МЕП в которых проводник представляет собой легкую подвижную рамку (катушку), укрепленную на оси и состоящую из нескольких десятков витков тонкого покрытого лаком медного провода. Рамка размещена в кольцевом зазоре, в котором с помощью сильного постоянного магнита создается однородное магнитное поле за счет соответствующей конструкции полюсных наконечников и сердечника. Измеряемый сигнал подводится к рамке через пружины. При взаимодействии магнитного поля рамки с магнитным полем постоянного магнита на рамку действует вращающий момент M x .

Значение измеряемой величины определяется углом поворота? рамки, оси и стрелки и отсчитывается по положению стрелки на шкале. Моменты M1 и M2 описываются выражениями:
(3.1) (3.2) где k 1 - коэффициент, зависящий от ширины, длины и числа витков рамки; В - магнитная индукция в зазоре между сердечником и полюсными наконечниками; I - сила тока, протекающего через рамку; k 2 - коэффициент, зависящий от размеров пружин; E -- модуль упругости.

В положении равновесия M1 = M2. Из этого условия и выражений (3.1) и (3.2) находим: (3.3) где - чувствительность магнитоэлектрического прибора по току; Е- модуль упругости.

Применение амперметры шунт ставится параллельно амперметру.

Вольтметры.

достоинства , присущи магнитоэлектрическому измерительному механизму, который обладает высокой чувствительностью, малой собственной потребляемой мощностью, малой чувствительностью к внешним магнитным полям, пропорциональной статической характеристикой [выражение (3.3)] и высокой точностью.

Недостатки сложность конструкции, высокая стоимость и чувствительность к перегрузкам.

13

Электромагнитные измерительные приборы. (ЭМП)

Принцип действия ЭМП состоит во взаимодействии магнитного поля, создаваемого неподвижной катушкой, по которой протекает измеряемый электрический ток, с ферромагнитным сердечником, укрепленным на оси. На рис. 3.4 показана одна из наиболее распространенных конструкций электромагнитных приборов. Здесь к катушке, содержащей обмотку из покрытого лаком медного провода и имеющую воздушный зазор, подается измеряемый ток I . Под действием этого тока вокруг катушки

Возникает магнитное поле, которое заставляет втягиваться в воздушный зазор ферромагнитный сердечник, укрепленный на оси. В результате на этой оси возникает вращающий момент, который возрастает с увеличением значения тока. Противодействующий момент создается спиральными пружинами. Для успокоения подвижной системы прибора к его оси жестко присоединяется воздушный успокоитель.Конструкция ЭМП : 1 - катушка; 2- стрелка; 3- шкала; 4- подпятник; 5- противовес; б- спиральная пружина; 7-воздушный успокоитель 8 - ферромагнитный сердечник; 9 - ось

В статике угол поворота? оси и закрепленной на ней стрелки описывается выражением? = k L I 2 , где k L - постоянный коэффициент, зависящий от конструкции прибора.

Шкала ЭМП квадратичная. В начале она сжата, а в конце растянута.

Угол поворота не зависит от направления тока в катушке, поэтому электромагнитные приборы пригодны для измерения в цепях постоянного и переменного тока, причем при измерении переменного синусоидального тока угол поворота стрелки зависит от среднеквадратического значения этого тока.

ЭМП чаще используют для измерений переменного тока и напряжения. Для расширения диапазона измерений их применяют в комплекте с измерительным трансформатором тока или напряжения.

Достоинства ЭМП : пригодность работы на постоянном и переменном токе, простота и надежность конструкции.

Недостатки : неравномерная шкала, чувствительность к внешним магнитным полям и большая собственная потребляемая мощность.

Электромагнитные амперметры выпускают с диапазоном измерений от 0-100 мА до 0-500 А, а в сочетании с измерительным трансформатором тока - до 0-15 кА. У электромагнитных вольтметров диапазон измерений от 0-7,5 до 0-750 В, а в сочетании с измерительным трансформатором напряжения - до 0-15 кВ. Рабочая частота может составлять 50, 200, 800, 1000 и 1500 Гц. Классы точности электромагнитных приборов 1-2,5.

Цифровые электронные приборы

ВПУ-входное преобр.устр.-во: преобр. напряжение к нужной форме.

СС-схема сравнения

УИ-упр. импульс

ГЛИН- генератор линейно изменяющегося напряжения (компаратор)

ГСЧ – генератор стандартной частоты.

Достоинства:высокая точность, удобство считывания показаний, универсальность.

Недостаток: сложность, высокая стоимость, нуждается в источнике питания.
17. опыт холостого хода – работа трансформатора без нагрузки.

U 1 ?U H (U 1 от 0 до U H); W? Р 1 =Р 0 (потери в стали);

V 1 ; V 2 ? U 1 ; U 2 k U = U 1 /U 2 ;

mA ?I xx ; Z xx =U H /I xx ; P=U*I = U 2 /r = I 2 r

Z xx =U H /I xx ; r xx = U H 2 /P 0 ? X Lxx

I Axx = U H /r xx ; I Pxx

I 1 ? I 1H (I 2 ? I 2H)

W? P 1 = P k (потери в стали)

A 1 I 1 , A 2 I 2 ? k = I 1 / I 2

Z кз = U 1 /I 1 Н

I 1 акз = U 1 / Z кз

Z кз? r 1 ; X Lp1 ; r 2 ; X Lp2 ? r 1 ; X Lp1

Рабочий режим

U 1 = U H ; I? I H ; I от 0 до I H

W? P 1 = P 2 +P потерь

V 1 ; V 2 ? U 1 ; U 2 ; K L = I 1 /I 2

A 1 ; A 2 ? I 1 ; I 2 ; K I = I 1 / I 2

КПД = P 2 / P 1 = I 2 U 2 / P 1

Трехфазные трансформаторы

Трехфазный трансформатор может быть составлен из трех одинаковых однофазных; в этом случае он называется групповым. Первичные обмотки трех однофазных трансформаторов соединяют между собой по одной из трехфазных схем, так же как и вторичные обмотки.

Групповые трехфазные трансформаторы применяют при очень больших мощностях (3x630 ква и выше). Это объясняется тем, что каждый однофазный трансформатор группы меньше по габаритам и массе, чем один трехфазный трансформатор на полную мощность группы. Однако групповой трансформатор несколько дороже трехфазного трансформатора на ту же мощность, занимает больше места и имеет меньший к. п. д.Трехфазные трансформаторы со связанной магнитной системой выполняются главным образом стержневыми (рис. 2). Получение такого магнитопровода можно представить себе следующим образом. Три одинаковых однофазных трансформатора выполнены так, что их первичные и вторичные обмотки размещены на одном стержне сердечника магнитопровода, а другой стержень каждого трансформатора не имеет обмотки. Если эти три трансформатора расположить так, чтобы стержни, не имеющие обмоток, находились рядом, то три стержня можно объединить в один - нулевой.

Через объединенный стержень будут замыкаться магнитные потоки трех однофазных трансформаторов, которые равны по величине и сдвинуты по фазе на одну треть периода. Так как сумма трех равных по амплитуде и сдвинутых по фазе на 1/3 периода магнитных потоков равна нулю в любой момент времени (Фа + Фb + Фс = 0), то в объединенном стержне нет магнитного потока и надобность в этом стержне отпадает.

Таким образом, для магнитопровода достаточно иметь три стержня, которые по конструктивным соображениям располагаются в одной плоскости. На каждом стержне трехфазного трансформатора размещаются обмотки высшего и низшего напряжения одной фазы. Стержни соединяются между собой ярмом сверху и снизу. Длина магнитных линий потока среднего стержня меньше, чем крайних стержней. Поэтому магнитный поток среднего стержня встречает на своем пути меньшее магнитное сопротивление, чем магнитные потоки крайних стержней. Следовательно, в фазе, обмотка которой помещена на среднем стержне, протекает меньший намагничивающий ток, чем в фазах, обмотки которых помещены на крайних стержнях

Трехфазный броневой трансформатор (рис. 12-5) можно рассматривать как три однофазных броневых трансформатора, поставленные рядом или друг над другом. При этом средняя фаза имеет

обратное включение относительно крайних, чтооы в соприкасающихся частях магнитной системы потоки фаз складывались, а не

вычитались.

Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов. В большинстве случаев обмотки трехфазных трансформаторов соединяются либо в звезду, либо в треугольник, либо зигзаг.

Группы соединений обмоток.

Для включения трансформатора на параллельную работу с другими трансформаторами имеет значение сдвиг фаз между э. д. с первичной и вторичной обмоток. Для характеристики этого сдвига вводится понятие о группе соединений обмоток. Бывают винтовые (левые и правые)
19.

Автотрансформа́тор - вариант трансформатора , в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД , поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию - это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции между первичной и вторичной цепью. В промышленных сетях, где наличие заземления нулевого провода обязательно, этот фактор роли не играет. Зато существенным является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге - меньшая стоимость.

Основные соотношения для трансформатора сохраняются и для автотрансформатора. Так, отношение напряжений равно U 1 / U 2 = U ВН / U НН = ? 1 / ? 2 =n , а отношение токов I 1 / I 2 = I ВН / I НН = ? 1 / ? 2 =1/n , где ? 1 - полное число витков обмотки (между точками А и X) ; ? 2 - число витков части обмотки, находящейся между точками а и X (или а и х).

Лабораторный автотрансформатор регулируемый (ЛАТР) , в отличие от простого автотрансформатора имеет подвижный токосъёмный контакт к обмотке, что позволяет плавно изменять число витков, включенных во вторичную цепь, и, следовательно, выходное напряжение, практически от нуля до максимального значения для данной модели ЛАТРа. Применяются ЛАТРы для питания лабораторных установок, для стабилизации напряжения в электросети и других нужд. Однако ЛАТР обладает одним неприятным свойством: как и всякий автотрансформатор, он не обеспечивает электрическую развязку высоковольтной (сетевой) и низковольтной (или выходной) стороны. Иными словами - на выходе ЛАТРа может быть (обычно присутствует) сетевая фаза. Это может привести к поражению персонала электрическим током. Для предотвращения этого по нынедействующим правилам техники безопасности для лабораторных работ следует применять безопасный регулируемый источник переменного тока, представляющий из себя комбинацию автотрансформатора ЛАТР и отсекающего трансформатора, обеспечивающего электрическую развязку с осветительной (питающей) сетью. Трансформатор электрической развязки может быть как понижающий - так и с коэффициентом трансформации 1: 1 (один к одному).

16. Однофазный трансформатор. Устройство и принцип действия. Эквивалентная схема, уравнение электрического состояния, векторная диаграмма.

Магнитный пускатель представляет собой простейший комплект аппаратов для дистанционного управления электродвигателями и кроме самого контактора часто имеет кнопочную станцию и аппараты защиты.

Схема подключения нереверсивного магнитного пускателя

На рис. 1, а, б показаны соответственно монтажная и принципиальная схемы включения нереверсивного магнитного пускателя для управления асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором. На монтажной схеме границы одного аппарата обводят штриховой линией. Она удобна для монтажа аппаратуры и поиска неисправностей. Читать эти схемы трудно, так как они содержат много пересекающихся линий.

Рис. 1. Схема включения нереверсивного магнитного пускателя: а - монтажная схема включения пускателя, электрическая принципиальная схема включения пускателя

На принципиальной схеме все элементы одного магнитного пускателя имеют одинаковые буквенно-цифровые обозначения. Это позволяет не связывать вместе условные изображения катушки контактора и контактов, добиваясь наибольшей простоты и наглядности схемы.

Нереверсивный магнитный пускатель имеет контактор КМ с тремя главными замыкающими контактами (Л1 - С1, Л2 - С2, Л3 - С3) и одним вспомогательным замыкающим контактом (3-5).

Главные цепи, по которым протекает ток электродвигателя, принято изображать жирными линиями, а цепи питания катушки пускателя (или цепи управления) с наибольшим током - тонкими линиями.
Принцип действия схемы включения нереверсивного магнитного пускателя

Для включения электродвигателя М необходимо кратковременно нажать кнопку SB2 «Пуск». При этом по цепи катушки магнитного пускателя, потечет ток, якорь притянется к сердечнику. Это приведет к замыканию главных контактов в цепи питания электродвигателя. Одновременно замкнется вспомогательный контакт 3 - 5, что создаст параллельную цепь питания катушки магнитного пускателя.

Если теперь кнопку «Пуск» отпустить, то катушка магнитного пускателя будет включена через собственный вспомогательный контакт. Такую схему называют схемой самоблокировки. Она обеспечивает так называемую нулевую защиту электродвигателя. Если в процессе работы электродвигателя напряжение в сети исчезнет или значительно снизится (обычно более чем на 40% от номинального значения), то магнитный пускатель отключается и его вспомогательный контакт размыкается.

После восстановления напряжения для включения электродвигателя необходимо повторно нажать кнопку «Пуск». Нулевая защита предотвращает непредвиденный, самопроизвольный пуск электродвигателя, который может привести к аварии.

Аппараты ручного управления (рубильники, конечные выключатели) нулевой защитой не обладают, поэтому в системах управления станочным приводом обычно применяют управление с использованием магнитных пускателей.

Для отключения электродвигателя достаточно нажать кнопку SB1 «Стоп». Это приводит к размыканию цепи самопитания и отключению катушки магнитного пускателя.
27.

Опасность Поражения элеткрическим токо

1. Основные элементы электрической цепи (активные, пассивные). Обозначение тока, потенциалов и напряжения вэлектрической цепи.

Электрическая цепь – совокупность источников, приёмников электрической энергии и соединяющих их проводов. Кроме этих элементов, в Э. ц. могут входить выключатели, переключатели, предохранители и другие электрические аппараты защиты и коммутации, а также измерит, и контрольные приборы.

Активные элементы – источники электрической энергии, в которых неэлектрические виды энергии преобразуются в электрическую.

Различают два основных активных элемента: источник напряжения (ЭДС) и источник тока.

Пассивные элементы – приемники электромагнитной энергии. Электрическая энергия в них преобразуется в неэлектрические виды энергии – активное сопротивление (проводимость), либо накапливается в виде энергии электрического поля (емкость) или энергии магнитного поля (индуктивность). Емкость и индуктивность являются реактивными приемниками энергии или реактивными элементами.

Ток обозначается через I с направлением течения.

На схемах рядом с точкой более высокого потенциала ставится знак +, а рядом с точкой более низкого – знак -. Разность потенциалов обозначается через U . Разность потенциалов в двух точках a и b обозначается через U ab .

Напряжение обозначается U .

2. Идеальные источники тока и ЭДС, обозначение и основные характеристики.

Идеальный источник тока ( I ), величина тока, протекающего через который, не зависит от напряжения на его зажимах. Внутреннее сопротивление такого источника можно условно принять равным бесконечности. Обозначение идеального источника тока и его вольт-амперная характеристика приведены на рис.

Идеальный источник напряжения ( E ), напряжение на зажимах которого не зависит от величины протекающего через него тока . Внутреннее сопротивление идеального источника напряжения можно условно принять равным нулю. Обозначение такого источника и его вольт-амперная характеристика приведены на рис.

3. Закон Ома для участка цепи без источника ЭДС и закон Ома для замкнутой цепи. Рисунок.4. Закон Ома для участка цепи, содержащий ЭДС. Рисунок.

5. Первый закон Кирхгофа. Пример его применения. 6. Второй закон Кирхгофа. Пример его применения.

Кроме простых цепей существуют сложные цепи. Сложной электрической цепью называют цепь, которая не может быть непо­средственно рассчитана по закону Ома.

Сложная цепь обычно содержит несколько источников ЭДС в разных ветвях. Число ветвей электрической цепи обозначают через q , число узлов - через q , а число независимых контуров - через п, где п = р - q + 1.

Для расчета сложных цепей используют законы Кирхгофа, ко­торые формулируются для разветвленных и сложных электриче­ских цепей; при их рассмотрении используют понятия ветви, узла и контура.

Ветвью называют часть электрической цепи, состоящую только из последовательно соединенных источников ЭДС (или тока) и сопротивлений и имеющую два зажима для подключения ее к остальной части цепи. На схемах электрических цепей каждую ветвь обычно изображают в виде последовательного соединения одного эквивалентного источника ЭДС (или тока) и одного экви­валентного сопротивления. Ветвь непосредственно соединяет два узла. В ветви через все элементы протекает один и тот же ток.

Узлом называют точку электрической цепи, в которой соедине­но не менее трех ветвей. На схемах узел обозначают точкой.

Контуром называют последовательность ветвей электрической цепи, образующей замкнутый путь, в котором один из узлов одно­временно является началом и концом пути, а остальные встречают­ся только один раз.

Первый закон Кирхгофа выражает тот факт, что ни в одной точке цепи не происходит накопление электрических зарядов. Согласно этому закону (закону Кирхгофа для токов) алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю:

I 1 - I 2 + I 3 - I 4 =0,

Второй закон Кирхгофа устанавливает связь между ЭДС, токами и сопротивлениями в любом замкнутом контуре. Согласно этому закону (закону Кирхгофа для напряжений), алгебраическая сумма напряжений участков любого контура электрической цепи равна нулю:

где т - число участков контура.

Со знаком плюс записывают на­пряжения, положительные направле­ния которых совпадают с произвольно выбранным направлением обхода кон­тура, со знаком минус - противопо­ложно направленные или наоборот. В частности, для контура схемы замещения цепи, содержащего только источники ЭДС и резистивные эле­менты, алгебраическая сумма напряжений на резистивных элементах равна алгебраической сумме ЭДС:

Где т - число резистивных элементов; п - число ЭДС в контуре.

Со знаком плюс записывают ЭДС и токи, положительные на­правления которых совпадают с произвольно выбранным направлениемобхода контура, со знаком минус - противоположно на­правленные или наоборот. Так, например, для контура, приведен­ного на рис. 1 .5,

7. Баланс мощностей в цепях постоянного тока.

8. Преобразование схем с последовательным, параллельным и смешанным соединением сопротивлений.

Элементы цепи часто соединяют или треугольником, или звез­дой (рис. 1.11).

Для упрощения расчета электрических цепей в ряде случаев целесообразно применять преобразование треугольника сопротив­лений в эквивалентную звезду или звезды в эквивалентный тре­угольник.

Условия эквивалентного преобразования требуют, чтобы преоб­разования, производимые в одной части цепи, не вызывали изме­нений в распределении токов и напряжений в остальной части цепи. Согласно этим условиям, потенциалы одноименных точек треугольника и звезды и подходящие к узлам токи должны быть одинаковы.

Формулы перехода от сопротивлений треугольника к сопротив­лениям звезды и наоборот в соответствии с обозначениями на рис. 1.11 имеют вид:

Используя эквивалентные преобразования, сложную цепь ино­гда можно свести к простой. Часто преобразования приводят к уменьшению числа ветвей и узлов сложной цепи и, следовательно, к упрощению ее расчета.

6. Метод контурных токов. Пример его применения.

Ме?тод ко?нтурных то?ков - метод сокращения размерности системы уравнений, описывающей электрическую цепь.

Основные принципы

Любая электрическая цепь, состоящая из Р рёбер (ветвей, участков) и У узлов, может быть описана системой уравнений в соответствии с . Число уравнений в такой системе равно Р , из них У –1 уравнений составляется по 1-му закону Кирхгофа для всех узлов, кроме одного; а остальные Р –У +1 уравнений – по 2-му закону Кирхгофа для всех независимых контуров. Поскольку независимыми переменными в цепи считаются токи рёбер, число независимых переменных равно числу уравнений, и система разрешима.

Существует несколько методов сократить число уравнений в системе. Одним из таких методов является метод контурных токов.

Метод использует тот факт, что не все токи в рёбрах цепи являются независимыми. Наличие в системе У –1 уравнений для узлов означает, что зависимы У –1 токов. Если выделить в цепи Р –У +1 независимых токов, то систему можно сократить до Р –У +1 уравнений. Метод контурных токов основан на очень простом и удобном способе выделения в цепи Р –У +1 независимых токов.

Метод контурных токов основан на допущении, что в каждом из Р –У +1 независимых контуров схемы циркулирует некоторый виртуальный контурный ток. Если некоторое ребро принадлежит только одному контуру, реальный ток в нём равен контурному. Если же ребро принадлежит нескольким контурам, ток в нём равен сумме соответствующих контурных токов (с учётом направления обхода контуров). Поскольку независимые контура покрывают собой всю схему (т.е. любое ребро принадлежит хотя бы одному контуру), то ток в любом ребре можно выразить через контурные токи, и контурные токи составляют полную систему токов.

Построение системы уравнений

Для построения системы уравнений необходимо выделить в цепи P – У + 1 независимых контуров. По каждому из этих контуров будет составлено одно уравнение по 2-му закону Кирхгофа. В каждом контуре необходимо выбрать направление обхода (например, по часовой стрелке).

Ток во всех рёбрах схемы необходимо представить как сумму (с учётом знаков) контурных токов, которые протекают по этим рёбрам.

При наличии в цепи источников тока, их предварительно преобразовывают в источники напряжения.

Правило построения уравнения таково. Обходя контур в соответствии с выбранным направлением, записываем в левую часть уравнений сумму (с учётом знаков) токов в рёбрах, умноженных на сопротивление ребра. В правой части уравнения записываем все источники ЭДС, имеющиеся в контуре (со знаком «плюс», если направление обхода контура совпадает с направлением ЭДС, и наоборот).

Составив уравнения для всех независимых контуров, получаем совместную систему P – У + 1 уравнений относительно P – У + 1 неизвестных контурных токов.

Метод контурных токов

Положим, что в левом контуре по часовой стрелке течет контурный ток I 11 , а в правом (также по часовой стрелке) - контурный ток I 22 . Для каждого из контуров составим уравнения по второму . При этом учтем, что по смежной ветви (с сопротивлением R 5) течет сверху вниз ток I 11 –I 22 . Направления обхода контуров примем также по часовой стрелке.

Для первого контура

или

Для второго контура

или

Перепишем эти уравнения следующим образом:

Здесь

Полное сопротивление первого контура;

Полное сопротивление второго контура;

Сопротивления смежной ветви между первым и вторым контурами, взятые со знаком минус;

Контурная ЭДС первого контура;

Контурная ЭДС второго контура.

7. Метод эквивалентного генератора. Пример его применения.

8. Метод эквивалентного сопротивления. Пример его применения.

9. Закон Джоуля-Ленца. Пример его применения.

Закон Джоуля - Ленца - .

При прохождении электрического тока через металлический проводник электроны сталкиваются то с нейтральными молекулами, то с молекулами, потерявшими электроны. Движущийся электрон либо отщепляет от нейтральной молекулы новый электрон, теряя свою кинетическую энергию и образуя новый положительный ион, либо соединяется с молекулой, потерявшей электрон (с положи­тельным ионом), образуя нейтральную молекулу. При столкнове­нии электронов с молекулами расходуется энергия, которая пре­вращается в тепло. Любое движение, при котором преодолевается сопротивление, требует затраты определенной энергии. Так, напри­мер, для перемещения какого-либо тела преодолевается сопротив­ление трения и работа, затраченная на это, превращается в тепло.

Электрическое сопротивление проводника играет ту же роль, чтя и сопротивление трения. Таким образом, для проведения тока через проводник источник тока затрачивает некоторую энергию, которая превращается в тепло. Переход электрической энергии в тепловую отражает закон Ленца - Джоуля или закон теплового действия тока.

Русский ученый Ленц и английский физик Джоуль одновремен­но и независимо один от другого установили, что при прохождении электрического тока по проводнику количество теплоты, выделяемое проводником, прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого электрический ток протекал по проводнику . Это положение называется законом Лен­ца - Джоуля.

Если обозначить количество теплоты, создаваемое током, буквой Q , силу тока, протекающего по проводнику,- I , сопротивление проводника r и время, в течение которого ток протекал по проводнику, t , то закону Ленца - Джоуля можно придать следующее выражение:

Пример 1. Определить количество теплоты, выделенное в нагревательном приборе в течение 0,5 ч, если он включен в сеть с напряжением 110 в и имеет сопротивление 24 ом .

Решение. Время прохождения в секундах:

t =0,5 ч =30 мин =30х60=1800 сек .

Количество теплоты, выделенное в приборе,

Примеры 2. В электрическом кипятильнике вода, потребляя количество теплоты 400 000 дж , закипает через 15 мин . Определить сопротивление нагрева­тельного элемента этого кипятильника, а также мощность, если кипятильник ра­ботает под напряжением 220 в и его к. п. д. равен 80%.

Решение. Так как к. п. д. кипятильника равен 80%, выделенное нагрева­тельным элементом количество теплоты

Q = 400 000: 0,8 = 500 000 дж .

Силу тока, протекающего через кипятильник, найдем из слёлующей формулы

откуда

Сопротивление нагревательного элемента

Мощность, потребляемая кипятильником,

10. Выделяемая и потребляемая мощность.

Зная работу, совершаемую током за некоторый промежуток времени, можно рассчитать и мощность тока, под которой, так же как и в механике, понимают работу, совершаемую за единицу времени. Из формулы A=UIt, определяющей работу постоянного тока, следует, что мощность его
(58.1)
Таким образом, мощность постоянного тока на любом участке цепи выражается произведением силы тока на напряжение между концами участка.

Нередко говорят о мощности электрического тока, потребляемой из сети, желая этим выразить мысль, что при помощи электрического тока («за счет тока») совершается работа моторов, нагреваются плитки и т. д. В соответствии с этим на приборах нередко обозначается их мощность, т. е. мощность тока, необходимая для нормального действия этих приборов. Так, например, 220-вольтовая электроплитка мощности 500 Вт есть плитка, для нормальной работы которой требуется ток около 2,3 А при напряжении 220 В (так как 2,3 А 220 В »500 Вт).

Если в формуле (58.1) ток выражен в амперах, а напряжение в вольтах, то мощность получится в джоулях в секунду (Дж/с), т. е. в ваттах (Вт) (см. том I). На практике употребляют также более крупную единицу мощности киловатт: 1 кВт=1000 Вт. Таким образом, один ватт есть мощность, выделяемая током один ампер в проводнике, между концами которого поддерживается напряжение один вольт. В электротехнике применяется единица работы, называемая киловатт-часом (кВт ч): один киловатт-час равен работе, совершаемой током мощности один киловатт в течение одного часа. Нетрудно сосчитать, что 1 кВт ч=3600000 Дж. В киловатт-часах обычно выражают энергию, на которую электростанции подают счета потребителям электроэнергии. Конечно, такой единицей работы можно пользоваться не только в электротехнике, но и для оценки работы любой машины, например пароходного или автомобильного двигателя.

11. Определение показаний приборов (амперметр и вольтметр) при последовательном и параллельном соединении проводников.

12. Режимы работы цепи (согласования, холостого хода и т. д.)

· В режиме холостого хода источник питания отсоединен от нагрузки и работает ’’ вхолостую”. Сопротивление внешнего участка цепи, ток равен 0.

· В режиме короткого замыкания источник питания замкнут накоротко. Режим является аварийным. Ток короткого замыкания Iк.з. во много раз превышает значение номинального тока.

· Номинальным режимом называют такой режим, на который рассчитаны источник питания и приемники электроэнергии заводом изготовителем. Процесс преобразования электроэнергии в другие виды идет без постороннего нагрева, т.е. в допустимых пределах по паспорту (U н; I н; P н и т.д.)
В этом режиме соблюдаются наилучшие условия работы: экономичность, долговечность и т.д.

· Под согласованным режимом понимают такой режим, когда источник или приемник работают с максимально возможной мощностью. На практике этот режим применяется в радиотехнических установках и схемах, где низкий коэффициент.полезного действия.

13. Сила тока короткого замыкания.

Режим короткого замыкания (рис. 21). Коротким замыканием (к. з.) называют такой режим работы источника, когда его зажимы замкнуты проводником, сопротивление которого можно считать равным нулю. Практически к. з. возникает при соединении друг с другом проводов, связывающих источник с приемником, так как эти провода имеют обычно незначительное сопротивление и его можно принять равным нулю. К. з. может происходить в результате неправильных действий персонала, обслуживающего электротехнические установки (рис. 22, а), или при повреждении изоляции проводов (рис. 22,б, в); в последнем случае эти провода могут соединяться через землю, имеющую весьма малое сопротивление, или через окружающие металлические детали (корпуса электрических машин и аппаратов, элементы кузова локомотива и пр.).
При коротком замыкании ток

I к.з = E / R 0 (15)

Ввиду того что внутреннее сопротивление источника Ro обычно очень мало, проходящий через него ток возрастает до весьма больших значений. Напряжение же в месте к. з. становится равным нулю (точка К на рис. 20), т. е. электрическая энергия на участок электрической цепи, расположенный за местом к. з., поступать не будет.

Если точки a и b замкнуть проводником, сопротивление которого мало по сравнению с внутренним сопротивлением источника (R << r), тогда в цепи потечет ток короткого замыкания

Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую можно получить от данного источника с электродвижущей силой e и внутренним сопротивлением r.

14. Проводимость электрической цепи.

Всякий проводник можно характеризовать не только его сопротивлением, но и так называемой проводимостью - способностью проводить электрический ток. Проводимость есть величина, обратная сопротивлению. Единица проводимости называется сименсом (См). 1 См равен 1/1 Ом. Проводимость обозначают буквой G (g). Следовательно,

G = 1 / R (4)

Удельное электрическое сопротивление и проводимость. Атомы разных веществ оказывают прохождению электрического тока неодинаковое сопротивление.