Электротехника и электроника рабочая тетрадь. РТ Электротехника и электроника. Профессионального образования западноуральский горный техникум рабочая тетрадь по дисциплине
 Скачать 464.22 Kb.
|
|
ЧАСТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЗАПАДНО-УРАЛЬСКИЙ ГОРНЫЙ ТЕХНИКУМ» РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ОП.02 ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Студент ________________________________________________ (Ф.И.О. полностью) Группы __________________________________________________ Специальности __________________________________________ Дата проверки ______________ Дата регистрации_______________ Оценка____________________ ___________________________ (подпись преподавателя) Пермь 2020 Рабочая тетрадь предназначена для практических занятий (как аудиторных, так и самостоятельных) по учебной дисциплине «Электротехника и электроника» для студентов технических специальностей заочной формы обучения среднего профессионального образования, где учебным планом предусмотрено изучение этой дисциплины. Рабочая тетрадь содержит вопросы и задания по изучаемым темам дисциплины, список рекомендуемой литературы. Данная тетрадь может также быть использована в качестве контрольной работы. Глава 1 ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ЗАКОН КУЛОНА 1. Каковы формы проявления электромагнитного поля? Ответ: Электромагнитное поле может проявляться в различных формах, включая: 1. Электрическое поле - это поле, создаваемое зарядами и изменяющее направление и скорость движения других зарядов. 2. Магнитное поле - это поле, создаваемое движущимися зарядами и изменяющее направление и скорость движения других зарядов. 3. Электромагнитные волны - это колебания электрического и магнитного полей, распространяющиеся в пространстве со скоростью света. 4. Электромагнитные излучения - это энергия, испускаемая зарядами в виде электромагнитных волн. 5. Электростатическое поле - это поле, создаваемое статическими зарядами и не изменяющееся со временем. 6. Магнитостатическое поле - это поле, создаваемое постоянными магнитами и не изменяющееся со временем. 2. Что произойдет с силой взаимодействия между двумя зарядами, если их из воздуха перенести в воду? Ответ: Сила взаимодействия между двумя зарядами изменится при переносе из воздуха в воду. Это связано с тем, что в воде диэлектрическая проницаемость выше, чем в воздухе. Это означает, что вода лучше поляризуется под действием электрического поля зарядов, что приводит к уменьшению силы взаимодействия между ними. Таким образом, сила взаимодействия между зарядами будет меньше в воде, чем в воздухе. 3. Что произойдет с силой взаимодействия между двумя зарядами, если расстояние между ними увеличить в пять раз? Ответ: Сила взаимодействия между двумя зарядами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Если расстояние между зарядами увеличивается в пять раз, то сила взаимодействия между ними уменьшится в 25 раз. Это связано с тем, что при увеличении расстояния между зарядами, линии электрического поля распространяются на большее расстояние, что приводит к уменьшению плотности электрических линий и, следовательно, к уменьшению силы взаимодействия. 1.3 Электрическое поле каких зарядов изображено на рис. 1.1?  Ответ: Изображена картина силовых линий поля электрического диполя– совокупности двух разноименных равных точечных зарядов. Выберите правильный ответ: 1. Расстояние между электрическими зарядами возросло в три раза. Как должны измениться величины зарядов qx и qx, чтобы сила взаимодействия между ними возросла в девять раз? а) увеличиться в три раза; б) уменьшиться в три раза; в) увеличиться в девять раз. Ответ: Если расстояние между зарядами увеличилось в 3 раза, то сила взаимодействия уменьшилась в 9 раз. Чтобы сила взаимодействия между зарядами возросла в 9 раз, необходимо увеличить произведение их величин в 9 раз. Таким образом, правильный ответ: в) увеличиться в девять раз. 2. Электрическое поле каких зарядов изображено на рис. 1.2? Ответ:  Рис. 1.2 Ответ: Электрическое поле двух одноименных зарядов равной величины. ПОТЕНЦИАЛ И НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ Сформулируйте определения потенциала, напряжения и напряженности электрического поля: Потенциал - это физическая величина, которая характеризует энергию, необходимую для перемещения единичного заряда из точки с нулевым потенциалом в данную точку в электрическом поле. Напряжение - это разность потенциалов между двумя точками в электрическом поле, которая характеризует энергию, необходимую для перемещения единичного заряда между этими точками. Напряженность электрического поля - это векторная физическая величина, которая характеризует силу, действующую на единичный заряд в данной точке электрического поля. Она определяется как отношение силы, действующей на заряд, к величине заряда. 2. Потенциал электрического поля — Потенциал - это физическая величина, которая характеризует энергию, необходимую для перемещения единичного заряда из точки с нулевым потенциалом в данную точку в электрическом поле. 3. Напряжение — Напряжение - это разность потенциалов между двумя точками в электрическом поле, которая характеризует энергию, необходимую для перемещения единичного заряда между этими точками. 4. Напряженность электрического поля — Напряженность электрического поля - это векторная физическая величина, которая характеризует силу, действующую на единичный заряд в данной точке электрического поля. Она определяется как отношение силы, действующей на заряд, к величине заряда. 5. В каких единицах измеряется электрический потенциал? Ответ: Электрический потенциал измеряется в вольтах (В). ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЕМКОСТЬ. КОНДЕНСАТОРЫ 1. От чего зависит емкость конденсатора? Ответ: Емкость конденсатора зависит от нескольких факторов: 1. Расстояния между обкладками: чем меньше расстояние между обкладками, тем больше емкость. 2. Площади обкладок: чем больше площадь обкладок, тем больше емкость. 3. Материала диэлектрика: различные материалы имеют различные значения диэлектрической проницаемости, что влияет на емкость конденсатора. 4. Толщины диэлектрика: чем толще диэлектрик, тем меньше емкость. 5. Формы обкладок: форма обкладок также может влиять на емкость конденсатора. 6. Температуры: температура может влиять на емкость конденсатора, так как она может изменять свойства диэлектрика. 2. Как влияет диэлектрик на емкость конденсаторов? Ответ: Диэлектрик влияет на емкость конденсатора, увеличивая ее. Это происходит из-за того, что диэлектрик уменьшает электрическое поле между обкладками конденсатора, что позволяет большему количеству зарядов накапливаться на обкладках. Кроме того, диэлектрик может уменьшать влияние внешних электрических полей на конденсатор, что также способствует увеличению его емкости. 3.Рассчитайте общую ёмкость электроцепи, если каждый С = 10 пф. См. рис. 1.3  Рис. 1.3 Ответ:     Глава 2 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА СОПРОТИВЛЕНИЕ И ПРОВОДИМОСТЬ ПРОВОДНИКОВ 1. От чего зависит сопротивление проводника? Ответ: Сопротивление проводника зависит от его материала, длины, площади поперечного сечения и температуры. Чем больше длина проводника, тем больше его сопротивление. Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем больше его сопротивление. Также сопротивление проводника увеличивается с увеличением температуры, так как при нагреве материал проводника расширяется и его сопротивление увеличивается.  Где: R – сопротивление проводника,  - удельное сопротивление проводника, l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения проводника.2. Заполните таблицу.
3. Медный и стальной провода имеют одинаковые диаметр и длину. Какой из них сильнее нагревается при одной и той же силе тока? (Выберите правильный ответ.) а) медный; б) стальной; в) оба провода нагреваются одинаково. Правильный ответ: а) медный провод сильнее нагревается при одной и той же силе тока. Медь является лучшим проводником электричества среди металлов, а сталь - хорошим проводником, но хуже меди. При прохождении тока через проводник происходит выделение тепла, которое зависит от сопротивления проводника. Сопротивление медного провода меньше, чем у стального, поэтому при одинаковой силе тока медный провод сильнее нагревается. 4. Во сколько раз увеличится сопротивление линии, если медный провод заменить стальным таких же длины и поперечного сечения? Ответ: Удельное сопротивление меди составляет около 1,7·10-8 Ом·м, а у стали - около 1,0·10-7 Ом·м. Таким образом, у стали удельное сопротивление почти в 6 раз выше, чем у меди. 5. Как определить длину мотка медной проволоки, не разматывая его? Ответ: Для определения длины мотка медной проволоки без разматывания можно использовать формулу: L = (πd²N)/4s где L - длина мотка, d - диаметр проволоки, N - количество витков, s - шаг витков (расстояние между соседними витками), π - число Пи (3,14). Для определения диаметра проволоки можно использовать микрометр или линейку с делениями в миллиметрах. Для определения количества витков можно визуально оценить количество витков на одном обороте мотка и умножить на количество оборотов. Шаг витков можно также оценить визуально или измерить линейкой. После подстановки всех значений в формулу можно определить длину мотка медной проволоки. 6. Что представляют собой сверхпроводники? Ответ: Сверхпроводники - это материалы, которые при охлаждении до определенной температуры (обычно ниже -200 градусов Цельсия) теряют сопротивление электрическому току и могут проводить электричество без потерь. Это свойство называется сверхпроводимостью. Сверхпроводники имеют множество применений в науке и технологии, включая создание мощных магнитов, использование в квантовых компьютерах и передачу электроэнергии без потерь. ЗАКОН ОМА 1. Напишите формулы закона Ома для участка и полной цепи. Закон Ома для участка цепи: U = I · R где U - напряжение на участке цепи, I - сила тока, протекающего через участок, R - сопротивление участка. Закон Ома для полной цепи: U = I · (R1 + R2 + ... + Rn) где U - напряжение на полной цепи, I - сила тока, протекающего через цепь, R1, R2, ..., Rn - сопротивления элементов цепи (резисторов, проводников и т.д.). 2. Заполните таблицу.
3. Заполните таблицу.
4. Как изменится ток в цепи, если напряжение увеличится в два раза? Ответ: Если сопротивление цепи останется неизменным, то ток в цепи также увеличится в два раза. I = U/R, где I - ток, U - напряжение, R - сопротивление. 5. Электрическая лампочка включена в сеть напряжением 220 В. Какой ток будет проходить через лампочку, если сопротивление ее нити 240 Ом? Ответ: I = 220 В / 240 Ом = 0,92 А Ответ: ток, проходящий через лампочку, равен 0,92 А. СОЕДИНЕНИЕ РЕЗИСТОРОВ 1. Вычислите эквивалентное сопротивление электрической цепи, приведенной на рис. 1.4, если сопротивление каждого резистора равно 10 Ом.  Рис. 1.4
1/R=0.1+0.1+0.1+0.1+0.1=0.5. R=2 Ом. ЗАКОНЫ КИРХГОФА 1. Сформулируйте законы Кирхгофа. Законы Кирхгофа - это два основных закона, которые описывают электрические цепи: 1. Первый закон Кирхгофа (закон о сохранении заряда): Сумма токов, втекающих в узел, равна сумме токов, вытекающих из узла. Или другими словами, алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю. 2. Второй закон Кирхгофа (закон о сохранении энергии): Сумма падений напряжения на всех элементах цепи, включая источники ЭДС, равна сумме электрических напряжений в цепи. Или другими словами, алгебраическая сумма напряжений в замкнутом контуре электрической цепи равна нулю. 2. Сколько узлов, ветвей и контуров имеет электрическая цепь, изображенная на рис.1.5? R1 R2  Рис. 1.5 Ответ: 3 узла 5 контуров и 6 ветвей 3. В электрической цепи, схема которой приведена на рис., резисторы имеют сопротивления, = R1 = 2 Ом, R2 = 6 Ом, R3 = 18 Ом, R4 = 10 Ом, R5 = 10 Ом. Если брать цепь из предыдущей задачи, то: 1/R1-3=1/ R1+ 1/R2+ 1/R3=1/2+1/6+1/18=0.722; R1-3=1/0.722=1.385 Ом. 1/R4-5=1/ R4+ 1/R5 =1/10+1/10=0. 2; R4-5=1/0. 2=5 Ом. Rобщ=1.385+5=6.385 Ом. Ответ: 6.385 Ом. |