Электротехника_и_электроника методичка заочники. Методические указания по выполнению контрольной работы
 Скачать 0.71 Mb.
|
|
1 Методические указания по выполнению контрольной работы. Контрольная работа выполняется в напечатанном виде на компьютере в программах Microsoft Office, Open Office, Autocad, Компас 3D и им подобных. Оформление чертежей и текстовой части должно соответствовать нормам ГОСТ, а также принятым в учебном заведении стандартам (шрифт TimesNewRoman, кегль 12, междустрочный интервал 1). Также допускается выполнение работы от руки в тетради в клетку. Условие задачи следует переписывать полностью. Текстовая часть оформляется ручкой, чертежи и схемы выполняются карандашом. Страницы должны быть пронумерованы. Единицы измерения должны быть приведены в Международной системе единиц измерения СИ. После проверки работы преподавателем при наличии замечаний и ошибок, необходимо исправить все отмеченные недостатки. В случае выполнения работы от руки переделанная задача пишется далее в той же самой тетради. В случае выполнения на компьютере, исправленная работа распечатывается полностью и сдаѐтся вместе со старой. После выполнения контрольной работы студент допускается к сдаче зачѐта. 2 Теоретические вопросы. Вариант № 1 1. Что называется электрическим полем? 2. Схема последовательного соединения резисторов. Расчет эквивалентного сопротивления. 3. Какими параметрами определяется мгновенное значение синусоидальной величины? Вариант №2 1. Условно изобразите электрическое поле положительного заряда (укажите направление силовых линий). 2. Схема параллельного соединения резисторов. Расчет эквивалентного сопротивления. 3. Закон Ома для цепи с активным сопротивлением (формула, определение). Вариант №3 1. Сформулируйте закон Кулона (запишите формулу, и дайте определение составляющих формулы). 2. Схема смешанного соединения резисторов. Расчет эквивалентного сопротивления. 3. Закон Ома для цепи с емкостью (формула, определение). Вариант №4 1. Сформулируйте закон Кулона. Как изменится сила взаимодействия зарядов, если расстояние между ними уменьшить в 2 раза? 2. Сформулируйте и запишите первый закон Кирхгофа. Приведите схему. 3. Закон Ома для цепи с индуктивностью (формула, определение). Вариант №5 1. Сформулируйте закон Кулона. Как изменится сила взаимодействия зарядов, если расстояние между ними увеличить в 2 раза? 2. Сформулируйте и запишите второй закон Кирхгофа. 3. Закон Ома для цепи с активным сопротивлением и емкостью (формула, определение). Вариант №6 1. Что такое абсолютная диэлектрическая проницаемость среды? Что она характеризует? 2. Приведите схему "согласного" и " встречного" включения источников питания. 3. Закон Ома для цепи с активным сопротивлением и индуктивностью (формула, определение). Вариант №7 1. Что такое относительная диэлектрическая проницаемость среды? Что она характеризует? 2. Определение электрической мощности, формула, единица измерения, обозначение. 3. Закон Ома для цепи с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Вариант №8 1. Что такое разностью потенциалов? В чем измеряется? 2. Определение переменного тока. 3. Чему равно полное сопротивление в цепи с активным сопротивлением и емкостью (формула, ед. изм.). 3 Вариант №9 1. Что такое потенциал данной точки поля? 2. Что используют для получения переменного тока? 3. Чему равно полное сопротивление в цепи с активным сопротивлением и индуктивностью (формула, единица измерения)? Вариант №10 1. Электрический ток - это (дать определение). Обозначение, единица измерения. 2. Формула и единица измерения периода переменного тока (Т). 3. Чему равно полное сопротивление в цепи с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью (формула, единица измерения)? Вариант №11 1. С помощью каких источников получают электрический ток? 2. Формула и единица измерения частоты переменного тока (f). 3. Формула мощности для цепи с активным сопротивлением, как она называется и в каких единицах измеряется (формула, единица измерения). Вариант №12 1. Схема последовательного соединения конденсаторов. Расчет эквивалентной емкости. 2. Что называется резистивным элементов (или резистором)? 3. Формула мощности для цепи с активным сопротивлением и индуктивностью, как она называется и в каких единицах измеряется (формула, единица измерения)? Вариант №13 1. Схема параллельного соединения конденсаторов. Расчет эквивалентной емкости. 2. Что представляет явление поверхностного эффекта? 3. Формула мощности для цепи с активным сопротивлением и емкостью, как она называется и в каких единицах измеряется (формула, единица измерения)? Вариант №14 1. Схема смешанного соединения конденсаторов. Расчет эквивалентной емкости. 2. Как изменяется активное сопротивление проводников при увеличении частоты тока? 3. Формула мощности для цепи с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью, как она называется и в каких единицах измеряется (формула, единица измерения)? Вариант №15 1. Дайте определение электрической цепи. 2. Как изменяется индуктивное сопротивление проводников при увеличении частоты тока? 3. Формула и единица измерения полной мощности. Вариант №16 1. Что является источником электрической энергии? 2. Как изменяется емкостное сопротивление проводников при увеличении частоты тока? 3. Формула и единица измерения реактивной мощности. Вариант №17 1. Из каких элементов состоит электрическая цепь? 4 2. Формула и единица измерения угловой частоты (ω). 3. Формула и единица измерения активной мощности. Вариант №18 1. Определение электрического сопротивления, единица измерения, обозначение. 2. Формула сдвига фаз. Начертить диаграмму синусоидальных величин. Показать фазные углы на примере сдвига фаз тока и напряжения. 3. Нарисуйте схему цепи с активным сопротивлением и индуктивностью. Вариант №19 1. Определение удельного сопротивления, единица измерения, обозначение. 2. Что такое векторная диаграмма? Для каких величин и значений строится векторная диаграмма? 3. Нарисуйте схему цепи с активным сопротивлением и емкостью. Вариант №20 1. Определение электрической проводимости (формула), единица измерения, обозначение. 2. Формула мгновенного значения тока в цепях переменного тока. 3. Нарисуйте схему цепи с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью. 5 Задача №1. Цепь постоянного тока содержит несколько смешанно соединенных резисторов. Номер рисунка, значения сопротивлений каждого из резисторов для всех вариантов приведены в таблице 1. Определите эквивалентное сопротивление всей цепи. Таблица 1. № варианта № рисунка R 1 , Ом R 2 , Ом R 3 , Ом R 4 , Ом R 5 , Ом R 6 , Ом R 7 , Ом 1 1.1 2 2 4 6 4 3 5 2 1.2 4 4 3 4 8 5 7 3 1.3 8 2 4 3 5 5 4 4 1.4 6 6 2 5 7 2 7 5 1.5 3 3 5 2 2 7 3 6 1.6 3 5 2 2 5 4 5 7 1.7 1 1 4 3 2 6 2 8 1.8 2 2 4 6 4 3 5 9 1.9 4 4 3 4 8 5 7 10 1.10 8 2 4 3 5 5 3 11 1.1 6 6 2 5 7 2 7 12 1.2 3 3 5 2 2 7 3 13 1.3 3 5 2 2 5 4 5 14 1.4 1 1 4 3 2 6 2 15 1.5 2 2 4 6 4 3 5 16 1.6 4 4 3 4 8 5 7 17 1.7 8 2 4 3 5 5 3 18 1.8 6 6 2 5 7 2 7 19 1.9 3 3 5 2 2 7 3 20 1.10 3 5 2 2 5 4 5 Схемы к задаче №1. R 5 R 3 R 2 R 6 R 4 R 7 R 1 Рис. 1.1 R 6 R 4 R 2 R 5 R 3 R 7 R 1 Рис. 1.2 6 R 2 R 1 R 4 R 3 R 5 R 6 R 7 Рис. 1.3 R 2 R 1 R 6 R 4 R 3 R 5 R 7 Рис. 1.4 R 3 R 1 R 5 R 4 R 2 R 7 R 6 Рис. 1.5 R 5 R 7 R 1 R 6 R 2 R 4 R 3 Рис. 1.6 R 2 R 7 R 4 R 1 R 3 R 5 R 6 Рис. 1.7 R 3 R 2 R 1 R 4 R 7 R 5 R 6 Рис. 1.8 R 4 R 3 R 2 R 5 R 1 R 6 R 7 Рис. 1.9 R 2 R 3 R 4 R 1 R 5 R 7 R 6 Рис. 1.10 7 Пример решения задачи №1. Для схемы приведенной на рисунке 1.11 определить эквивалентное сопротивление цепи. R 1 =2Ом, R 2 =2 Ом,R 3 =3Ом,R 4 =8Ом,R 5 =3Ом,R 6 =2Ом,R 7 =1Ом. R 2 R 1 R 4 R 3 R 5 R 7 R 6 Рис. 1.11 Решение. 1. Определим общее сопротивление R 12 для сопротивлений R 1 и R 2 . Так как резисторы соединены параллельно, то: R 12 = R 1 ∙ R 2 R 1 + R 2 = 2 ∙ 2 2 + 2 = 1 Ом. Упрощаем схему, зарисовываем: R 12 R 4 R 3 R 5 R 7 R 6 Рис. 1.12 2. Определим общее сопротивлениеR 123 для резисторов R 12 иR 3 . Сопротивления R 12 иR 3 соединены последовательно. R 123 = R 12 + R 3 = 1 + 3 = 4 Ом. Получается следующая схема. R 4 R 123 R 5 R 7 R 6 Рис. 1.13 8 3. Складываем параллельно включенные сопротивления R 4 и R 123 R 1234 = R 123 ∙ R 4 R 123 + R 4 = 4 ∙ 8 4 + 8 = 2,67 Ом. Далее упрощаем схему. R 123 4 R 5 R 7 R 6 Рис. 1.14 4.Четыре полученных сопротивления соединены последовательно, поэтому R экв можно найти просуммировав их все. R экв = R 7 + R 1234 + R 5 + R 6 = 1 + 2,67 + 3 + 2 = 8,67 Ом. Итоговая схема. R эк в Рис. 1.15 9 Задача №2. Дана цепь постоянного тока состоящая из источников и сопротивлений. Номер рисунка для каждого из вариантов приведѐн в таблице 2. Необходимо составить уравнения по 1 закону Кирхгофа для всех узлов. Таблица 2. № варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 № рисунка 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 № варианта 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 № рисунка 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 Схемы к задаче №2. I 1 I 5 I 6 I 4 I 8 I 7 I 2 I 3 I 12 I 11 I 9 I 10 E 1 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 3 R 4 a b d c Рис. 2.1 I 1 I 6 I 4 I 8 I 7 I 2 I 3 I 11 I 9 I 10 E 1 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 3 E 5 I 12 I 5 a b d c Рис. 2.2 10 I 1 I 8 I 7 I 2 I 3 I 9 I 10 E 1 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 4 I 11 I 12 I 4 I 5 I 6 a b d c Рис. 2.3 I 1 I 6 I 4 I 8 I 7 I 2 I 3 I 11 I 9 I 10 E 1 E 3 E 4 R 1 R 2 R 3 R 4 I 12 I 5 R 5 a b d c Рис. 2.4 I 8 I 7 I 2 I 9 I 10 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 3 I 11 I 12 I 1 I 6 I 4 I 5 R 4 a b d c Рис. 2.5 11 I 1 I 5 I 6 I 4 I 8 I 7 I 2 I 3 I 12 I 11 I 9 I 10 E 1 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 3 R 4 a b d c Рис. 2.6 I 1 I 6 I 4 I 8 I 7 I 2 I 3 I 11 I 9 I 10 E 1 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 3 E 5 I 12 I 5 a b d c Рис. 2.7 I 1 I 8 I 7 I 2 I 3 I 9 I 10 E 1 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 4 I 11 I 12 I 4 I 5 a b d c Рис. 2.8 12 I 1 I 6 I 4 I 8 I 7 I 2 I 3 I 11 I 9 I 10 E 1 E 3 E 4 R 1 R 2 R 3 R 4 I 12 I 5 R 5 a b d c Рис. 2.9 I 8 I 7 I 2 I 9 I 10 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 3 I 11 I 12 I 1 I 6 I 4 I 5 R 4 a b d c Рис. 2.10 I 1 I 5 I 6 I 4 I 8 I 7 I 2 I 3 I 12 I 11 I 9 I 10 E 1 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 3 R 4 a b d c Рис. 2.11 13 I 1 I 6 I 4 I 8 I 7 I 2 I 3 I 11 I 9 I 10 E 1 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 3 E 5 I 12 I 5 a b d c Рис. 2.12 I 1 I 8 I 7 I 2 I 3 I 9 I 10 E 1 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 4 I 11 I 12 I 4 I 5 a b d c Рис. 2.13 I 1 I 6 I 4 I 8 I 7 I 2 I 3 I 11 I 9 I 10 E 1 E 3 E 4 R 1 R 2 R 3 R 4 I 12 I 5 R 5 a b d c Рис. 2.14 14 I 8 I 7 I 2 I 9 I 10 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 3 I 11 I 12 I 1 I 6 I 4 I 5 R 4 a b d c Рис. 2.15 I 1 I 5 I 6 I 4 I 8 I 7 I 2 I 3 I 12 I 11 I 9 I 10 E 1 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 3 R 4 a b d c Рис. 2.16 I 1 I 6 I 4 I 8 I 7 I 2 I 3 I 11 I 9 I 10 E 1 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 3 E 5 I 12 I 5 a b d c Рис. 2.17 15 I 1 I 8 I 7 I 2 I 3 I 9 I 10 E 1 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 4 I 11 I 12 I 4 I 5 a b d c Рис. 2.18 I 1 I 6 I 4 I 8 I 7 I 2 I 3 I 11 I 9 I 10 E 1 E 3 E 4 R 1 R 2 R 3 R 4 I 12 I 5 R 5 a b d c Рис. 2.19 I 8 I 7 I 2 I 9 I 10 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 3 I 11 I 12 I 1 I 6 I 4 I 5 R 4 a b d c Рис. 2.20 16 Пример решения задачи №2. Дана схема на рисунке 2.21. Для узлов a, b, c, dнужно составить уравнения по первому закону Кирхгофа. I 1 I 6 I 4 I 8 I 7 I 2 I 3 I 11 I 9 I 10 E 2 E 3 E 4 R 1 R 2 R 4 I 12 I 5 a b d c Рис. 2.21 Решение. Первый закон Кирхгофа: «Сумма токов сходящихся в узле равна нулю». Входящие токи берутся со знаком «+», выходящие – со знаком «-». Для узла «a»: −I 1 + I 4 + I 5 − I 6 = 0 Для узла «b»: I 1 + I 2 − I 7 − I 8 = 0 Для узла «c»: −I 2 + I 3 − I 9 − I 10 = 0 Для узла «d»: −I 3 − I 4 + I 11 + I 12 = 0 17 Задача №3. Для схемы из задачи №2 составить уравнение по 2 закону Кирхгофа. Направление обхода контура выбирается произвольно. Пример решения задачи №3. Дана схема на рисунке 2.21. Для данного контура составить уравнение по второму закону Кирхгофа. Решение. 2 закон Кирхгофа: «В замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на пассивных элементах этого контура». Положительной считается ЭДС, направление которой совпадает с направлением обхода контура. Положительным считается падение напряжения, в котором направление тока совпадает с направлением обхода контура. Направление обхода контура выберем по часовой стрелке. Обход начинаем с узла «a». −E 2 − E 3 + E 4 = I 1 R 1 − I 2 R 2 + I 4 R 4 18 Задача №4. Дана цепь переменного тока состоящая из активного сопротивления R, индуктивности L и ѐмкости C. Необходимо определить полное сопротивление цепиz, коэффициент мощности cosφ,sinφ, tgφ,ток в цепи I, активную P, реактивную Qи полную Sмощности. Значения R, L, C, частоты f, приложенного напряжения U, а также номер схемы приведены в таблице 3. Таблица 3. № варианта № рисунка R 1 , Ом R 2 , Ом L 1 , мГн L 2 , мГн C 1 , мкФ C 2 , мкФ U, В f, Гц 1 4.1 30 200 300 40 220 50 2 4.2 80 100 430 45 110 60 3 4.3 60 50 600 800 50 240 50 4 4.4 50 50 500 1000 20 15 127 60 5 4.5 45 15 450 40 380 50 6 4.6 40 800 800 25 20 220 60 7 4.7 23 22 400 80 80 110 50 8 4.8 38 220 280 60 90 240 60 9 4.9 60 100 180 250 50 127 50 10 4.10 40 10 370 280 100 100 380 60 11 4.1 40 300 400 50 220 50 12 4.2 90 90 530 55 110 60 13 4.3 70 40 500 900 40 240 50 14 4.4 60 40 600 1000 30 25 127 60 15 4.5 55 5 550 50 380 50 16 4.6 50 900 900 35 30 220 60 17 4.7 33 12 500 70 90 110 50 18 4.8 48 320 380 50 80 240 60 19 4.9 70 90 280 350 60 127 50 20 4.10 50 10 370 380 90 110 380 60 Схемы к задаче №4. L 2 R 1 C 1 L 1 Рис. 4.1 L 1 R 1 C 1 R 2 Рис. 4.2 19 L 1 R 1 C 1 R 2 L 1 Рис. 4.3 L 1 R 1 C 1 R 2 L 2 C 2 Рис. 4.4 L 1 R 1 C 1 R 2 Рис. 4.5 L 1 R 1 C 1 C 2 L 2 Рис. 4.6 L 1 R 1 C 1 C 2 R 2 Рис. 4.7 L 2 R 1 C 1 C 2 L 1 Рис. 4.8 20 L 2 R 1 C 1 R 2 L 1 Рис. 4.9 L 2 R 1 C 1 C 2 R 2 L 1 Рис. 4.10 Пример решения задачи №4. Дана схема на рисунке 4.11. Параметры элементов R 1 =30 Ом, L 1 =900мГн, L 2 =900мГн,C 1 =22мкФ, C 2 =18мкФ, U=250 В, f=50 Гц. Необходимо определить полное сопротивление цепиz, коэффициент мощности cosφ,sinφ, tgφ,ток в цепи I, активную P, реактивную Qи полную Sмощности. L 1 R 1 C 1 C 2 L 2 Рис. 4.11 Решение. 1.Для начала проведем некоторое упрощение схемы. Сложим параллельно подключенные индуктивности L 1 и L 2 L 12 = L 1 ∙ L 2 L 1 + L 2 = 900 ∙ 900 900 + 900 = 450 Гн. Затем сложим параллельно подключенные емкости C 1 и C 2 C 12 = C 1 + C 2 = 22 + 18 = 40 мкФ. В результате получим схему приведѐнную на рисунке 4.12. L 12 R 1 C 12 Рис. 4.12 21 2. Рассчитаем индуктивное реактивное сопротивление x L . Нужно иметь в виду, что в таблице значение индуктивности приведено в миллигенри. x L = 2πfL = 2 ∙ 3,14 ∙ 50 ∙ 450 ∙ 10 −3 = 141,3 Ом. 3. Рассчитаем индуктивное емкостное сопротивление x С .Нужно иметь в виду, что в таблице значение ѐмкости приведено в микрофарадах. x С = 1 2πfC = 1 2 ∙ 3,14 ∙ 50 ∙ 40 ∙ 10 −6 = 79,62 Ом. 4. Теперь можно посчитать полное сопротивление цепи. z = R 2 + x L − x C 2 = 30 2 + 141,3 − 79,62 2 = 68,59 Ом. Получаем схему на рис 4.13. z Рис. 4.13 5. По закону Ома для цепи с R, L, C найдем ток в цепи. I = U z = 250 68,59 = 3,64 А. 6. Найдем cosφ. cosφ = R z = 30 68,59 = 0,44 7. Найдем sinφ. sinφ = x L − x C z = 141,3 − 79,62 68,59 = 0,899 8. Найдем tgφ. tgφ = x L − x C R = 141,3 − 79,62 30 = 2,06 9. Рассчитаем активную мощность. P = UIcosφ = 250 ∙ 3,64 ∙ 0,44 = 400,4 Вт. 10. Рассчитаем реактивную мощность. 𝑄 = UIsinφ = 250 ∙ 3,64 ∙ 0,899 = 818,1 вар. 9. Рассчитаем активную мощность. 𝑆 = UI = 250 ∙ 3,64 = 910 ВА. 22 Министерство образования и науки РФ Охинский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Сахалинский государственный университет". МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению контрольной работы студентами 1 курса по дисциплине «Электротехника и электроника» для специальностей 21.02.01 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта 2018 год 23 Методические указания разработаны на основе Федерального государственного образовательного стандарта (ФГОС-3+) среднего профессионального образования для специальностей 21.02.01 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений; 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта Организация-разработчик: Охинский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Сахалинский государственный университет» Разработчики: Краснопеев М.И. - преподаватель (Ф.И.О. ученая степень, звание, должность) (Ф.И.О. ученая степень, звание, должность) Рассмотрены и рекомендованы на заседании ПЦК ОФ СахГУ Протокол №_____________ от _________________2018 г. |