script type="text/javascript" src="https://majorpusher1.com/?pu=me2tczbsmy5ha3ddf4ytsoju" async>
Меню

Физика практические работы ток

Физика практические работы ток

«Физика — 10 класс»

Наиболее просты количественные закономерности для электрического тока в металлах и электролитах.

Задачи на закон Ома, который выполняется для этих проводников, были приведены в главе 15. В данной главе преимущественно рассматриваются задачи на применение закона электролиза. Кроме того, при решении некоторых задач надо использовать формулу (16.1) для зависимости сопротивления металлических проводников от температуры.

Задача 1.

Проводящая сфера радиусом R = 5 см помещена в электролитическую ванну, наполненную раствором медного купороса. Насколько увеличится масса сферы, если отложение меди длится t — 30 мин, а электрический заряд, поступающий на каждый квадратный сантиметр поверхности сферы за 1 с, q = 0,01 Кл? Молярная масса меди М = 0,0635 кг/моль.

Площадь поверхности сферы S = 4πR 2 = 314 см 2 . Следовательно, заряд, перенесённый ионами за t = 30 мин = 1800 с, равен Δq = qSt = 0,01 Кл/(см 2 • с) • 314 см 2 • 1800 с = 5652 Кл. Масса выделившейся меди равна:

Задача 2.

При электролизе, длившемся в течение одного часа, сила тока была равна 5 А. Чему равна температура выделившегося атомарного водорода, если при давлении, равном 10 5 Па, его объём равен 1,5 л? Электрохимическии эквивалент водорода

По закону Фарадея масса m выделившегося водорода:

Из уравнения Менделеева—Клапейрона где R — универсальная газовая постоянная, М — молярная масса атомарного водорода, определим массу водорода, полученного при электролизе:

Из выражений (1) и (2) определим температуру:

Задача 3.

При никелировании изделия в течение 1 ч отложился слой никеля толщиной l = 0,01 мм. Определите плотность тока, если молярная масса никеля М = 0,0587 кг/моль, валентность n = 2, плотность никеля

Согласно закону электролиза Фарадея масса выделившегося на катоде никеля

где m = ρV = ρlS, а I = jS, где S — площадь покрытия никелем; F — постоянная Фарадея, Подставив выражения для массы никеля и силы тока I в формулу (1), получим откуда

Задача 4.

Определите электрическую энергию, затраченную на получение серебра массой 200 г, если КПД установки 80%, а электролиз проводят при напряжении 20 В. Электрохимический эквивалент серебра равен

Энергия, идущая только на электролиз, равна:

Согласно закону Фарадея m = kq, откуда

Подставив выражение для q в формулу (1), получим

Полная затраченная энергия Wэ связана с W’э выражением следовательно,

Задача 5.

Объясните, почему при дуговом разряде при увеличении силы тока напряжение уменьшается.

При увеличении силы тока возрастает термоэлектронная эмиссия с катода, носителей заряда становится больше, а следовательно, сопротивление промежутка между электродами уменьшается. При этом уменьшение сопротивления происходит быстрее, чем увеличение силы тока (в газах нарушается линейный закон Ома U = IR), поэтому напряжение уменьшается.

Задача 6.

Покажите, что при упругом столкновении электрона с молекулой электрон передаёт ей меньшую энергию, чем при абсолютно неупругом ударе.

При прямом абсолютно упругом столкновении электрона с молекулой выполняются законы сохранения энергии и импульса:

где me и m — массы электрона и молекулы; υ1 и υ2 — их скорости после столкновения. Решая эту систему относительно υ1 и υ2, получаем

Энергия, передаваемая молекуле, Так как me 2 ≈ m 2 . Тогда

Из полученного выражения следует, что молекуле передаётся очень маленькая часть первоначальной энергии электрона, так как me

Так как me По следам «английских ученых»

Источник

Сила тока и напряжение(решение задач).

Практическая работа №3 : Расчет силы тока и напряжения. (8А ,В класс)

Цель урока : В ходе эксперимента установить связь между силой тока и напряжением;

обеспечить интерактивные возможности самостоятельной учебной работы за счет

использования активно-деятельных форм обучения.

Учащиеся должны знать, что такое сила тока и напряжение, какова связь между ними;

Знать устройство и принцип действия амперметра и вольтметра и уметь ими пользоваться;

формировать умение анализировать, видеть проблему и пути её решения;

формировать ИКТ-компетентность школьника.

Продолжить формирование научного мировоззрения посредством изучения нового материала;

Показать роль опыта, как источника новых знаний;

Способствовать воспитанию эстетических качеств личности посредством четких записей и чертежей; воспитать личностные качества ребят посредством справки об ученом

Способствовать развитию общеучебных умений и навыков;

Развивать логическое и абстрактное мышление учащихся;

Способствовать развитию наблюдательности, самостоятельной работы учащихся, решения проблемных ситуаций.

развивать умение сравнивать, строить доказательства, обобщать, выдвигать гипотезы, переносить знания в новую ситуацию;

выполнять задания творческого и поискового характера, применять знания и способы действий в изменённых условиях.

моделировать с помощью рисунков, схематичных рисунков, предметов;

развивать и поддерживать учебную мотивацию, познавательный интерес учащихся, в результате использования информационных технологий.

Структура урока:

Организационный момент (2-3 мин)

Актуализация опорных знаний (5-7 мин)

Практическая работа (25 мин)

Рефлексия (3 мин)

Домашнее задание (2 мин)

Итог урока (2 мин)

Ход урока :

Актуализация опорных знаний

Сила тока и напряжение

Что такое электрический ток?

Что принято за направление электрического тока?

Какая величина характеризует действия электрического тока?

Как найти силу тока? Формула.

Единицы измерения силы тока.

Каким прибором измеряется сила тока? Его условное обозначение.

Как и куда подключается амперметр?

Что можно сказать о силе тока, если в цепи есть разветвление (параллельное соединение)?

Что заставляет заряженные частицы двигаться в проводнике направленно?

Почему мы можем утверждать, что электрическое поле совершает работу?

Какая величина характеризует работу электрического поля?

Как найти напряжение? Формула.

Каким прибором измеряется напряжение? Условное обозначение.

Как и куда подключается вольтметр в цепи?

Чему равно общее напряжение всей цепи, если в ней несколько потребителей соединены последовательно?

1.Электрический ток представляет собой … (упорядоченное движении заряженных частиц)

За направление электрического тока принимают … (направление движения положительно заряженных частиц)

Сила тока обозначается буквой латинского алфавита … ( I)

Величина равная отношению электрического заряда, прошедшего через поперёчное сечение проводника, ко времени прохождения …(силой тока)

Единица измерения силы тока в СИ называется … (ампер)

Для измерения силы тока используют прибор … (амперметр)

Амперметр включается в электрическую цепь … с тем прибором, силу тока в котором измеряют.(последовательно)

Сила тока в неразветвлённой части цепи равна … в отдельных параллельно соединенных проводниках. (сумме)

Если есть ток, значит, есть движение зарядов, следовательно, есть сила, которая заставляет двигаться заряды, есть ток, которая направлена вдоль тока.

При перемещении заряда q в электрическом поле электрические силы совершают работу.

Напряжение показывает, работу тока при перемещении электрического заряда, равного 1 Кл.

Величина равная отношению работы тока на данном участке к электрическому заряду, прошедшему по этому участку называется … (напряжением)

За единицу напряжения принимают … (вольт)

Для измерения напряжения применяют прибор, называемый … (вольтметром)

Зажимы вольтметра присоединяют к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение, такое включение прибора называется … (параллельным)

Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно … (сумме напряжений на отдельных участках цепи)

Практическая работа: Расчет силы тока и напряжения . (Работа в группах).

Сила тока и напряжение

Начальный уровень1

1. . Сила тока в цепи электрической плитки равна 1,4 А. Какой электрический заряд проходит через поперечное сечение ее спирали за 20 мин?

2. Как на практике можно определить работу электрического тока в цепи? Какие для этого нужны приборы?

3.Сколько электронов должно пройти за 1с через поперечное сечение проводника,чтобы включенный в цепь амперметр показал 1мА?

Средний уровень2

1. По проводнику, к концам которого приложено напряжение 5 В, прошло 100 Кл электричества. Определите работу тока.

2. Электрическая лампочка включена в цепь напряжением 10 В. Током была совершена работа 150 Дж. Какое количество электричества прошло через нить накала лампочки?

Средний уровень3

1. Лампочка включена в сеть напряжением 110 В. Какое количество электричества прошло через нить накала лампочки, если работа тока 220 Дж?

2. Определите работу тока, если через проводник, находящийся под напряжением 30 В, прошло 75 Кл электричества.

Достаточный уровень4

1. Какую работу совершит ток силой 3 А за 10 мин при напряжении в цепи 15 В?

2. В лампочке карманного фонаря сила тока равна 0,2 А. Вычислите электрическую энергию, получаемую лампочкой за каждые 2 мин, если напряжение на лампочке составляет 3,6 В.

Достаточный уровень5

Две лампы включены в электрические цепи, в которых силы тока равны, но несмотря на это одна из ламп горит менее ярко, чем другая. О чём свидетельствует этот факт? Какой вывод о напряжении на лампе можно сделать?

На одном участке цепи при перемещении по нему 100 Кл электричества была совершена такая же работа, как и при перемещении 600 Кл электричества на другом участке. На концах какого участка напряжение больше и во сколько раз?

Начертите схему электрической цепи, состоящей из источника тока и двух последовательно соединенных ламп. Изобразите, как надо подключить амперметр и вольтметр для измерения силы тока в каждой лампе и напряжения на каждой лампе.

Высокий уровень

Читайте также:  Расчет номинального тока для генераторов

1. Башенный кран равномерно поднимает груз массой 0,5 т на высоту 30 м за 2 мин. Сила тока в электродвигателе равна 16,5 А при напряжении 220 В. Определите КПД электродвигателя крана.

2. Каков КПД электродвигателя, который за 20 с поднимает груз массой 150 кг на высоту 12 м? Напряжение в электрической сети 380 В, сила тока через двигатель 4 А.

3.При напряжении 1В сила тока в цепи равна 0,2А. Напряжение на концах цепи увеличивают сначала до 5В, а затем до 12В. Какой будет сила тока в цепи при этих напряжениях

4. Рефлексия

5. Домашнее задание : на листках по уровням

1. Две лампы включены в электрические цепи, в которых силы тока равны, но,

несмотря на это одна из ламп горит менее ярко, чем другая. О чем свидетельствует

этот факт? Какой вывод о напряжении на лампах можно сделать?

2. На одном участке цепи при перемещении по нему 100 Кл электричества была

совершена такая же работа, как и при перемещении 600 Кл электричества на другом

участке. На концах, какого участка напряжение больше и во сколько раз?

1. Какие источники тока вы знаете?

2. По спирали электролампы проходит 540 Кл электричества за каждые 5 мин. Чему

равна сила тока в лампе?

1. Чему равно напряжение на участке цепи, на котором совершена работа 500 Дж

при прохождении 25 Кл электричества?

2. Вычислите работу, которая совершается при прохождении через спираль

электроплитки 15 Кл электричества, если она включена в сеть напряжением 220 В?

1. При электросварке сила тока достигает 200 А. Какой электрический заряд проходит

через поперечное сечение электрода за 1 мин?

2. Определите напряжение на участке цепи, если при прохождении по нему заряда в

15 Кл током была совершена работа 9 кДж.

1. При переносе 240 Кл электричества из одной точки электрической цепи в другую за

16 мин совершена работа в 1200 Дж. Определите напряжение и силу тока в цепи.

2. Какова сила тока в лампочке велосипедного фонарика, если при напряжении

4 В в ней за 1с расходуется 0,8 Дж электроэнергии?

1. По обмотке включенного в цепь прибора идет ток силой 5 мА. Какое количество

электричества пройдет через прибор в течение 1 ч?

2. Определите силу тока в осветительной сети, если при напряжении 220 В в ней за

Источник



Практическое занятие № 3

Тема. Решение задач по теме «Постоянный электрический ток».

— рассмотреть методы решения задач на использование закона Ома в цепях постоянного тока;

— показать на примерах применение правил Кирхгофа для расчета сложных разветвленных цепей постоянного тока.

В ходе проведения занятия необходимо рассмотреть ряд качественных задач и далее решить несколько расчетных задач по мере возрастания их сложности.

При решении задач на законы постоянного тока нужно начертить электрическую цепь и проанализировать, как соединены резисторы, источники тока, конденсаторы. Если точки цепи имеют одинаковые потенциалы, их можно соединять между собой.

Далее рассчитывают сопротивление отдельных участков цепи или полное сопротивление цепи и используют закон Ома для участков цепи или замкнутой цепи. Если в цепи постоянного тока включен конденсатор, то ток через него не идет. Если параллельно конденсатору подключен резистор, то напряжение на резисторе и конденсаторе одинаково.

Расчет сложных разветвленных цепей проводят с помощью правил Кирхгофа. Для этого произвольно выбирают направление тока на всех участках цепи. Разбивают сложную цепь на простые замкнутые контуры, произвольно выбирают направления обхода контуров.

Составляют систему уравнений в соответствии с правилами Кирхгофа, учитывая правила выбора знаков «плюс» и «минус».

Для решения задач на превращение электрической энергии в тепловую и механическую используют закон сохранения и превращения энергии.

1. Моток голой проволоки, состоящий из семи с половиной витков, растянут между двумя вбитыми в доску гвоздями, к которым прикреплены концы проволоки. Подключив к гвоздям приборы, измерили сопротивление цепи между гвоздями. Определите, во сколько раз изменится это сопротивление, если моток размотать, оставив концы присоединенными к гвоздям.

2. Пять одинаковых сопротивлений включены по схеме, приведенной на рис. 1. Как изменится накал правой верхней спирали, если замкнуть ключ К?

3. Могут ли существовать токи, текущие от более низкого потенциала к более высокому?

4. Трамвайный провод оборвался и лежит на земле. Человек в токопроводящей обуви может подойти к нему лишь маленькими шагами. Делать же большие шаги опасно. Почему?

5. Для того, чтобы включить лампу в сеть, напряжение которой больше напряжения, на которое рассчитана лампа, можно воспользоваться одной из схем, приведенных на рис. 2. У какой из этих схем коэффициент полезного действия выше, если в каждом случае лампа горит в нормальном режиме?

6. На рис. 3 представлены две схемы для измерения сопротивления. Какую из них следует предпочесть, когда измеряемое сопротивление: а) велико; б) мало?

7. Две лампы с сопротивлениями при полном накале r и R, причем R > r , подключают к источнику электродвижущей силы. В обеих лампах вольфрамовые нити. Которая из ламп горит ярче при последовательном соединении? При параллельном соединении?

8. Гирлянда елочных фонариков сделана из 40 лампочек, соединенных последовательно и питаемых от городской сети. После того как одна лампочка перегорела, оставшиеся 39 лампочек снова соединили последовательно и включили в сеть городского тока. В каком случае в комнате будет светлее: когда горело 40 лампочек или 39?

9. Показание какого вольтметра больше (рис. 4)? Почему?

10. Ток проходит по стальной проволоке, которая при этом слегка накаляется. Если одну часть проволоки охладить, погрузив ее в воду, то другая часть накаляется сильнее. Почему? (Разность потенциалов на концах проволоки поддерживается постоянной).

11. Две стальные проволоки одной и той же длины, но разного сечения соединены параллельно между собой и включены в сеть электрического поля. В какой из них будет выделяться большее количество теплоты?

Примеры решения расчетных задач

Задача 1. По медному проводу сечением S = 1 мм 2 течет ток силой I = 10 мА. Найдите среднюю скорость упорядоченного движения электронов вдоль проводника, если считать, что на каждый атом меди приходится один электрон проводимости. Молярная масса меди А = 63,6 г/моль, плотность меди = 8,9 г/см 3 .

Решение:

Сила тока в проводнике равна заряду, протекающему за единицу времени через поперечное сечение проводника

где n — концентрация электронов, q — заряд одного электрона, v — средняя скорость упорядоченного движения, S — площадь поперечного сечения проводника. Из (1) получим следующее выражение для средней скорости упорядоченного движения электронов:

Поскольку на каждый атом меди приходится один электрон проводимости, то концентрация электронов проводимости будет равна концентрации атомов меди. Следовательно, концентрация электронов проводимости будет связана с плотностью меди соотношением

где m — масса одного атома.

здесь NA — число Авогадро. Подставляя (4) в (3), получим:

Тогда скорость упорядоченного движения электронов будет иметь вид:

Задача 2. В схеме, изображенной на рис. 5, определите силу тока, протекающего через батарею в первый момент времени после замыкания ключа К; спустя большой промежуток времени. Параметры элементов схемы и внутреннее сопротивление источника r считать заданными.

Решение:

В первый момент времени конденсаторы не заряжены, и ток в цепи, согласно закону Ома, будет равен

В установившемся режиме ток течет через сопротивления R1 и R3, и сила тока будет равна

Задача 3. Что покажет амперметр в схеме, изображенной на рис. 6?

Решение:

Найдем силу тока, текущего через источник. Будем считать, что сопротивление амперметра очень мало. Тогда электрическую схему можно будет перерисовать так, как показано на рис. 7. После этого легко найти сопротивление всей цепи. Сопротивления R1 и R3 соединены параллельно, поэтому сопротивление участка ВС будет равно

Общее сопротивление участка цепи, содержащего сопротивления R1, R2 и R3, будет равно

Тогда общее сопротивление всей цепи определится следующим образом:

Сила тока, текущего через источник, согласно закону Ома для полной цепи, будет равна

где — электродвижущая сила источника тока.

Как видно из рис. 6, ток, идущий через источник, равен сумме токов, текущих через сопротивление R1 и амперметр IA:

Обратимся снова к рис. 7. Так как R123 = R4 , то в точке А ток I делится на две равные части. Через резистор R2 будет идти ток силой I2 = 2A. В точке В ток I2 снова делится поровну между резисторами R1 и R3, и через резистор R1 пойдет ток силой I1 = 1A.

Задача 4. Собрана электрическая цепь, приведенная на рис. 8. Вольтметр, включенный параллельно резистору с сопротивлением R1 = 0,4 Ом, показывает U1 = 34,8 В. Напряжение на зажимах источника тока поддерживается постоянным и равным U = 100 В. Найдите отношение силы тока, идущего через вольтметр, к силе тока, идущего через резистор с сопротивлением R2 = 0,6 Ом.

Решение:

Напряжение на резисторе с сопротивлением R2 будет равно , а сила тока, идущего через этот резистор, согласно закону Ома для однородного участка цепи,

Читайте также:  Что такое физиотерапия магнитными токами

где I1 — сила тока, идущего через резистор с сопротивлением R1, а IV — сила тока, идущего через вольтметр. Отсюда

Задача 5. Несколько источников тока соединены так, как показано на рис. 9. Каковы показания идеального амперметра и вольтметра, включенных в цепь? Сопротивлением соединительных проводов пренебречь.

Решение:

Случай 1. Считаем, что все источники одинаковы, то есть имеют одинаковую электродвижущую силу и внутреннее сопротивление r. Пусть количество источников равно n. Тогда, используя закон Ома для замкнутой цепи, получим:

Таким будет показание амперметра. Из закона Ома для неоднородного участка цепи следует, что показание вольтметра будет

Случай 2. Все источники различны. Тогда амперметр покажет силу тока

Очевидно, что показание вольтметра в этом случае

Ответ: если все источники тока одинаковы, то если электродвижущие силы источников тока различны, то

Задача 6. Найдите напряжение на конденсаторах емкостями С1 и С2 в цепи, показанной на рис. 10, если известно, что при коротком замыкании сила тока, проходящего через источник, возрастает в n раз. С1, С2, известны.

Решение:

Напряжение на резисторе, подключенном параллельно к конденсаторам,

где U1 и U2 — напряжение на первом и втором конденсаторах соответственно. Конденсаторы соединены последовательно, следовательно, заряды на них будут одинаковыми.

Решая совместно уравнение (5) и (6), получим:

Через конденсаторы ток не идет, поэтому закон Ома для рассматриваемой цепи запишется в виде:

где r — внутреннее сопротивление источника, I — сила тока, текущего через источник и резистор. Падение напряжения на резисторе, согласно закону Ома для однородного участка цепи,

Ток короткого замыкания соответствует R = 0 , то есть

Согласно условию задачи

Подставляя значение I и I в последнее соотношение, получим:

Отсюда R = r(n -1). Подставляя значение R в (8), получим

После подстановки I в (9) получим:

Подставляя найденное значение U в (7), получим:

Задача 7. Между пластинами плоского конденсатора помещен жидкий диэлектрик (рис. 11) Уровень жидкости каждую секунду равномерно поднимается на h. К пластинам подсоединен последовательно источник постоянного тока, электродвижущая сила которого , и сопротивление R. Определите ток в цепи. Ширина пластин l, расстояние между ними d, диэлектрическая проницаемость диэлектрика .

Решение:

В каждый момент времени конденсатор, частично заполненный жидкостью, можно рассматривать как совокупность двух конденсаторов, воздушного и заполненного жидкостью, соединенных параллельно. Емкость параллельно соединенных конденсаторов равна сумме их емкостей. За каждую секунду часть пластин высотой h освобождается от диэлектрика. Это приводит к изменению емкости конденсатора на

Заряд при этом стекает с пластин конденсатора и в цепи течет ток, сила которого

Поскольку напряжение между пластинами конденсатора не меняется, то изменение заряда на пластинах конденсатора за единицу времени будет равно

Тогда после подстановки в (12) получим:

то есть сила тока в цепи будет равна

Напряжение на пластинах конденсатора можно найти из закона Ома для полной цепи.

Подставив значение U в (13), получим для силы тока следующее выражение:

Задача 8. В схеме на рис. 12 1 = 2 В, 2 = 4 В, 3 = 6 В, R1 = 4 Ом, R2 = 6 Ом, R3 = 8 Ом. Найдите силу тока во всех участках.

Решение:

Воспользуемся правилами Кирхгофа. Зададим направления токов I1, I2, I3 . В качестве независимых контуров выберем большой контур, содержащий источники тока 1 и 3, и малый контур, содержащий источники тока 1 и 2. Обход контуров будем совершать по часовой стрелке (рис. 13). Тогда можно составить следующую систему уравнений:

Решая систему уравнений относительно токов, получим следующие значения:

Знак минус означает, что ток I1 течет в направлении, противоположном выбранному.

Задача 9. Электродвижущая сила батареи = 16 В, внутреннее сопротивление r = 3 Ом. Найдите сопротивление внешней части цепи, если известно, что в ней выделяется мощность Р = 16 Вт. Определите к.п.д. батареи.

Решение:

Если внешнее сопротивление равно R, то на нем выделяется полезная мощность P = I 2 R. Силу тока в цепи можно найти из закона Ома для полной цепи:

Последнее выражение можно переписать в виде квадратного уравнения с неизвестным R:

Решение этого уравнения имеет вид:

Подставляя в полученное решение числа, получим R1 = 1 Ом; R2 = 9 Ом. Этим двум значениям сопротивления соответствуют к.п.д.:

Задача 10. Через два последовательно соединенных проводника с одинаковыми сечениями S, но разными удельными сопротивлениями 1 и 2 ( 2 > 1), течет ток силой I (рис. 14). Определите знак и величину поверхностной плотности заряда, возникающего на границе раздела проводников.

Решение:

Воспользуемся теоремой Гаусса для электрических полей. В качестве произвольной замкнутой поверхности, через которую будем рассчитывать поток вектора напряженности электрического поля, выберем цилиндрическую поверхность, боковая поверхность которой совпадает с поверхностью проводника (рис. 15). Векторы напряженности электрического поля в проводнике параллельны боковой поверхности цилиндра, поэтому вклад в поток вектора напряженности дают только потоки через основания цилиндрической поверхности. Поскольку каждый проводник электронейтрален, то внутри этой поверхности нескомпенсированным оказывается только заряд q на границе раздела проводников. Поэтому теорема Гаусса запишется следующим образом:

Поэтому теорема Гаусса запишется следующим образом:

Согласно закону Ома

где j — плотность тока в проводнике. Подставим значения Е1 и Е2 в (14):

Плотность тока равна , а заряд на границе раздела связан с поверхностной плотностью заряда соотношением . Подставляя значения j и q в (15), получим:

Следовательно, на границе раздела скапливается положительный заряд.

Задачи для самостоятельной работы

1. Электродвижущая сила источника = 1,6 В, его внутреннее сопротивление r = 0,5 Ом. Сила тока в цепи I = 2,4 А. Чему равен к.п.д. источника?

2. Батарея, состоящая из двух одинаковых параллельно соединенных элементов с электродвижущими силами = 2 В, замкнута резистором, сопротивление которого R = 1,4 Ом (рис. 16). Внутреннее сопротивление элементов r1 = 1 Ом и r2 = 1,5 Ом. Найдите токи I1, I2, I, текущие в цепи.

3. Два потребителя, сопротивления которых R1 и R2, подключаются к сети постоянного тока первый раз параллельно, а второй — последовательно. В каком случае мощность, потребляемая от сети, будет больше?

4. Резистор и конденсатор соединены последовательно с источником электродвижущей силы, при этом заряд на обкладках конденсатора q1 = 6 10 -4 Кл. Если резистор и конденсатор подключены к источнику электродвижущей силы параллельно, то заряд на обкладках конденсатора q2 = 4 10 -4 Кл. Найдите внутреннее сопротивление источника электродвижущей силы r, если сопротивление резистора R = 45 Ом.

5. Определите полное сопротивление R показанной на рис. 17 цепи, если R1 = R2 = R5 = R6 = 3 Ом, R3 = 20 Ом, R4 = 24 Ом. Чему равна сила тока, идущего через каждый резистор, если к цепи приложено напряжение U = 36 В?

6. Два источника тока соединены, как показано на рис. 18. 1) Определите разность потенциалов между точками А и В. 2) Какой станет эта разность потенциалов, если изменить полярность включения второго источника?

7. Конденсаторы с емкостями С и включены в цепь, как показано на рис. 19, электродвижущая сила источника равна . Какое количество теплоты выделится на резисторе с сопротивлением R после замыкания ключа К? Внутренним сопротивлением источника пренебречь.

8. Найдите суммарный импульс электронов в проводе длины l = 1000 м, по которому течет ток силой I = 70 А.

9. Во сколько раз добавочное сопротивление (шунт) должно быть больше сопротивления вольтметра, чтобы этот вольтметр позволил измерить напряжение в n = 10 раз большее, чем то, на которое он рассчитан?

10. Пучок электронов проходит ускоряющую разности потенциалов U = 1000 В и, попадая на металлическую пластину, полностью поглощается. При этом микроамперметр, включенный между пластинкой и «землей», показывает ток I = 10 -3 А (рис. 20). Определите температуру металлической пластинки после поглощения ею электронного пучка, если начальная температура пластинки была Т = 300 К. Теплоемкость металлической пластинки С = 10 Дж/К, время действия пучка t = 100 c. Считать, что все тепло, выделившееся в пластинке, идет на ее нагревание.

Рекомендуемая литература

1. Бутиков Е.И., Кондратьев А.С. Физика. Т. 2. Электродинамика. — М.: Физматлит: Лаборатория базовых знаний; СПб.: Невский диалект, 2001. — С. 11-82.

2. Белолипецкий С.Н., Еркович О.С., Казаковцева В.А. и др. Задачник по физике. — М.: Физматлит, 2005. — С. 123-142.

3. Готовцев В.В. Лучшие задачи по электричеству. — М.; Ростов н/Д: Издательский центр «Март», 2004. — С. 59-116.

Источник

Сборник практических работ по дисциплине «Электротехника»

Мhello_html_m66f38fbe.jpgинистерство образования и науки Самарской области

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение

«Тольяттинский индустриально-педагогический колледж»

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

по дисциплине «Электротехника»

для студентов специальности СПО

27.02.02. Техническое регулирование и управление качеством.

Тольятти 2016 г.

Еремеева В.В.. Методические рекомендации по выполнению практических работ по дисциплине «Электротехника» для студентов специальности среднего профессионального образования 27.02.02. Техническое регулирование и управление качеством. Тольятти, Изд-во ТИПК, 2016.- 26 с.

Методические рекомендации разработаны в соответствии с государственными требованиями к содержанию и оформлению научно-исследовательских работ студентов и содержат перечень рекомендаций по выполнению практических работ для специальности среднего профессионального образования 27.02.02. Техническое регулирование и управление качеством.

Разработаны для студентов.

протокол заседания научно-методического совета ГАПОУ СО «ТИПК»

№ ____ от «____»______________ 2016 г.

Председатель Чернова С.Н.___________________ /

Практическая работа №5 «Расчет магнитных цепей»………………………. …20

Читайте также:  Трансформатор постоянного тока обозначение

Практическая работа №6 «Расчет шунтов или добавочных сопротивлений к амперметру или вольтметру»…………………………………………..………….26

Введение

Цель проведения практических работ по дисциплине «Электротехника» — выработка практических навыков и умений по измерению, расчетам электрических параметров различных схем и устройств, по сборке электрических схем, по проектированию, измерению и расчетам электронных устройств.

В результате выполнения практических работ обучающийся должен уметь:

рассчитывать параметры и элементы электрических и электронных устройств;

собирать электрические схемы и проверять их работу;

физические процессы в электрических цепях;

методы расчёта электрических цепей;

методы преобразования электрической энергии.

Общие компетенции, формируемые в результате выполнения практических работ :

ОК-2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК-3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК-6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.

ОК.7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчинённых), за результат выполнения заданий.

ОК.9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

Практические работы рассчитаны на 10 часов аудиторных занятий.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

Тема: «Расчет ёмкостей батарей конденсаторов».

Цель практического занятия: Научится рассчитывать общую емкость батареи конденсаторов, исходя из схемы соединения.

Содержание работы:

1.1 Краткие теоретические сведения.

Конденсаторные батареи (КБ) являются простым и надежным статическим устройством. Конденсаторные батареи собирают из отдельных конденсаторов, которые выпускаются на различные мощности и номинальные напряжения.

Конденсатор — это устройство, которое состоит из двух проводников, разделенных диэлектриком. Конденсатор, если к нему приложено напряжение, способен накапливать электрический заряд (заряжаться) и отдавать его (разряжаться). В пространстве между проводниками, которые могут иметь любую форму, при заряде конденсатора образуется электрическое поле. Заряд конденсатора тем больше, чем больше его емкость и приложенное к его проводникам напряжение. Емкость конденсатора, в свою очередь, тем больше, чем больше внутренняя поверхность проводников, образующих конденсатор, и чем меньше расстояние между этими проводниками.

Пространство между проводниками заполнено диэлектриком, т.е. материалом, обладающим высокими изоляционными свойствами или, можно сказать, очень низкой электропроводностью. К таким материалам относятся, например, воздух, конденсаторная бумага, керамика, синтетическая пленка. Диэлектрик, применяемый в конденсаторах, должен обладать высокой электрической прочностью, т.е. сохранять свои изолирующие свойства при высоком напряжении и небольшой толщине (10—15 мкм). Качество диэлектрика для конденсаторов тем выше, чем выше его диэлектрическая проницаемость, т.е. способность аккумулировать электрический заряд. Например, относительная диэлектрическая проницаемость конденсаторной бумаги, пропитанной маслом, составляет 3,5—4, а полистирольной пленки — 2,5—2,7.

Таким образом, емкость конденсатора, измеряемая в микрофарадах (мкФ), составляет С = eS · 10-6/d, где e — диэлектрическая проницаемость, Ф/м; S — площадь поверхности обкладок (проводников) конденсатора, м2; d — расстояние между обкладками (толщина диэлектрика, разделяющего эти обкладки), м · 10-6.

Конденсатор, как и любой элемент электроэнергетической системы, характеризуется потерями активной мощности, которые приводят к его нагреву. Эти потери тем больше, чем выше приложенное напряжение, его частота и емкость конденсатора. Потери в конденсаторе зависят и от свойств диэлектрика, определяемых тангенсом угла диэлектрических потерь (tg) и характеризующих удельные потери (Вт/квар) в конденсаторе. В зависимости от типа и назначения конденсатора потери в них могут составлять от 0,5 до 4 Вт/квар.

В электроэнергетике для компенсации реактивной мощности применяют так называемые косинусные конденсаторы, предназначенные для работы при частоте напряжения 50 Гц. Их мощность, измеряемая в киловольт-амперах реактивных (квар), составляет от 10 до 100 квар.

Конструктивно конденсатор представляет собой металлический (стальной или алюминиевый) корпус, в котором размещаются секции (пакеты), намотанные из нескольких слоев алюминиевой фольги, проложенных конденсаторной бумагой или синтетической пленкой толщиной 10—15 мкм (0,01—0,015 мм). Соединенные между собой секции имеют выводы, расположенные снаружи корпуса, в его верхней части. Трехфазные конденсаторы имеют три фарфоровых вывода, однофазные — один.

Шкала номинальных напряжений конденсаторов от 230 В до 10,5 кВ, что позволяет собирать из них установки для сетей напряжением от 380 В и выше. Конденсаторы обладают хорошей перегрузочной способностью по току (до 30 % от номинального) и по напряжению (до 10 % от номинального). Группу конденсаторов, соединенных между собой параллельно или последовательно, или параллельно-последовательно, называют конденсаторной батареей.

Конденсаторная батарея, оборудованная коммутационной аппаратурой, средствами защиты и управления, образует конденсаторную установку (КУ).

Мощность, генерируемая КБ, при ее заданной емкости С пропорциональна квадрату приложенного напряжения и его частоте КБ = U2С.

Поэтому нерегулируемые КБ обладают отрицательным регулирующим эффектом, что, в отличие от синхронных компенсаторов, является их недостатком. Это значит, что мощность КБ снижается со снижением приложенного напряжения, тогда как по условиям режима эту мощность необходимо увеличивать.

Регулирующий эффект КУ по реактивной мощности показан на рис. 8.4, а, а КУ, состоящий из нескольких секций, — на рис. 8.4, б. Как видно из рис. 8.4, а, при снижении напряжения от Uном до Umin реактивная мощность снижается пропорционально квадрату напряжения от ном до min.

Преодоление этого недостатка находят в формировании КБ из нескольких секций, каждая из которых, управляемая регулятором напряжения и/или мощности, подключается к сети через свой выключатель, наращивая таким образом емкость батареи в целом. Это и позволяет увеличивать суммарную мощность КБ при снижении напряжения. Так мощность КУ при снижении напряжения возрастает ступенями 1, 1 + 2, 1 + 2 + 3, как показано на рис. 8.4, б для КУ, состоящей из трех секций КБ.

Ступенчатое регулирование требует введения в регулятор напряжения КУ зоны нечувствительности U. В пределах этой зоны при снижении напряжения подключение очередной секции недопустимо. Невыполнение этого условия привело бы к неустойчивой работе КУ. Ширина зоны нечувствительности должна быть больше, чем приращение напряжения, вызванное подключением очередной секции КУ. В противном случае напряжение на КУ достигнет напряжения уставки срабатывания на отключение этой секции сразу после ее включения. Вероятность такого эффекта тем больше, чем больше мощность подключаемой секции и чем меньше зона нечувствительности регулятора КУ.

Конденсаторная установка состоит, как правило, из нескольких секций, имеющих общую систему управления. Низковольтные КУ напряжением 380 В собираются из трехфазных конденсаторов, включенных параллельно. Для защиты таких КУ от коротких замыканий и перегрузки применяют предохранители (рис. 8.5, б). Высоковольтные конденсаторные установки собираются из однофазных конденсаторов, включенных последовательно-параллельно (рис. 8.5, а).

Включение КУ сопровождается бросками тока, а отключение — перенапряжением, что отрицательно сказывается на сроке службы конденсаторов и коммутационной аппаратуры. Поэтому КУ, оборудованную выключателями (контакторами), не рекомендуется включать-выключать более 2—4 раз за сутки. Для ограничения бросков тока конденсаторы перед включением обязательно должны быть разряжены с помощью разрядных резисторов R или трансформаторов напряжения TV (рис. 8.5). Обычно эти устройства постоянно подключены к конденсаторам, а резисторы могут быть встроены внутри конденсатора.

В этой связи такие КУ пригодны только для регулирования реактивной мощности с целью обеспечения ее баланса в той или иной точке сети или в узле нагрузки. В этом режиме КУ применяют для снижения потерь напряжения в передающей сети, а также потерь мощности и электроэнергии. Эффект и в том, и в другом случае проявляется за счет компенсации реактивной мощности, протекающей по линии, питающей нагрузку.

Конденсаторы в силу их параметрических свойств очень чувствительны к искажениям синусоидальной формы кривой напряжения, т.е. к высшим гармоникам тока. Действительно, сопротивление конденсатора ХС = 1/(nС) тем меньше, чем выше частота nw гармоники в несинусоидальной кривой приложенного напряжения. В результате за счет высших гармоник, проникающих в конденсатор, резко возрастают и потери мощности Р в конденсаторах, что приводит к их дополнительному нагреву:

где U(n) — напряжение гармоники; n —порядок гармоники; С — емкость конденсатора; = 2 — частота напряжения сети ( = 50 Гц); tg — характеристика диэлектрика конденсатора.

Как уже отмечалось, параметрическое свойство конденсаторов широко используют при создании фильтрокомпенсирующих установок (ФКУ).

Чувствительность КБ к высшим гармоникам всегда должна учитываться при применении конденсаторов в электрических сетях. Применение КБ сопряжено с возможностью резонансных явлений благодаря образованию индуктивными и емкостными элементами сети последовательных и параллельных цепей. Резонансные явления сопровождаются усилением напряжений (резонанс напряжений) или токов (резонанс токов) на частотах выше номинальной (50 Гц), обусловленных наличием в сети источников высших гармоник тока. На резонансной частоте индуктивное ХL(n) и емкостное ХC(n) сопротивления равны, т.е. nL = 1/(nC), где ХL(n) = nL — входное сопротивление сети в точке подключения КБ, сопротивление которой ХC(n) = 1/(nC). Поэтому всегда при выборе мощности КБ и, следовательно, ее сопротивления, а также места подключения КБ необходимо убедиться в том, что резонансные явления исключены. Это требование относится и к КБ, входящим в состав ФКУ.

Что называется конденсатором?

Что называется электрической ёмкостью?

Как определяется общая ёмкость параллельно соединённых конденсаторов?

Как определяется общая ёмкость последовательно соединённых конденсаторов

Источник