Тема 1.2 Электрические цепи постоянного тока

В теме рассматриваются законы Ома, Кирхгофа, Джоуля-Ленца.

Причиной затруднения при решении задач с использованием закона Ома является чисто механическое восприятие этого закона. Студенты запоминают формулу, характеризующую этот закон только как математическую дробь: I = U/R. В действительности, ток на участке цепи равен напряжению этого участка, деленному на сопротивление того же участка. Следует подчеркнуть особо, что все параметры относятся к одному и тому же участку цепи.

Следующая часто встречающаяся ошибка является результатом неправильного понимания математической записи: I = U/R.

Всякое изменение напряжения ведет к изменению тока или, наоборот, изменение тока ведет к изменению напряжения, величины тока и напряжения измеряются приборами постоянного тока. Сопротивление, если оно линейное, остается постоянным, так как оно является параметром электрической цепи, зависящим от материала, длины и сечения проводника (нагрев проводника не учитывается).

Определенную трудность для понимания представляет второй закон Кирхгофа. Необходимо четко уяснить, что первый закон Кирхгофа относится к узловой точке цепи, а второй – к замкнутому контуру, а не ко всякой цепи, которая может быть и многоконтурной. Для того чтобы составить уравнение по второму закону Кирхгофа, необходимо предварительно усвоить правило знаков.

Обратите внимание на признаки последовательности (основной ток, отсутствие узлов между соединениями резисторов) и параллельного соединения (наличие двух общих узловых точек, равенство напряжений соединенных ветвей) резисторов.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Как читается и записывается закон Ома для участка и всей цепи?

2. Что называется электрическим сопротивлением? От каких величин зависит сопротивление проводника?

3. От чего зависит количества тепла, выделяемого током в проводнике?

4. Для чего служат предохранители?

5. Какими свойствами характеризуется последовательное соединение сопротивлений?

6. Что называется потерей напряжения в проводниках, от чего оно зависит?

7. Сформулируйте первый закон Кирхгофа?

8. Как определить эквивалентное сопротивление при параллельном соединении?

9. Сформулируйте второй закон Кирхгофа?

10. Общие сведения об электроизмерительных приборах.

11. Схемы включения амперметра и вольтметра.

 

Тема 1.3 Электрические цепи переменного тока

При изучении однофазных цепей переменного синусоидального тока, прежде всего, следует твердо усвоить основные понятия переменного тока: период, частота, фаза, сдвиг фаз, мгновенное, амплитудное, среднее, действующее значение. Надо уметь определять сдвиг по фазе между синусоидальными величинами.

При расчетах цепей переменного тока чаще пользуются действующими значениями переменных величин и измерительные приборы, как правило, показывают действующее значение, поэтому надо уметь определять действующее значение переменной величины.

Графическое изображение переменных величин при помощи векторных диаграмм облегчает и упрощает изучение этой темы. Поэтому следует научиться изображать синусоидальные величины векторами, уметь производить сложение и вычитание векторов.

 

 

Вопросы для самоконтроля

1. Поясните основные параметры переменного тока: период, частота, амплитуда, фаза, начальная фаза.

2. Поясните процесс получения синусоидальной ЭДС с помощью простейшего генератора переменного тока.

3. Перечислите потребители, обладающие активным сопротивлением.

4. Что называется активной мощностью? Единицы ее измерения.

5. Какая мощность называется реактивной и в каких единицах она измеряется?

6. Начертите схему замещения реальной катушки индуктивности.

7. Что называется колебательным контуром? От каких величин зависит собственная частота колебаний контура?

8. Назовите условие возникновения резонанса напряжений. В какой цепи оно возникает? Какими свойствами обладает цепь при резонансе напряжений?

9. Постройте векторную диаграмму для цепи с индуктивностью, запишите уравнение напряжения на катушке индуктивности, если уравнение тока имеет вид I = Im x sin (Wt + 30”):

10. Постойте векторную диаграмму напряжений и токов, запишите уравнения напряжений: активного, индуктивного, общего, если уравнение имеет вид: I = Im x SIN (Wt – 45”)

11. От каких величин зависит угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи RL?

12. Постройте треугольник сопротивлений и мощностей для цепи RL?

13. Запишите условие возникновения резонанса токов и свойства параллельного колебательного контура при резонансе токов.

14. Классификация электроизмерительных приборов, условные обозначения на шкале приборов.

15. Погрешности измерений.

16. Расширение пределов измерения амперметра и вольтметра.

17. Что называется коэффициентом мощности? Каково его технико-экономическое значение и способы его повышения?