5. Методические указания к выполнению контрольной работы и решению задач.
По дисциплине «Электротехника» должна быть выполнена одна контрольная работа. варианты для каждого студента индивидуальные.
Контрольная работа выполняется в отдельной тетради в клеточку. Для замечаний рецензента оставляют в тетради поля 25-30 мм, в конце тетради - 2 страницы для рецензии. Так же контрольная работа может быть выполнена с использованием компьютерной техники на бумаге формата А4.
Записи и расчеты выполняются аккуратно, чертежи, эскизы и схемы выполняются карандашом с помощью чертежного инструмента, соблюдая ЕСКД. Размерность всех величин должны соответствовать Международной системе единиц (СИ).
Для выполнения контрольной работы №1 необходимо изучить разделы 1, 3 программы по дисциплине «Электротехника».
Рекомендуется следующий порядок решения задач:
Полностью записать условия задачи
Выписать из условия задачи данные в виде условных обозначений и их цифровые значения. При необходимости начертить принципиальную электрическую схему
Решение выполнять, нумеруя каждый пункт, с поясняющим текстом
В конце задачи записать ответы. Ответы на теоретические вопросы к задачам должны быть подробными и грамотными.
В конце работы пишется список литературы, которая была использована при выполнении работы.
5.1. Пример решения задачи №1.
Решение этой задачи требует знания закона Ома для участков цепи и для всей цепи, первого и второго законов Кирхгофа и методики определения эквивалентного сопротивления при смешанном соединении резисторов. Схемы цепи с соответствующими данными приведены в индивидуальном задании. Перед решением задачи рассмотрите типовой пример.
С
хема
цепи приведена на рисунке 1а. Рекомендуется,
чтобы индекс тока или напряжения совпадал
с индексом резистора. Например: через
резистор R3 проходит ток I3
и на нем действует напряжение U3.
Определить токи во всех элементах и
напряжения на каждом элементе схемы,
мощность, потребляемую всей цепью, а
также расход электрической энергии за
10 часов работы.
Дано:
R1 = 4 Ом
R2 = 15 Ом
R3 = 10 Ом
R4 = 10 Ом
R5 = 5 Ом
R6 = 4 Ом
I2 = 2А
Определить:
U1, U2, U3, U4, U5, U6, UАВ, P, W - ?
I1, I3, I4, I5, I6 - ? Рисунок 1а
Решение:
Д
ля
определения UАВ необходимо найти
общее (эквивалентное) сопротивление
цепи:
1. Резисторы R3 и R5
соединены последовательно, поэтому их
общее сопротивление равно:
R3,5 = R3 + R5 = 10 + 5 = 15 Ом
После упрощения цепи схема принимает вид как на рисунке 1б.
Р
исунок
1б
2. Резисторы R4 и R3,5 соединены параллельно, поэтому:
R3,4,5
=
=
=
6 Ом
После упрощения схема принимает вид, как на рисунке 1в.
Рисунок
1в
3. Резисторы R6 и R3,4,5 соединены последовательно:
R3,4,5,6 = R6 + R3,4,5 = 4 + 6 = 10 Ом
После упрощения цепи схема принимает вид как на рисунке 1г.
Рисунок 1г
4. Резисторы R2 и R3,4,5,6 соединены параллельно:
R
2,3,4,5,6
=
=
= 6 Ом
После упрощения цепи схема принимает вид как на рисунке 1д.
Рисунок 1д
5. Резисторы R1 и R2,3,4,5,6 соединены параллельно, поэтому:
RЭКВ. = R1 + R2,3,4,5,6 = 4 + 6 = 10 Ом
После упрощения цепи схема принимает вид как на рисунке 1е.
6
Рисунок 1е
UСД = U2 = I2 R2 = 2 15 = 30 В
7. Ток в резисторе R6. Т.к. U2 = U3,4,5,6 по закону Ома:
I6
=
=
= 3 А
8. Напряжение в резисторе R6:
U6 = I6 R6 = 3 4 = 12 В
9. Напряжение на участке СГ:
UСГ = U4 = U3,5 = I6 R3,4,5 = 3 6 = 18 В
10. Ток в резисторах R3 и R5:
I3,5
= I3 = I5
=
=
= 1,2 А
11. Ток на резисторе R4:
I4
=
=
= 1,8 А
12. Напряжение на резисторах R3 и R5:
U3 = I3 R3 = 1,2 10 = 12 В
U5 = I5 R5 = 1,2 5 = 6 В
13. По первому закону Кирхгофа для узла Д:
I1 = I2 + I6 = 2 + 3 = 5 А
14. Напряжение на резисторе R1:
U1 = I1 R2 = 5 4 = 20 В
15. Напряжение источника питания UАВ по закону Ома:
UАВ = I1 RЭКВ. = 5 10 = 50 В, или
UАВ=U1 + U2 = U1 + U3,5 + U6 = U1 + U4 + U6 = 50 B
16. Мощность, потребляемую всей цепью:
P = UAB I1 = I12 RЭКВ. = 52 10 = 250 Вт
17. Расход энергии за 10 часов работы:
W = P t = 250 10 = 2500 Вт.ч = 2,5 кВт.ч
Ответ:
U1= 20 В;
U2= 30 В;
U3= 12 В;
U4= 18 В;
U5= 6 В;
U6= 12 В;
UАВ= 50 B;
I1= 5 А;
I3= 1,2 А;
I4= 1,8 А;
I5= 1,2 А;
I6= 3 А;
P= 250 Вт;
W= 2,5 кВт.ч