Билеты с ответами / Osnovnye_elementy_el

1. Основные элементы эл.цепей и эл.схем

Электрическая цепь содержит источник, потребитель и соединительные провода. Любой источник характеризуется двумя параметрами: ЭДС и внутреннее сопротивление. ЭДС численно равна разности потенциалов на зажимах источника при отсутствии внешней цепи(т.е в режиме холостого хода). ЭДС имеет направление от зажима с меньшим потенциалом к зажиму с большим потенциалом.

Напряжение нагрузки: При протекании тока в цепи напряжение на зажимах меньшей величины ЭДС за счет падения, напряжения на внутреннем сопротивлении источника. .

Реальный источник описывается внешней харак-ой т.е зависимостью напряжения на зажимах источника от величины тока.

мощность на зажимах источника; разность потенциалов

2. Эквивалентные схемы для источников энергии

Любой реальный источник с заданными параметрами Е и можно заменить одной из двух эквивалент.схем

1. эквивалентная схема с ист. ЭДС

2. эквивалентное схема с источника тока

Источник ЭДС идеализированный источник внутр.сопротивление которого равна нулю. Вследствие чего напряжение на зажимах источника не зависит от нагрузки и всегда равно ЭДС.

Источник тока идеализированный источник внутренне сопротивление которого велико, вследствие ток источника тока не зависит от нагрузки и всегда имеет постоянную величину. В эквивалентной схеме реальный источник заменяется параллельным соединением источника тока и внутреннего сопротивления

3. Закон Ома для участка цепи содержащего ЭДС

Разность потенциалов берется по направлению тока ЭДС с плюсом, если направление ЭДС совпадает с направлением тока

4. Распределение потенциала вдоль неразветвленной электр.цепи

выбираем точку, потенциал которого равен 0 , потенциал точки 2 меньше потенциала точки 1 на величину т.к. ток направлен от т.1 в т.2. Потенциал т.3 больше потенциала т.2 т.к. ЭДС направлен от т.2 в т.3

. Построим потенциальную диаграмму для данной цепи, которая представляет собой зависимость точек от сопротивления в цепи.

5. Баланс мощности в цепях постоянного тока

В элект.цепи алгебраическая сумма мощности источника равна сумме мощности потребителя . Мощности источника берется с плюсом если направление тока совпадает с направлением ЭДС если не совпадает тогда с минусом. (закон джоуля ленца).

6. Применение законов Кирхгофа для расчета разветвленных цепей.

Ветвью - называется участок последовательного соединения сопротивления и ЭДС.

Узел – называется точка которой соединяется не менее трех ветвей

Замкнутый контур – замкнутый путь состоящий из нескольких ветвей

1 ЗАКОН: алгебраическая сумма токов ветвей сходящихся в узле равно нулю.

2 ЗАКОН: в замкнутом контуре замкнутой цепи алгебраическая сумма напряжении на сопротивлении равно алгебраической сумме ЭДС входящих в этот контур

Для записи по 2 закону Кирхгофа опр-ся обхода контура (либо по часовой, либо против часовой стрелки) и тогда напряжение ЭДС совпадающей с напряжением обхода контура с плюсом, а несовпадающей с минусом.

Число уравнений по 1 закону Кирхгофа равно числу ветвей без единицы

-число узлов; -число уравнений по 1 закону Кирхгофа

Число уравнений по 2 закону Кирхгофа равно числу независимых контуров

-число ветвей

Контуры – является независимым, если каждый из них содержит, хотя бы по одной ветви не входящих в состав остальных контуров. Составляем уравнения по каждому контору, получаем систему, решение системы позволяет рассчитать неизвестные токи в ветвях.

По методу Кирхгофа число уравнений в системе равно числу неизвестных.

7. Метод контурных токов

Число уравнений по методу МКТ равно числу уравнений составляемых по 2 закону Кирхгофа. При использовании М К Т принимается что в каждом контуре действует свой контурный ток и уравнения составляющиеся по 2 закону Кирхгофа для напряжений создаваемых контурными токами полученная система решается нах-ся контурные токи и через них выражается действительные токи в ветвях

8. Метод узловых потенциалов

При его использовании число уравнении равно числу уравнений только составляемых 1 законом Кирхгофа. Для составления системы потенциал одного из узлов принимается равным нулю и записывается уравнения для остальных узлов.

Алгоритм составления уравнении:

1.потенциал того узла для которого составляется уравнение берется с плюсом и умножается на алгебраическую сумму проводимостей сходящихся в этом узле

2.потенциал всех остальных узлов взятых с минусом умножается на сумму проводимости ветвей непосредственно соединяющих данный узел с тем узлом, для которого составляется уравнение

3.в правой части записывается алгебраическая сумма ЭДС на проводимость ветвей сходящихся в этом узле, для которого составляется уравнение, причем ЭДС направленная к узлу с плюсом от узла с минусом.

Решаем составленную систему и находим потенциалы узлов, затем токи в ветвях рассчитываем по закону Ома

Если в схеме имеется ветвь с нулевым сопротивлением, то за узел с нулевым потенциалом нужно принимать один из двух узлов прилигающих к этой ветви.

9. Метод двух узлов

Является частным случаем метода узловых потенциалов и применяется для схем содержащих два узла.

По методу двух узлов нах-ся напряжение между двумя узлами как отношение алгебраической суммы произведений ЭДС на проводимость всех ветвей к сумме проводимости всех ветвей. Причем ЭДС, направленная ко 2 узлу записывается с плюсом от второго с минусом. Токи в ветвях рассчитывается по закону Ома выражается через ЭДС и напряжения между 2 узлами

8. Баланс мощности в цепях постоянного тока

В элект.цепи алгебраическая сумма мощности источника равна сумме мощности потребителя . Мощности источника берется с плюсом если направление тока совпадает с направлением ЭДС если не совпадает тогда с минусом. (закон джоуля ленца).

9. Метод преобразования

Применяется при расчете цепей с одним источником вся цепь заменяется одним эквив.сопротивлением отн-но зажимов ист-ка, это сопротивление называется входным сопротивлением. ;;

10. Принцип наложения(суперпозиции)

Ток в любой ветви разветвленной цепи равен алгебраической сумме частичных токов, создаваемых в этой ветви каждым из источников в отдельности.

11. Метод наложения

Метод наложения целесообразно использовать в тех случаях, когда нужно рассчитать ток в одной из ветвей в разветвленной цепи, при этом производится расчет частичных токов создаваемых в этой ветви каждым из источников в отдельности, затем действующий ток в этой ветви находится как алгебраическая сумма частичных токов, т.е с учетом их сопротивлений.

12.Входные и взаимные проводимости ветвей

По принципу наложения ток в любой ветви (к) можно представить как алгебраическая сумма частичных токов от (n) источников. Проводимость с двумя одинаковыми индексами называется входной проводимостью данной ветви. Она численно равна отношению частичного тока создаваемого в этой ветви источником, включенным в эту же ветвь и ЭДС этого источника.

Проводимость с двумя разными индексами называется взаимной проводимостью двух ветвей. Взаимная проводимость 2х ветвей численно равна отношению частичного тока создаваемого в одной ветви с источником ЭДС включенным в другую ветвь к величине ЭДС этого источника. . Входные и взаимные проводимости зависят от конфигурации схемы и от величины сопротивления и для данной схемы являются неизменными характеристиками ; .

Эквивалентными наз-ся преобразования токи в оставшихся частях схемы остаются неизменными.

. .

13. Теорема о компенсации. Любое сопротивление, по которому протекает ток можно заменить источником, ЭДС которого равна по величине напряжению на сопротивлении и имеет напряжение, противоположное напряжению тока.

14. Теорема об активном двухполюснике

Активным двухполюсником называется схема любой сложности в которой выделены 2 зажима или полоса. Если двухполюсник содержит источник то он активный, если нет то он пассивный.

Любой активный двухполюсник можно заменить эквив.генератором ЭДС которого равна напряжению холостого хода на зажимах 2х полюсника а внутрен.сопротивление равно входному пассивного 2х полюсника. После замены получаем последоват ю схему,в которой ток определ-ся по з. Ома. Если ветвь нагрузки содерж. Источник, то тогда в числителе добавл-ся Е этой ветви.

15.Метод активного двухполюсника(МЭГ) Этот метод целесообразно исп-ть при расчёте тока в одной из ветвей разветвл. цепи Порядок расчета. 1.ветвь в которой нужно рассчитать ток выд-ся 2мя зажимами, а остальная часть рассм-ся как активный 2хполюсник. 2. данная ветвь отклоняется и рассчитывается Uxx на зажимах 2хполюсника. Расчёт Uxx производится одним из изв-ных м-дов в соответствии со сложностью схемы. 3.Из схемы активного 2хполюсника искл все источники и рассчитывается входное сопротивл-е полученного пассивного . 4.Ток выделен.ветви нах-ся по т. Об активном 2хполюснике, где Ег =Ux Rв=Rвх12 выделяем 2 зажимами искл.часть Рассчитываем оставшуюся часть схемы. Из схемы 2хполюсн. Искл. Источники и находим Rвх 16. Передача энергии от активного 2хполюсника нагрузке. Рассм. Активн. 2хполюсник с сопр. К В нагрузке выд-ся макс. Р если сопротивление нагрузки равно внутр. Сопрот-ю источника. Такая нагрузка наз-ся согласованной. если , то

17. Преобразование схем электрических цепей (замена треугольника сопротивлений эквивалентной звездой и обратно)

Из треугольника в звезду:

Из звезды в треугольник:

18. Замена параллельного соединения ветвей с источниками ЭДС. С целью упрощения расчета, участок, составляющая несколько параллельных ветвей можно заменить 1-й эквивалентной ветвью. ; ;

Umit©