Методические указания к решению задачи № 1

1 2 3 4

Электротехника и электроника

Контрольные задания и методические указания

к выполнению контрольной работы № 1

для студентов заочного отделения

специальности 131018

«Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Материал, изучаемый по учебнику, необходимо конспектировать в тетради. Основные определения следует подчеркивать, формулы обводить. Электрические схемы должны быть вычерчены в условных обозначениях, соответствующим ГОСТам. После проработки какой-либо темы необходимо без помощи учебника вывести доказательства законов и формул. Нельзя ничего оставлять непонятным при изучении предмета; если самому преодолеть затруднение не удается, необходимо обратиться за консультацией к преподавателю. Серьезное внимание должно быть уделено задачам и вопросам для самопроверки, а также разбору решений типовых примеров, помещенных в учебнике и настоящем пособии.

УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Каждая контрольная работа по дисциплине «Электротехника и электроника» содержит четыре задачи. Варианты для каждого учащегося индивидуальные. Номер варианта определяется по порядковому номеру в журнале успеваемости и посещаемости учащегося (для номеров с 1 по 30), если порядковый номер учащегося в журнале больше 30, номер варианта начинается с номера 1 (например, по журналу учащийся имеет номер 31, следовательно, должен выбрать вариант № 1). В табл. 1 учащийся находит номера задач, которые он должен решить по варианту.

Задачи, выполненные не по своему варианту, не засчитываются и возвращаются учащемуся.

Контрольная работа выполняется в отдельной тетради в клетку. Условия задач следует переписывать полностью. Необходимо оставлять поля шириной 25-30 мм для замечаний рецензента, а в конце тетради 2-3 страницы для рецензии. Страницы тетради обязательно должны быть пронумерованы. Формулы и расчеты пишут чернилами, а чертежи и схемы выполняют карандашом, на графиках и векторных диаграммах указывают масштаб. Решение задач обязательно ведут в Международной системе единиц (СИ).

После получения работы с оценкой и замечаниями преподавателя надо исправить отмеченные ошибки, выполнить все его указания и повторить недостаточно усвоенный материал. Если контрольная работа получила неудовлетворительную оценку, то учащийся выполняет её снова и отправляет на повторную проверку. В случае возникновения затруднений при выполнении контрольной работы учащийся должен обратиться в техникум для получения письменной или устной консультации.

№ варианта	Номер задач для контрольных работ № 1
	1, 2, 3, 4
	1, 2, 3, 5
	1, 2, 3, 6
	1, 2, 3, 7
	1, 2, 3, 8
	1, 2, 3, 9
	1, 2, 3, 10
	1, 2, 3, 11
	1, 2, 3, 12
	1, 2, 3, 13
	1, 2, 3, 4
	1, 2, 3, 5
	1, 2, 3, 6
	1, 2, 3, 7
	1, 2, 3, 8
	1, 2, 3, 9
	1, 2, 3, 10
	1, 2, 3, 11
	1, 2, 3, 12
	1, 2, 3, 13
	1, 2, 3, 4
	1, 2, 3, 5
	1, 2, 3, 6
	1, 2, 3, 7
	1, 2, 3, 8
	1, 2, 3, 9
	1, 2, 3, 10
	1, 2, 3, 11
	1, 2, 3, 12
	1, 2, 3, 13

Таблица№1

Методические указания к выполнению контрольной работы

В контрольную работу входят «Введение» и шесть тем. По каждой теме предусмотрены задачи. В таблице №2 указаны номера задач к соответствующей теме и номера таблиц с данными к этим задачам. Схемы и векторные диаграммы должны выполняться с помощью чертежных инструментов.

Таблица №2

№ темы	Наименование темы	№ задач	№ таблиц
	Электрические цепи постоянного тока
	Однофазные электрические цепи переменного тока	2-3	4-5
	Трехфазные цепи	4-6	6-8

Методические указания к решению задачи № 1

Решение этой задачи требует знание законов Ома для всей цепи и его участков, первого и второго законов Кирхгофа и методики определения эквивалентного сопротивления цепи при смешанном соединении резисторов. Содержание задачи и схемы цепей с соответствующими данными приведены в условии и таблице №3. Перед решением задачи рассмотрите типовой пример№1.

Пример 1 Для схемы, приведенной на рис.1, определить эквивалентное сопротивление цепи R_AB, токи в каждом резисторе и напряжение U_AB, приложенной к цепи.

Заданы сопротивления резисторов и ток I₄ в резисторе R₄. Как изменятся токи в резисторах при: а) замыкание рубильника Р₁; б) расплавление ставки предохранителя П_р4?

В обоих случаях напряжение U_ABостается неизменным.

Решение:

Задача относится к теме «Электрические цепи постоянного тока». После усвоения условия задачи проводим поэтапное решение, предварительно обозначив стрелкой направление тока в каждом резисторе. Индекс тока должен соответствовать номеру резистора, по которому он проходит.

1. Определяем общее сопротивление разветвления R₂R₃. Резисторы соединены параллельно, поэтому

Теперь схема цепи примет вид, показанный на рис.1б

2. Резисторы и R₂,R₅ соединены последовательно, их общее сопротивление

R_2,3,5 = R_2,3 + R₅ = 6 + 4 = 10 Ом

Соответствующая схема приведена на рис 1в.

3. Резисторы R_2,3,5 и R₄, соединены параллельно, их общее сопротивление

Ом

Теперь схема цепи имеет вид, приведенный на рис. 1, г

4. Находим эквивалентное сопротивление всей цепи:

Ом (рис. 1, д)

5. Зная силу тока I₄, находим напряжение на резисторе R₄:

Это же напряжение приложено к резисторам R₂, ₃и R₅ (рис.1, б). Поэтому ток в резисторе R₅

6. Находим падение напряжения на резисторе R₅

Поэтому напряжение на резисторах R₂,₃,

7.Определяем токи в резисторах R₂ и R₃

Применяя первый закон Кирхгофа, находим ток в резисторе R₁

I₁=I₂+I₃+I₄=2+3+5=10 A

8. Вычисляем падение напряжения на резисторе R₁

U₁=I₁ ·R₁=10 ·5=50 B

9. Находим напряжение U_ав приложенное ко всей цепи:

В или В

10. При включении рубильника Р1 сопротивление R₁замыкается накоротко и схема цепи имеет вид, показанный на рис. 1, е. Эквивалентное сопротивление цепи в этом случае

Ом

Поскольку напряжение U_ав остается равным 100 В, можно найти токи в резисторах R₄ и R₅:

;

Определим падение напряжения на резисторе R₅

Поэтому напряжение на резисторах R₂, R₃

Теперь можно найти токи в резисторах R₂ и R₃:

Проверим правильность вычисление токов, по закону Кирхгофа:

или

Таким образом, задача решена верно.

11. При расплавлении предохранителя Пр4 резистор R₄ выключается и схема принимает вид, показанный на рис. 1, ж.

Вычисляем эквивалентное сопротивление схемы:

Ом

Поскольку напряжение U_AB остается неизменным, находим токи и I₁ и I₅:

Напряжение на резисторах R₂,R₃

Находим токи I₂,I₃:

А; А

Сумма этих токов равна току I₁:

Задача № 1 (варианты 1-30)

Цепи постоянного тока содержат несколько резисторов, соединенных смешанно. Схема цепи с указанием сопротивлений резисторов приведены на соответствующем рисунке. Номер рисунка, заданные значения одного из них напряжения или тока и величина, подлежащая определению, приведены в таблице №3.

Определить так же мощность, потребляемую всей цепью, и расход электрической энергии цепью за 8 часов.

Пояснить, с помощью логических рассуждений характер измерения электрической величины, заданной в таблице вариантов (увеличится, уменьшится, останется без изменений), если один из резисторов замкнуть накоротко или выключить из схемы. Характер действия с резистором и его действия указаны в таблице №3. При этом считать напряжение U_AB неизменным.

Таблица 3

Номер варианта	Номер рисунка	Задаваемая величина	Опреде-лить	Действие с резистором	Изменение какой величины рассмотреть
Замыкается накоротко	Выключа-ется из схемы
		U_AB = 100 В	I₃	R₁	-	I₅
		I₁= 20 А	I₄	-	R₄	U₅
		U₂ = 30 В	I₆	R₅	-	I₁
		I₅= 10 А	U_AB	-	R₂	I₅
		U_AB = 50 В	I₁	R₂	-	U₃
		I₂ = 3,75 А	I₅	-	R₅	U₁
		I₄= 5 А	U_AB	R₄	-	I₃
		U₅= 30 В	I₁	-	R₃	U₄
		I₃= 1,25 А	U₁	R₃	-	I₂
		U_АВ= 80 B	U₄	-	R₄	I₅
		I₃= 1 А	U₅	R₂	-	U₁
		U₁= 20 B	I₄	-	R₅	I₄
		I₅= 5 A	U_AB	R₅	-	U₁
		I₁= 12 A	I₃	-	R₂	U₄
		U₅= 60 B	I₁	R₁	-	U₅
		U_AB = 5 В	U₄	-	R₅	I₃
		I₂ = 3 А	I₅	R₄	-	U₁
		U₂ = 12 B	U₁	-	R₄	I₅
		U₄ = 36 B	I₁	R₄	-	U₅
		I₄ = 12 А	U_AB	-	R₄	U₅
		U_AB = 50 B	I₃	R₁	-	I₆
		I₂= 2 A	U_АВ	-	R₂	U₁
		I₁ = 5 А	U₄	R₃	-	I₁
		U₅= 18 B	I₁	-	R₆	I₂
		I₃= 1,2 А	U_АВ	R₅	-	U₁
		I₅= 6 А	I₁	-	R₃	U₂
		U_AB = 80 В	I₆	R₁	-	U₅
		I₆= 3 А	U₁	-	R₅	U₁
		U₄ = 10 В	U_АВ	R₃	-	I₆
		U₁ = 20 В	I₄	-	R₂	I₅