210. СВ. ОП. 02. Электротехника и электроника.
Преподаватель; В. П. Шкитенков. Электронный адрес почты schkitenkoff@yandex.ru.
Задание выдано 13.10.2021г. Задание выполнить до 15.10.2021г
Раздел: Электрические цепи постоянного тока.
Тема: Основные законы электротехники. Закон Ома для замкнутой электрической цепи и для участка цепи.
Задание:
I.Переписать в лекционную тетрадь лекцию. Изучить.
Закон Ома для участка цепи.
U
I
Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка цепи:
Где: I – сила тока в [А]. U – электрическое напряжение в [В]. R – электрическое сопротивление в [Ом].
Важное следствие падение напряжения на участке электрической цепи.
U = IR
На каждом сопротивлении R при прохождении тока I возникает напряжение U=I∙R, которое называется обычно падением напряжения на этом сопротивлении.
Пример
1. Какое падение напряжения возникает на нити лампы сопротивлением R=15 Ом при прохождении тока I=0,3 А
Падение напряжения подсчитывается по закону Ома: U=I∙R=0,3∙15=4,5 В.
Напряжение между точками 1 и 2 лампочки (см. схему) составляет 4,5 В. Лампочка светит нормально, если через нее проходит номинальный ток или если между точками 1 и 2 номинальное напряжение (номинальные ток и напряжение указываются на лампочке).
2. От аккумулятора напряжением 80 В потребитель питается током 30 А. Для нормальной работы потребителя допустимо 3% падения напряжения в проводах из алюминия с сечением 16 мм2. Каким может быть максимальное расстояние от аккумулятора до потребителя?
Допустимое падение напряжения в линии U=0.03∙80=2,4 В.
Сопротивление проводов ограничивается допустимым падением напряжения Rпр=U/I=2,4/30=0,08 Ом.
По формуле для определения сопротивления подсчитаем длину проводов: R=ρ∙l/S, откуда l=(R∙S)/ρ=(0,08∙16)/0,029=44,1 м.
Если потребитель будет отдален от аккумулятора на 22 м, то напряжение на нем будет меньше 80 В на 3%, т.е. равным 77,6 В.
Закон Ома для полной цепи.
В источнике тока из-за действием сторонних сил происходит разделение зарядов. Так как они движутся, они взаимодействуют с ионами кристаллов и электролитов и отдают им часть своей энергии. Это приводит к уменьшению силы тока, таким образом, источник тока обладает сопротивлением, которое называют внутренним r.
Закон Ома для замкнутой цепи связывает силу тока в цепи, ЭДС и полное сопротивление цепи:
Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению
Где: I – сила тока в [А]. Е – ЭДС в [В]. R – электрическое сопротивление внешней цепи [Ом]. r – внутреннее сопротивление источника ЭДС.
Важные следствия.
1. Короткое замыкание
При коротком замыкании, когда внешнее сопротивление стремится к нулю сила тока в цепи определяется именно внутренним сопротивлением и может оказаться очень большим и тогда провода могут расплавиться, что может привести к опасным последствиям.
Для электрических генераторов, кислотных аккумуляторов, короткое замыкание опасно – оно может вывести из строя эти источники электрической энергии.
Для защиты электрической аппаратуры от токов коротких замыканий (кз) применяют различную защиту: плавкие предохранители, автоматические выключатели, тепловое реле.
2. Напряжение на зажимах источника энергии (генератора) равно разности между ЭДС и падением напряжения на внутреннем сопротивлении этого источника.
U = E – Ir
При разомкнутой цепи (режим холостого хода) I =0 U =E, напряжение на зажимах источника равно ЭДС.
Задача.
ЭДС батарейки карманного фонарика - 3,7 В, внутреннее сопротивление 1,5 Ом. Батарейка замкнута на сопротивление 11,7 Ом. Каково напряжение на зажимах батарейки?
Решение:
Напряжение рассчитывается по формуле:
Чтобы найти силу тока применим закон Ома для полной цепи:
Делаем расчёт:
Ответ: U = 3,28 В.
II. Решить предыдущую задачу используя зависимость U = E – Ir
III. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго:
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ | ФОРМУЛЫ |
Электродвижущая сила | |
Сила тока | |
Сопротивление | |
Разность потенциалов | |
Закон Ома для участка цепи | |
Правильный ответ:
ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ | ФОРМУЛЫ |
Электродвижущая сила | |
Сила тока | |
Сопротивление | |
Разность потенциалов | |
Закон Ома для участка цепи | |
IV. Тестовые задания Выберите один из правильных ответов на вопрос.
Номер варианта студент выбирает в зависимости от начальной буквы фамилии студента:
Вариант 1 - Ф Х Ц Ч Ш Щ Ю Вариант 2 - Ж З И К Л М Я
Вариант 3 - А Б В Г Д Е Э Вариант 4 - Н О П Р С Т У
Вариант 1 21897
1. Зависимость между какими величинами устанавливает закон Ома для
участка цепи?
1. I; E; R. 2. U; E; R. 3. I; U; R. 4. G; R; U. 5. B; Ф; U.
2. Какой буквой обозначаются и в каких единицах измеряются:
сила тока, напряжение, ЭДС, сопротивление, проводимость.
1. I (A), U(B), E(B), R(Cм) G(Oм). 2. Е (A), U(B), I(B), R(Cм) G(Oм).
3. I (A), U(B), E(B), R(Oм) G(См). 4. I (В), U(B), E(А), R(Cм) G(Oм) .
3. Генератор постоянного тока с внутренним сопротивлением 0,3 Ом.
Определить ЭДС генератора, если при включении его на сопротивлении
27,5 Ом на зажимах генератора установится напряжение 110 В.
1. 11,12 В 2. 33 В. 3. 4В. 4. 400 В. 5. 111,2 В.
4. Перевести единицы измерения электрического тока 0,02А в кА и мА.
1. 0,0002кА. 2мА. 2. 20кА. 0,002мА. 3. 0, 00002кА. 20мА.
5. Через спираль кипятильника протекает ток 0,5А при напряжении 220В. Каково сопротивление спирали?
1. 1100 Ом. 2. 11 кОм. 3. 2,2 мОм. 4. 0,44 кОм.
Вариант 2 69813
1. Зависимость между какими величинами устанавливает закон Ома для
участка цепи?
1. I; E; R. 2. U; E; R. 3. B; Ф; U 4. G; R; U. 5. I; U; R.
2. Какой буквой обозначаются и в каких единицах измеряются:
сила тока, напряжение, ЭДС, сопротивление, проводимость.
1. I (A), U(B), E(B), R(Cм) G(Oм). 2. Е (A), U(B), I(B), R(Cм) G(Oм).
3. I (A), U(B), E(B), R(Oм) G(См). 4. I (В), U(B), E(А), R(Cм) G(Oм).
3. Генератор постоянного тока с внутренним сопротивлением 0,3 Ом.
Определить ЭДС генератора, если при включении его на сопротивлении
27,5 Ом на зажимах генератора установится напряжение 110 В.
1. 11,12 В 2. 33 В. 3. 4В. 4. 400 В. 5. 111,2 В.
4. Перевести единицы измерения электрического тока 0,02А в кА и мА.
1. 0,0002кА. 2мА. 2. 20кА. 0,002мА. 3. 0, 00002кА. 20мА.
5. Через спираль кипятильника протекает ток 0,5А при напряжении 220В. Каково сопротивление спирали?
1. 1100 Ом. 2. 0,44 кОм. 3. 11 кОм. 4. 2,2 мОм.
Вариант 3 87220
1. Какой буквой обозначаются и в каких единицах измеряются:
сила тока, напряжение, ЭДС, сопротивление, проводимость.
1. I (A), U(B), E(B), R(Cм) G(Oм). 2. Е (A), U(B), I(B), R(Cм) G(Oм).
3. I (A), U(B), E(B), R(Oм) G(См). 4. I (В), U(B), E(А), R(Cм) G(Oм).
2. Зависимость между какими величинами устанавливает закон Ома для
полной цепи?
1. I; E; R; U. 2. U; E; R; G. 3. B; Ф; U 4. G; R; U; ; r. 5. I; Е; R; r.
3. Перевести единицы измерения электрического тока 0,2А в кА и мА.
1. 0,0002кА. 200мА. 2. 200кА. 0,002мА. 3. 0, 00002кА. 20мА.
1. 543,4 Ом. 2. 0,089 кОм. 3. 0,011 кОм. 4. 2,2 мОм.
5. Генератор постоянного тока с внутренним сопротивлением 0,3 Ом.
Определить ЭДС генератора, если при включении его на сопротивлении
27,5 Ом на зажимах генератора установится напряжение 110 В.
1. 11,12 В 2. 33 В. 3. 4В. 4. 400 В. 5. 111,2 В.
Вариант 4 29206
1. Какой буквой обозначаются и в каких единицах измеряются:
сила тока, напряжение, ЭДС, сопротивление, проводимость.
1. I (A), U(B), E(B), R(Cм) G(Oм). 2. Е (A), U(B), I(B), R(Cм) G(Oм).
3. I (A), U(B), E(B), R(Oм) G(См). 4. I (В), U(B), E(А), R(Cм) G(Oм).
2. Зависимость между какими величинами устанавливает закон Ома для
полной цепи?
1. I; E; R; U. 2. U; E; R; G. 3. B; Ф; U 4. G; R; U; ; r. 5. I; Е; R; r.
3. Перевести единицы измерения электрического тока 0,2А в кА и мА.
1. 0,0002кА. 200мА. 2. 200кА. 0,002мА. 3. 0, 00002кА. 20мА.
1. 543,4 Ом. 2. 0,089 кОм. 3. 0,011 кОм. 4. 2,2 мОм.
5. Генератор постоянного тока с внутренним сопротивлением 0,3 Ом.
Определить ЭДС генератора, если при включении его на сопротивлении
27,5 Ом на зажимах генератора установится напряжение 110 В.
1. 11,12 В 2. 33 В. 3. 4В. 4. 400 В. 5. 111,2 В.
Задания выполнять письменно в лекционной тетради переснять или отсканировать переслать на почту schkitenkoff@yandex.ru.
Если, что непонятно пишите на почту schkitenkoff@yandex.ru.
С уважением Владимир Петрович.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Г.В. Ярочкина. Основы электротехники М «Академия» 2015.
Электронные ресурсы.
1. https://resh.edu.ru/subject/lesson/5900/conspect/49361/
2. https://resh.edu.ru/subject/lesson/5901/conspect/48863/