Указания по выполнению контрольной работы

Домашняя контрольная работа по дисциплине предусматривает решение пяти задач по темам №1 - №3, номера которых выбираются в соответствии с заданным вариантом работы из таблицы №1. Номер заданного варианта контрольной работы соответствует двум последним цифрам студенческого билета учащегося. Содержание задач приведены в конце данного раздела.

Контрольную работу выполняют в ученической тетради в клетку.

К представленным на рецензию контрольным заданиям предъявляются следующие требования:

1. Вариант решенного задания должен соответствовать шифру студента.

2. Основные положения решения должны быть достаточно подробно изложены.

3. Условия заданий переписываются полностью, рисунки, графики, схемы, в том числе и заданные условием задачи, должны быть выполнены на отдельном листе бумаги, аккуратно в соответствии с ГОСТ.

4. В тетради следует оставлять поля шириной не менее 4 см для замечаний рецензента.

5. Вычисления должны быть сделаны с точностью до третьей значащей цифры.

6. Все расчеты производятся в Международной системе единиц (СИ);

7. Контрольные задания должны быть датированы и подписаны студентом.

8. Незачтенное контрольное задание должно быть выполнено заново и представлено на повторную рецензию вместе с первоначальной работой и замечаниями рецензента. Исправление ошибок в отрецензированном тексте не допускается. Если неправильно выполнена не вся работа, а только часть ее, то переработанный и исправленный текст следует записать в тетради после первоначального текста под заголовком “Исправление ошибок”.

Работа над контрольным заданием помогает студентам проверить степень усвоения ими курса, вырабатывает у них навык четко и кратко излагать свои мысли. Для успешного достижения этой цели необходимо руководствоваться следующими правилами:

1. Начиная решение задачи, указать, какие физические законы или расчетные методы предполагается использовать при решении, привести математическую запись этих законов и методов.

2. Тщательно продумать, какие буквенные или цифровые обозначения предполагается использовать в решении. Пояснить значение каждого обозначения.

3. В ходе решения задачи не следует изменять однажды принятые направления токов и наименования узлов, сопротивлений, а также обозначения, заданные условием. При решении одной и той же задачи различными методами одну и ту же величину надлежит обозначать одним и тем же буквенным символом.

4. Расчет каждой исходной величины следует выполнить сначала в общем виде, а затем в полученную формулу подставить числовые значения и привести окончательный результат с указанием единиц измерения. При решении системы уравнений целесообразно воспользоваться известными методами упрощения расчета определителей (например, вынесение за знак определителя общего множителя и др.), а иногда и еще проще методом подстановки.

5. Промежуточные и конечные результаты расчетов должны быть ясно выделены из общего текста.

6. Решение задач не следует перегружать приведением всех алгебраических преобразований и арифметических расчетов.

7. Для элементов электрических схем рекомендуется пользоваться обозначениями, применяемыми в учебниках по ТОЭ.

8. Каждому этапу решения задачи нужно давать пояснения.

9. При построении кривых выбрать такой масштаб, чтобы на 1 см оси координат приходилось 1  · 10 ^{± n} или 2 · 10 ^{± n} единиц измерения физической величины, где n – целое число. Градуировку осей выполнять, начиная с нуля, равномерно через один или через два сантиметра. Числовые значения координат точек, по которым строятся кривые, не приводить. Весь график в целом и отдельные кривые на нем должны иметь названия.

При решении задач следует использовать приведённые ниже формульные зависимости и табличные данные из приложений, примеры решения задач могут быть рассмотрены в следующих учебных пособиях:

1. Березкина Т.Ф. Задачник по общей электротехнике с основами электроники.

2. Зайчик М. Ю. Сборник задач и упражнений по теоретической электротехнике.

3. Новиков П.Н. Задачник по электротехнике.

4. Прянишников В.А. Электротехника и ТОЭ в примерах и задачах.

Формульные зависимости необходимые при выполнении контрольной работы

А) при решении задач по теме «Электрическое поле» №№1-28:

Ёмкость конденсатора (Ф):

C=q/Uab, где q – заряд одной из пластин, Кл; Uab – напряжение между пластинами, В

Ёмкость конденсатора (Ф) в зависимости от типа:

- плоского: ,где S – площадь одной пластины, м.кв.; lc- расстояние между пластинами, м;

- цилиндрического , где l – высота коаксиальных цилиндров, м; r и R- радиусы внутреннего и внешнего цилиндров, м;

- сферического , где r и R – радиусы внутренней и внешней сфер, м;

Энергия электрического поля конденсатора (Дж):

Б) при решении задач по теме «Электрические цепи постоянного тока» №№29 – 121:

- сопротивление проводника постоянного сечения:

, где - удельное сопротивление материала, Ом*м; и S – длина, м и сечение, м.кв. проводника;

Rt=R0(1+a(t-t0)), где Rt – сопротивление проводника при заданной температуре; R0 - сопротивление проводника при 20С; t - заданная температура; t0 - 20С;

- сопротивление проводника при заданной температуре:

- закон Ома для электрической цепи:

I=E/(R+r), где - Е – ЭДС источника, В; R и r- сопротивление внешнего и внутреннего участков цепи, Ом;

- закон Ома для участка цепи:

I=U/R

- первый закон Кирхгофа:

I1+I2+I3=I4+I5+I6, где I1-I3 –токи входящие в узел и I4 - I6 - выходящие из него;

- второй закон Кирхгофа:

E1+E2-E3=I1R1+I2R2-I3R3 +I1r01-I2r02+I3r03, где Е – ЭДС источников, входящих в контур; R - сопротивления в контуре; r - внутренние сопротивления источников;

- эквивалентное сопротивление при последовательном соединении резисторов:

R=R1+R2+….Rn

- эквивалентное сопротивление при параллельном соединении резисторов:

1/R=1/R1+1/R2+…1/Rn

- электрическая мощность (Вт):

- электрическая энергия (Дж):

W=IUt, где - ток, (А); - напряжение, В; - время, (сек);

- закон Джоуля-Ленца (Дж):

Расчёт сложной цепи на основе законов Кирхгофа целесообразно проводить в следующей последовательности:

1. Определить все ветви на схеме и произвольно задать в них стрелками направления токов, обозначая их буквами с индексами.
2. Определить и пронумеровать все узлы схемы и для них, кроме одного любого, записать уравнения 1 закона Кирхгофа.
3. Определить все независимые контуры на схеме и произвольно задать их направления обхода.
4. Для всех контуров записать уравнения 2 закона Кирхгофа, учитывая, что направления напряжений на резисторах совпадают с направлениями токов в них.
5. В результате из п.2 и п.4 получаем систему линейных алгебраических уравнений, порядок которой равен числу ветвей. Решая систему, находим искомые токи в ветвях.

Пример.

Цепь на рис.1 имеет два источника питания с эдс Е1 и Е2. Цепь состоит из двух узлов А и В и три ветви 1,2 и 3.

Составляем уравнение для одного из узлов по первому закону Кирхгофа:

(1)

Задаёмся направлением обхода контуров (например, в 1 по часовой, во 2 против часовой стрелки) и устанавливаем условные направления токов в ветвях (на рисунке).

На основании второго закона Кирхгофа можно составить три уравнения для трёх контуров схем, но для расчёта достаточно только двух из них:

(2)

(3)

Путём совместного решения уравнений (1), (2), (3) находим токи:

;

Затем умножая эти токи на сопротивления, определяем напряжения на соответствующих спротивлениях:

U3=I3R3=

В) при решении задач по теме №3 «Электромагнетизм» №№121 – 133:

- сила, действующая на проводник с током в магнитном поле:

F=BIlSina, где - B – магнитная индукция; I – сила тока; l – длина проводника; a – угол между проводником и силовыми линиями;

- сила притяжения электромагнита:

, где S – площадь полюса сердечника;

- сила взаимодействия двух проводников с током:

, - R – расстояние между осями проводов;

соотношение между магнитным потокм (Вб) и магнитной индукцией (Тл):

Ф = BS, где S – площадь поперечной поверхности;

- напряжённость магнитного поля:

, где м – магнитная проницаемость; H=I/2пr , где I – сила тока; R – расстояние от оси провода;

- закон полного тока:

H1l1+H2l2+….Hnln = I1+I2-I3…, где Н – напряжённость магнитного поля; l – длина участка; I – сила тока;

- закон Ома для магнитной цепи:

, где F – намагничивающая сила; Rм – магнитное сопротивление цепи;

- ЭДС электромагнитной индукции:

, где v – скорость перемещения проводника; а – угод между направлением движения проводника и силовыми линиями; e= - w (Ф2-Ф1)/t2-t1), где Ф – магнитный поток; t – время; w – число витков в катушке;

- индуктивность катушки:

L=malw/S, где l и S – длина и сечение сердечника катушки

- ЭДС само- и взаимоиндукции:

, где – L – индуктивность; , где М – взаимоиндуктивность;