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 номеру в журнале теоретических занятий. Содержание задач приведено в конце данного раздела.
Контрольную работу выполняют в ученической тетради в клетку, первый лист – титульный по соответствующей форме.
К представленным на рецензию контрольным заданиям предъявляются следующие требования:
1. Вариант решенного задания должен соответствовать номеру 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:
- Определить все ветви на схеме и произвольно задать в них стрелками направления токов, обозначая их буквами с индексами.
- Определить и пронумеровать все узлы схемы и для них, кроме одного любого, записать уравнения 1 закона Кирхгофа.
- Определить все независимые контуры на схеме и произвольно задать их направления обхода.
- Для всех контуров записать уравнения 2 закона Кирхгофа, учитывая, что направления напряжений на резисторах совпадают с направлениями токов в них.
- 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;
Критерии оценки.
«5» (отлично):
• Все задания решены верно;
• Есть краткие пояснения решения;
• Правильное и аккуратное оформление заданий и изображение схем.
«4» (хорошо):
• Все задания решены верно, но с недочетами (нет единиц измерения, неаккуратное оформление, отсутствуют подстановки цифр в формулы, нет пояснений);
• Верно решены (без недочетов) любые 4 из 5 заданий.
«3»(удовлетворительно):
• Все задания решены верно, но с недочетами (ошибки в расчетах и формулах, нет схем, пояснений, нет законченного решения заданий);
• Верно решены (без недочетов) любые 3 из 5 заданий.
«2» (неудовлетворительно):
• Решены верно менее 4 из 5 заданий;
• В задачах используются неправильные или несоответствующие формулы;
• Отсутствует понимание заданий и схем.