Задание для группы №4 ОП.02. Основы электротехники
3.11.2020
План урока №9
Тема 3. Основные законы электротехники
Тема урока: Физические процессы в электрических цепях постоянного тока.
Задачи урока:
- Изучить физические процессы в электрических цепях постоянного тока
- развитие познавательного интереса обучающихся, умения извлекать знания из различных источников, умения составлять план, работать с конспектом;
- содействовать в ходе урока воспитанию самостоятельности, добросовестности.
ПЛАН
Физические процессы в электрической цепи
Переходные процессы
1. Физические процессы в электрической цепи
Электрической цепью называется совокупность технических устройств, образующих пути для замыкания электрических токов и предназначенных для производства, передачи, распределения и потребления электрической энергии. Любая электрическая цепь предполагает наличие в своей структуре как минимум трех элементов, а именно: источников энергии, приемников энергии и соединяющих их проводов или линий электропередачи. Как известно, носителем энергии является электромагнитное поле, которое сосредоточено как внутри так и вне проводов. Таким образом, для рассмотрения физических явлений в электрической цепи во всей полноте необходимо проводить расчет и исследование электромагнитного поля заданной цепи. При физическом решении этой задачи пользуются дифференциальными понятиями и параметрами, характеризующими электромагнитное поле в рассматриваемой точке, такими как ` Е,` Н,` d, ` В,` D, m, g, e. Математическое описание электромагнитных полей на основе дифференциальных понятий оказывается сложной задачей.
Электрическая цепь состоит, как правило, из отдельных однородных участков. В этом случае предоставляется возможность с достаточной для инженерных расчетов точностью описывать процессы на отдельных участках с помощью интегральных понятий:
электродвижущая сила (ЭДС) источника энергии;
электрическое напряжение;
электрический ток;
электрический заряд;
магнитный поток;
электрическое сопротивление.
Применение интегральных понятий к расчетам электрических цепей позволяет получать сравнительно простые решения задач с допустимой методической погрешностью.
В каждой реальной электрической цепи можно одновременно наблюдать следующие физические процессы:
1) процесс генерирования электрической энергии, который происходит в источниках (генераторах) в результате преобразования одного из видов энергии (механической, химической и др.) в электрическую;
2)процесс преобразования электрической энергии в другие виды, который протекает в приемниках энергии;
3)процесс накопления (или возврата) энергии в объеме магнитного поля:
4)процесс накопления (или возврата) энергии в объеме электрического поля:
Перечисленные физические процессы в том или другом сочетании присущи всем элементам электрической цепи, протекают одновременно и связаны между собой законом сохранения энергии.
При расчете режима электрической цепи она представляется некоторой условной схемой или схемой замещения, состоящей из комбинации идеальных схемных элементов. Каждый идеальный схемный элемент отображает на схеме один из физических процессов. Таких схемных элементов всего 5.
1) Идеальный источник напряжения (ЭДС) Е - это схемный элемент, который генерирует на своих выводах постоянную по величине ЭДС (Е=const), не зависящую от тока, имеет символьное обозначение, показанное на рис. 5а, характеризуется напряжением [В].
2) Идеальный источник тока J -это схемный элемент, которыйгенерирует в цепи постоянный по величине ток (J=const), не зависящий от напряжения на его зажимах, имеет символьное обозначение, показанное на рис. 5б, характеризуется током [A].
3) Идеальный резистор R – это схемный элемент, в котором происходит только процесс преобразования электрической энергии в другие виды, имеет символьное обозначение, показанное на рис. 5в, характеризуется сопротивлением [Ом].
4) Идеальная катушка индуктивности L – это схемный элемент, в котором происходит только процесс накопления (или возврата) энергии в магнитном поле (WM = Li 2/2), имеет символьное обозначение, показанное на рис. 5г, характеризуется индуктивностью [Гн].
5) Идеальная конденсатор С – это схемный элемент, в котором происходит только процесс накопления (или возврата) энергии в электрическом поле (WЭ = Сu 2/2), имеет символьное обозначение, показанное на рис. 5д, характеризуется емкостью [Ф].
Каждый элемент электрической цепи на схеме замещения представляется одним или комбинацией из нескольких идеальных схемных элементов в зависимости от необходимости учета тех физических процессов, которые в нем протекают. Например, лампа накаливания представляется на схеме только одним схемным элементом резистором R, так как тепловая и световая энергия многократно больше энергии электромагнитного поля (рис. 6а), обмотка электромагнитного реле представляется на схеме комбинацией из двух элементов – R и L (рис. 6б), а протяженная двухпроводная линия – комбинацией из 6-и схемных элементов, которые комплексно учитывают физические процессы в ней (рис. 6в).
При составлении схемы замещения электрической цепи всегда пренебрегают второстепенными физическими процессами и явлениями, не оказывающими существенного влияния на точность технического расчета режима. Поэтому любая схема замещения реальной цепи отображает физические процессы в ней с некоторой степенью приближения.
2. Переходные процессы – это процессы, которые при различных воздействиях возникают в электрических цепях. Данные воздействия переводят электрические цепи из стационарного состояния в новое состояние. Причиной этому является действия коммутационной аппаратуры, переключателей для отключения или включения источника энергии, ключей.
Домашнее задание: Изучить конспект, записать краткий конспект в рабочую тетрадь. Для закрепления просмотр видеоряда. Вопросы для закрепления:
1. Электрической цепью называют…?
2. Элементаы электрической цепи протекают одновременно и связаны между собой
Каким законом?
3.Из чего состоит электрическая цепь?
4.Переходные процессы?
Выполненную работу (конспект) отправить на адрес электронной почты:
Rushania_1959@mail.ru
Преподаватель Р.Р.Костенкова
Дополнительное занятие. Пример решения задач.
Задача на постоянный ток №1
Условие
К источнику тока с ЭДС 1,5 В присоединили катушку с сопротивлением 0,1 Ом. Амперметр показал силу тока, равную 0,5 А. Когда к источнику тока присоединили последовательно еще один источник тока с такой же ЭДС, то сила тока в той же катушке оказалась равной 0,4 А. Определить внутренние сопротивления первого и второго источников тока.
Решение
Изобразим первоначальную схему:
Общее сопротивление цепи:
По закону Ома для участка цепи запишем:
После последовательного подключения второго источника тока:
Ответ: 2,9 Ом; 4,5 Ом
Задача 1.
Как изменится сила тока в резисторе, если подаваемое напряжение увеличить в 2 раза, а его сопротивление уменьшить в 3 раза.
Ответ: в ____раз увеличится.
Задача 2.
Кусок проволоки сопротивлением R = 80 Ом разрезали на четыре равные части и полученные части соединили параллельно. Каково сопротивление соединенной таким образом проволоки?
Ответ: R =