Источник электродвижущей силы и его характеристика

Источник ЭДС и его характеристика.

Электродвижущей силой источника (ЭДС) называется скалярная величина, численно равная работе сторонних сил при перемещении единицы положительного заряда; ЭДС источника числено равна разности потенциалов на концах разомкнутого элемента (без нарузки). Электродвижущая сила измеряется в тех же единицах, что и напряжение. [E] = [W]/[q] = Дж/Кл = В×А×с/А×с = В (вольт). Тогда разность потенциалов (напряжение) 1 вольта равна 1 джоулю энергии необходимому для перемещения заряда в 1 кулон из одной точки проводника в другую.

ЭДС возникает при диффузии ионов в электролитах, при электромагнитной индукции, при электромагнитной индукции, при освещении светом полупроводниковых элементов и т.д.

Источник электродвижущей силы – это источники электромагнитной энергии, характеризирующейся электродвижущей силой E и внутренним электрическим сопротивлением R_вт.

Принципы работы независимого источника ЭДС рассмотрим на примере простейшей цепи, состоящей из этого источника ЭДС и резистивного элемента-приемника с переменным сопротивлением

R (сопротивлением проводов пренебрегаем). На схеме замещения источник ЭДС представляют в виде двух элементов: идеального источника ЭДС E, внутреннее сопротивление которого равно нулю, и последовательного соединенного с ним резистора, сопротивление которого R_вт.

 

Электродвижущая сила E численно равна разности потенциалов или напряжению U_12X между положительным 1 и отрицательным 2 зажимами источника энергии при отсутствии в нем тока ( I=0 ), т.е. в режиме холостого хода (ХХ),

и действует в источнике от зажима с меньшим потенциалом ( 2 ) к зажиму с большим потенциалом (1). Направление действия ЭДС указывается в кружочке стрелкой. При подключении к выводам 1 и 2 нагрузки R  в замкнутом контуре цепи возникает ток I; при этом напряжение на зажимах 1 и 2 уже не будет равно ЭДС

E вследствие падения напряжения  на внутреннем сопротивлении R_вт источника ЭДС:

Зависимость напряжения на зажимах источника ЭДС от тока в нем носит название внешней характеристики источника, т.е. U₁₂ = f (I). При увеличении тока от нуля до номинального значения I = I₁ напряжение на зажимах источника ЭДС убывает практически по прямолинейному закону. При дальнейшем увеличении тока (при уменьшении сопротивления R) эта пропорциональность нарушается  (кривая 1) при этом величена ЭДС E у некоторых источников уменьшается и возрастает значение внутреннего сопротивления R _вт.

При идеализации источника ЭДС ( Е=const, R_вт=const при любом значении тока I) внешняя характеристика источника ЭДС U = f (I) будет линейной (кривая 2) и ток короткого замыкания (при R=0 и U = 0) стремиться к значению . Такой режим работы источника ЭДС является аварийным и недопустимым, вследствие значительного возрастания тока (в десятки раз по сравнению с расчетным номинальным током источника), т.к. внутренне сопротивление

R_вт источников ЭДС обычно мало.

Если сопротивление R_вт << R  и напряжение U_вт << U, т.е. источник ЭДС работает в режиме, близком к режиму ХХ – холостого хода(), то такой источник называют идеальным источником ЭДС или источником напряжения с внешней характеристикой — прямой , параллельной оси абсцисс (кривая 3).

Заметим, что для идеального источника напряжения режим короткого замыкания (КЗ) исключается, т. к. при

,.

Напряжение на сопротивлении R приемника .

Источник ЭДС — это… Что такое Источник ЭДС?

Рисунок 1 — Обозначение на схемах источника ЭДС (слева) и реального источника напряжения (справа)

Источник ЭДС (идеальный источник напряжения) — двухполюсник, напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока в цепи). Напряжение может быть задано как константа, как функция времени, либо как внешнее управляющее воздействие.

В простейшем случае напряжение определено как константа, то есть напряжение источника ЭДС постоянно.

Реальные источники напряжения

Рисунок 2 Рисунок 3 — Нагрузочная характеристика

Идеальный источник напряжения (источник ЭДС) является физической абстракцией, то есть подобное устройство не может существовать. Если допустить существование такого устройства, то ток I, протекающий через него, стремился бы к бесконечности при подключении нагрузки, сопротивление

R_H которой стремится к нулю. Но при этом получается, что мощность источника ЭДС также стремится к бесконечности, так как . Но это невозможно, по той причине, что мощность любого источника энергии конечна.

В реальности, любой источник напряжения обладает внутренним сопротивлением r, которое имеет обратную зависимость от мощности источника. То есть, чем больше мощность, тем меньше сопротивление (при заданном неизменном напряжении источника) и наоборот. Наличие внутреннего сопротивления отличает реальный источник напряжения от идеального. Следует отметить, что внутреннее сопротивление — это исключительно конструктивное свойство источника энергии. Эквивалентная схема реального источника напряжения представляет собой последовательное включение источника ЭДС —

Е (идеального источника напряжения) и внутреннего сопротивления — r.

На рисунке 3 приведены нагрузочные характеристики идеального источника напряжения (источника ЭДС) (синяя линия) и реального источника напряжения (красная линия).

где

 — падение напряжения на внутреннем сопротивлении;

 — падение напряжения на нагрузке.

При коротком замыкании () , то есть вся мощность источника энергии рассеивается на его внутреннем сопротивлении. В этом случае ток будет максимальным для данного источника ЭДС. Зная напряжение холостого хода и ток короткого замыкания, можно вычислить внутреннее сопротивление источника напряжения:

См. также

Литература

• Электротехника: Учеб. для вузов/А. С. Касаткин, М. В. Немцов.— 7-е изд., стер.— М.: Высш. шк., 2003.— 542 с.: ил. ISBN 5-06-003595-6
• Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Гардарики, 2002. — 638 с. — ISBN 5-8297-0026-3

2. Источники эдс и источники тока и их внешние характеристики.

Дисциплина «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ»

СОДЕРЖАНИЕ

1. Основные понятия, параметры и законы электрических цепей: элементы электрических цепей и их параметры; условные графические обозначения параметров; схемы замещения и топологические понятия: ветвь, узел, контур; законы Ома и Кирхгофа

— Электрическая цепь – совокупность электрических элементов, соединенных проводниками, в которой имеется источник электроэнергии и протекает электрический ток.

— Резистивные элементы – элементы, потребляющие активную электроэнергию, (R, [Ом]) — ,— модель;

— Индуктивный элемент – катушки индуктивности, трансформаторы, дроссели, (L, [Гн]) — ,,— модель;

— Емкостные элементы – конденсаторы, линии электропередач, (С, [Ф]), ,— модель;

— Электрический ток – направленное движение электрических зарядов, (I, [A]),

;

— Напряжение – разность потенциалов между двумя точками цепи, (U, [B]), ,;

— Схема замещения эл. цепи – изображение элементов эл. цепи с помощью УГО линий вместо проводников;

— Ветвь – участок эл. цепи, где протекает ток одной величины;

— Узел – точка схождения более чем двух узлов;

— Контур – замкнутый участок цепи;

— закон Ома для участка цепи: ;

— закон Ома для участка цепи с ЭДС: ;

— I-й закон Кирхгофа: сумма всех токов, сходящихся в любом узле электрической цепи, равна нулю — ;

— II-й закон Кирхгофа: алгебраическая сумма электродвижущих сил какого либо замкнутого контура электрической цепи равна алгебраической сумме падений напряжений в нем — ;

— источник ЭДС – источник с неизменной ЭДС, ,— внешняя характеристика, реальный источник ЭДС имеет внутреннее сопротивление —,;

— источник тока – источник с постоянным значением тока в независимости от нагрузки, ,, реальный источник тока,.

3. Преобразование схем: с последовательным, параллельным и смешанным соединением элементов. Преобразование треугольника сопротивлений в звезду сопротивлений и обратно – из звезды сопротивлений – в треугольник сопротивлений.

— последовательное — ;

— параллельное — ;

— Δ→Y — ; ;;

— Y→Δ — ; ;;

4. Расчет сложных электрических цепей методом уравнений Кирхгофа.

Метод применяется при рассмотрении сложных схем с несколькими источниками. Кол-во всех ур-й равно кол-ву токов.

— составляются ур-я по I-му з-ну Кирхгофа для узлов (один узел заземляется (см. рис. d), потенциал его равен нулю и для него уравнение не составляется (направления токов проставляем произвольно; ток, втекающий в узел “+”, вытекающий “-”):

— остальные ур-я составляется по II-му з-ну Кирхгофа для контуров (контуры обходим по часовой стрелке; при совпадении тока с обходом – “+”, при несовпадении – “-”):

— из значений ЭДС и коэффициентов токов составляются матрицы:

;

— матрица искомых токов ветвей:

5. Расчет сложных электрических цепей методом контурных токов.

Заключается в вычислении расчетных контурных токов, с помощью которых потом вычисляются токи ветвей (см. рис. выше).

— расставляются произвольно токи ветвей и контурные;

— составляются ур-я по II-му з-ну Кирхгофа для контурных токов;

— из значений ЭДС и коэффициентов контурных токов составляются матрицы:

;

— матрица искомых контурных токов: ;

— из контурных токов находятся токи ветвей:

; ;;;;;

6. Расчет сложных электрических цепей методом узловых потенциалов.

Назначаются узлы с неизвестными потенциалами (потенциал d=0 (см. рис. выше).

— составляются ур-я по I-му з-ну Кирхгофа для узловых потенциалов:

— составляем матрицы коэффициентов правой и левой частей ур-й:

;

— матрица искомых узловых потенциалов: ;

— токи ветвей находятся как:

; ;;;;;

7. Расчет параллельных электрических цепей методом двух узлов.

Метод применяется в случае, когда в одной из ветвей необходимо рассчитать ток при нескольких режимах работы. Т.о. расчет выполняют для одной ветви (для простоты расчетов выбирают ветвь без источника питания).

— относительно выбранной ветви вся схема рассматривается как двухполюсник, в котором: ; на рис:R₃ заменено разрывом.

— вычисляется как напряжение между выбранными узлами;

— вычисляется как сопротивление схемы относительно выбранных зажимов (точки в виде звезды сопротивлений необходимо преобразовать в треугольник)

; ;;;;;

8. Параметры синусоидального тока и их отображение на временной диаграмме. Угол сдвига фаз.

— мгновенные значения: ;;

— ; разность фаз::— напряжение опережает ток

— напряжение отстает от тока

— действующее значение переменного тока – это значение переменного тока, равное такому значению постоянного, который за время одного периода произведет тот же самый тепловой или электродинамический эффект, что и переменный:

— на временных диаграммах начальная фаза обозначается стрелкой, направленной от начала периода к началу координат. Угол φ показывается от начала периода напряжения к началу периода тока.

Источник тока — Википедия

Обозначение источника тока на схемах (вариант)

Исто́чник то́ка (в теории электрических цепей) — элемент, двухполюсник, сила тока через который не зависит от напряжения на его зажимах (полюсах). Используются также термины генератор тока и идеальный источник тока.

Источник тока используется в качестве простейшей модели некоторых реальных источников электрической энергии или как часть более сложных моделей реальных источников, содержащих другие электрические элементы. Следует заметить, что электрические характеристики реальных источников могут быть близки к свойствам источника тока или его противоположности — источника напряжения.

В электротехнике источником тока называют любой источник электрической энергии.

Идеальный источник тока[править | править код]

Сила тока, текущего через идеальный источник тока, всегда одинакова по определению:

I=const{\displaystyle I={\text{const}}}

Напряжение на клеммах идеального источника тока (не путать с реальным источником!) зависит только от сопротивления R{\displaystyle R} подключенной к нему нагрузки:

U=I⋅R{\displaystyle U=I\cdot R}

Мощность, отдаваемая источником тока в нагрузку:

P=I2⋅R{\displaystyle P=I^{2}\cdot R}

Поскольку ток через идеальный источник тока всегда одинаков, то напряжение на его клеммах и мощность, передаваемая им в нагрузку, с ростом сопротивления нагрузки возрастают, достигая в пределе бесконечных значений.

Реальный источник[править | править код]

В линейном приближении любой реальный источник тока (не путать с описанным выше источником тока — моделью!) или иной двухполюсник может быть представлен в виде модели, содержащей, по меньшей мере, два элемента: идеальный источник и внутреннее сопротивление (проводимость). Одна из двух простейших моделей — модель Тевенина — содержит источник ЭДС, соединенный последовательно с сопротивлением, а другая, противоположная ей, модель Нортона — источник тока, соединенный параллельно с проводимостью (т. е. идеальным резистором, свойства которого принято характеризовать значением проводимости). Соответственно, реальный источник в линейном приближении может быть описан при помощи двух параметров: ЭДС E{\displaystyle {\mathcal {E}}} источника напряжения (или силы тока I{\displaystyle I} источника тока) и внутреннего сопротивления r{\displaystyle r} (или внутренней проводимости y=1/r{\displaystyle y=1/r}).

Можно показать, что реальный источник тока с внутренним сопротивлением r{\displaystyle r} эквивалентен реальному источнику ЭДС, имеющему внутреннее сопротивление r{\displaystyle r} и ЭДС E=I⋅r{\displaystyle {\mathcal {E}}=I\cdot r}.

Напряжение на клеммах реального источника тока равно

Uout=IR⋅rR+r=IR1+R/r.{\displaystyle U_{\text{out}}=I{\frac {R\cdot r}{R+r}}=I{\frac {R}{1+R/r}}.}

Сила тока в цепи равна

Iout=IrR+r=I11+R/r.{\displaystyle I_{\text{out}}=I{\frac {r}{R+r}}=I{\frac {1}{1+R/r}}.}

Мощность, отдаваемая реальным источником тока в сеть, равна

Pout=I2R(1+R/r)2.{\displaystyle P_{\text{out}}=I^{2}{\frac {R}{\left(1+R/r\right)^{2}}}.}

Реальные генераторы тока имеют различные ограничения (например, по напряжению на его выходе), а также нелинейные зависимости от внешних условий. В частности, реальные генераторы тока создают электрический ток только в некотором диапазоне напряжений, верхний порог которого зависит от напряжения питания источника. Таким образом, реальные источники тока имеют ограничения по нагрузке.

Источником тока является катушка индуктивности, по которой шёл ток от внешнего источника, в течение некоторого времени (t≪L/R{\displaystyle t\ll L/R}) после отключения источника. Этим объясняется искрение контактов при быстром отключении индуктивной нагрузки: стремление к сохранению тока при резком возрастании сопротивления (появление воздушного зазора) приводит к резкому возрастанию напряжения между контактами и к пробою зазора.

Вторичная обмотка трансформатора тока, первичная обмотка которого последовательно включена в мощную линию переменного тока, может рассматриваться как почти идеальный источник переменного тока. Следовательно, размыкание вторичной цепи трансформатора тока недопустимо. Вместо этого при необходимости перекоммутации в цепи вторичной обмотки (без отключения линии) эту обмотку предварительно шунтируют.

Источники тока широко используются в аналоговой схемотехнике, например, для питания измерительных мостов, для питания каскадов дифференциальных усилителей, в частности операционных усилителей.

Концепция генератора тока используется для представления реальных электронных компонентов в виде эквивалентных схем. Для описания активных элементов для них вводятся эквивалентные схемы, содержащие управляемые генераторы:

В схеме токового зеркала (рисунок 2) ток нагрузки в правой ветви задается равным эталонному току в левой ветви, так что по отношению к нагрузке R2 эта схема выступает как источник тока.

Существуют различные варианты обозначений источника тока. Наиболее часто встречаются обозначения (a) и (b). Вариант (c) устанавливается ГОСТ^[1] и IEC^[2]. Стрелка в кружке указывает положительное направление тока в цепи на выходе источника. Варианты (d) и (e) встречаются в зарубежной литературе. При выборе обозначения нужно быть осмотрительным и использовать пояснения, чтобы не допускать путаницы с источниками напряжения.

Рисунок 3. Обозначения источника тока на схемах

1. ↑ ГОСТ 2.721-74 Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения.
2. ↑ IEC 617-2:1996. Graphical symbols for diagrams — Part 2: Symbol elements, qualifying symbols and other symbols having general application

• Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Гардарики, 2002. — 638 с. — ISBN 5-8297-0026-3.

Чем отличается источник ЭДС от источника тока?

Источник ЭДС (или идеальный источник напряжения) представляет собой активный элемент с двумя зажимами, напряжение на которых не зависит от тока, проходящего через источник. Идеальный источник тока представляет собой активный элемент, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах. Предполагается, что внутреннее сопротивление идеального источника тока бесконечно велико, и поэтому параметры внешней электрической цепи, от которых зависит напряжение на зажимах источника, не влияют на ток источника.

Источник ЭДС -это в задачках на уроках используется.

я так понял что источником тока в принципе может быть генератор, а источником ЭДС (электродвижущей силы) могут быть химические реакции протекающие в гальванических элементах. Вот их и называют ЭДС источниками….

Электронщики пользуются термином «источник напряжения» и «генератор тока». Первое, подразумевает устройство, с внутренним R стремящемся к 0, и конечную ЭДС. Второе должно иметь ЭДС, стремящуюся в ∞ , и R внутр. много-много больше R нагрузки. В реальности, если взять хороший лабораторный БП, то режим источника U будет ограничен его мощностью, а режим генератора тока, его максимальным напряжением. Предположим, имеете источник в 100 вольт. Хотите иметь стабилизированный ток в 0,1А . Выставили данный режим. Через любую нагрузку от 0 до 1000 ом получите вашу хотелку. На нагрузку свыше 1000 ом данный ток не будет обеспечен за нехваткой напряжения. В данном режиме, можете считать, что внутри стоит регулируемый потенциометр, который «крутит» умная электроника. Соответственно напряжение приложенное к нагрузке от 0 до 1000 ом линейно меняется от 0 до 100 вольт.

Есть батарейка, пока она ни куда не включена, это источник ЭДС, она имеет разницу потенциалов на клеммах, а в схеме она является источником тока!!!! Опять учебник в руки, и учи до посинения!!!

Источник ЭДС имеет внутреннее сопротивление на много меньше сопротивления нагрузки Источник тока имеет внутреннее сопротивление на много больше сопротивления нагрузки

Сообщение на тему: Электродвижущая сила и напряжение

Сообщение на тему: Электродвижущая сила и напряжение

Для поддержания электрического тока в проводнике необходим какой-то внешний источник энергии, который все время поддерживал бы разность потенциалов на концах этого проводника.

Такими источниками энергии служат так называемые источники электрического тока, обладающие определенной электродвижущей силой, которая создает и длительное время поддерживает разность потенциалов на концах проводника.

Электродвижущая сила (сокращенно ЭДС) обозначается буквой Е. Единицей измерения ЭДС служит вольт. У нас в стране вольт сокращенно обозначается буквой «В», а в международном обозначении — буквой «V».

Итак, чтобы получить непрерывное течение электрического тока, нужна электродвижущая сила, т. е. нужен источник электрического тока. 

Первым таким источником тока был так называемый «вольтов столб», который состоял из ряда медных и цинковых кружков, проложенных кожей, смоченной в подкисленной воде. Таким образом, одним из способов получения электродвижущей силы является химическое взаимодействие некоторых веществ, в результате чего химическая энергия превращается в энергию электрическую. Источники тока, в которых таким путем создается электродвижущая сила, называются химическими источниками тока.

В настоящее время химические источники тока — гальванические элементы и аккумуляторы — широко применяются в электротехнике и электроэнергетике.

Другим основным источником тока, получившим широкое распространение во всех областях электротехники и электроэнергетики, являются генераторы.

Генераторы устанавливаются на электрических станциях и служат единственным источником тока для питания электроэнергией промышленных предприятий, электрического освещения городов, электрических железных дорог, трамвая, метро, троллейбусов и т. д.

Как у химических источников электрического тока (элементов и аккумуляторов), так и у генераторов действие электродвижущей силы совершенно одинаково. Оно заключается в том, что ЭДС создает на зажимах источника тока разность потенциалов и поддерживает ее длительное время.

Эти зажимы называются полюсами источника тока. Один полюс источника тока испытывает всегда недостаток электронов и, следовательно, обладает положительным зарядом, другой полюс испытывает избыток электронов и, следовательно, обладает отрицательным зарядом.

Соответственно этому один полюс источника тока называется положительным (+), другой — отрицательным (—).

Источники тока служат для питания электрическим током различных приборов — потребителей тока. Потребители тока при помощи проводников соединяются с полюсами источника тока, образуя замкнутую электрическую цепь. Разность потенциалов, которая устанавливается между полюсами источника тока при замкнутой электрической цепи, называется напряжением и обозначается буквой U.

Единицей измерения напряжения, так же как и ЭДС, служит вольт.

Если, например, надо записать, что напряжение источника тока равно 12 вольтам, то пишут: U — 12 В.

Для измерения ЭДС или напряжения применяется прибор, называемый вольтметром.

Чтобы измерить ЭДС или напряжение источника тока, надо вольтметр подключить непосредственно к его полюсам. При этом, если электрическая цепь разомкнута, то вольтметр покажет ЭДС источника тока. Если же замкнуть цепь, то вольтметр уже покажет не ЭДС, а напряжение на зажимах источника тока.

ЭДС, развиваемая источником тока, всегда больше напряжения на его зажимах.

Источники электрической энергии. Внешняя характеристика

Стр 1 из 5Следующая ⇒

Билет №1

Источники электрической энергии. Внешняя характеристика

Источники электрической энергии — это гальванические элементы, аккумуляторы, генераторы и другие устройства, в которых происходит процесс преобразования химической, тепловой, механической или другого вида энергии в электрическую.

Источники энергии разделяют на источники тока и источники ЭДС (электродвижущей силы). Под ЭДС понимают работу сторонних сил, присущих источнику, потраченных на перемещение единичного заряда внутри источника от зажима с меньшим потенциалом к зажиму с большим потенциалом.

Схемы замещения электрической цепи с реальным источником электрической энергии и резистором, а —c источником ЭДС,б- с источником тока.

В случае, когда R=0 (рис б.) источник электрической энергии будет идеален, а R=∞(рис а.) источник ЭДС будет идеальным

Все источники энергии называют активными элементами.

.

Источники электрической энергии делятся:

· Первичные источники электрической энергии – это источники, которые один тип энергии (механическая, тепловая, химическая) преобразуют в электрическую энергию.

· Вторичные источники электрической энергии – это источники, которые преобразуют электрическую энергию от первичных источников в электрическую энергию удобную применения приемником энергии.

К основным параметрам источников питания относят:

· Электродвижущую силу.[B].

· Внутреннее сопротивление источника ЭДС, [Ом]

· Максимально-возможную отдаваемую мощность в цепь,[Вт]

Внешняя характеристика источника – это связь между током и напряжением.

Точка X вольт-амперной характеристики источника электрической энергии отвечает режиму холостого хода (х. х.) при разомкнутой цепи, когда ток Iх = 0, а напряжение U_х= Е.

Точка Н определяет номинальный режим, если напряжение и ток соответствуют их номинальным значениям U_ном и Iном, приведенным в паспорте источника электрической энергии.

Точка К характеризует режим короткого замыкания (к. з.), возникающий при соединении между собой зажимов источника электрической энергии, при котором внешнее сопротивление R =0. В этом случае возникает ток короткого замыкания I_к = Е / R_вт, который во много раз превышает номинальный ток Iном из-за того, что внутреннее сопротивление источника электрической энергии R_вт < R. При этом режиме напряжение на зажимах источника электрической энергии U_к = 0.

Точка С отвечает согласованному режиму, при котором сопротивление внешней цепи R равно сопротивлению внутренней цели R_вт источника электрической энергии. В этом режиме возникает ток I_c = E / 2R_вт внешней цепи отвечает наибольшая мощностьP_2max = E2 / 4R_вт, а коэффициент полезного действия (кпд) установки η_с = 0,5.

Билет № 2

Законы Кирхгофа

электрической цепи Первый закон Кирхгофа: алгебраическая сумма токов, сходящихся в одном узле равна нулю. ,

где n -число ветвей, сходящихся в узле.

Токи, подтекающие к узлу и оттекающие от узла, в уравнения следует записывать с разными знаками.

Второй закон Кирхгофа: в замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма падений напряжений равна алгебраической сумме ЭДС, входящих в контур:

где m -число ветвей ,входящих в контур.

При составлении уравнения следует задаться положительным направлением обхода контура и направлением токов в ветвях.

Если направление стрелки тока или ЭДС совпадает с положительным направлением обхода контура, то падение напряжения или ЭДС записывают в уравнение со знаком «+».

 

Используя закон Кирхгофа, можно рассчитать режим работы электрической цепи любой сложности. Общей задачей является расчет токов во всех ветвях электрической цепи при заданных сопротивлениях и ЭДС.

Решить задачу

Дано:

В режиме резонанса напряжений, в последовательной цепи R,I,C, определить действующие значения напряжений на элементах, если :

U = 100B, X_L = X_C = 2R

Решение:

U_R =U_вх = 100В

Так как X_L=X_C=2R то,

U_L=U_C=2U_R=200В

Ответ: U_L=U_C=2U_R=200В

 

Билет № 3

Работа и мощность электрического тока.

Энергетический баланс.

Энергия, затрачиваемая на перемещение заряда qмежду двумя точками неразветвленной электрической цепи: W = q·U.

При постоянном токе величина перенесенного заряда: q = I·t, следовательно:

W = U·I·t.

Энергия измеряется в Джоулях (1 Дж = 1В·А·с)

Скорость изменения энергии характеризуется мощностью P, таким образом:

Мощность измеряется в Ватах (1 Вт = 1 ).

уравнение баланса мощности:

Знак «−» в левой части равенства ставится в том случае, если источник ЭДС работает в режиме потребления энергии.

 

 

Задача

Определить U_вх, активную и реактивную мощности, если I=2 A, X_L=5 Oм. Построить векторные диаграммы.

I

 

-U L

U_вх=I*X_L=2*5=10 Ом

P_акт=0

Q_реакт=I²*X_L=2²*5=20 ВАР

S=20ВА

 

U_вх =U_L

 

 

I

 

 

Билет №4

Билет №5

Билет №6

Задача.

Билет № 7

Задача

Дано U=100 sin ωt, при R= 2 Ом, Х_L= 5 Ом, Х_С= 3 Ом. Чему равен ток I(t) ?

Решение:

= =

i=50sin (ωt-45°)

 

 

 

Билет№8.

Билет №9.

Задача.

Определить ЭДС; внутреннее сопротивление источника энергии, а так же сопротивление R₁, R₂, R₃ приемника энергии при токах 5А, 10А, 15А, располагая внешней характеристикой источника.

Ответ: , , , ,

Билет № 10.

Билет №11

Задача.

Дано: U_л=220 В, r= 11 Ом. Определить линейные токи.

Решение:

Ответ:

Билет №12

Виды электропроводок.

Электропроводка внутри зданий может быть двух видов: открытая, проложенная по поверхности стен, потолков, и скрытая, проложенная в конструктивных элементах здания (стенах, перекрытиях и полах). Вид и марка проводов определяются условиями среды в помещении, а в общественных зданиях — архитектурными особенностями.

Открытую проводку применяют в основном в производственных помещениях, а скрытую — в общественных и жилых зданиях. Скрытая проводка может выполняться либо сменяемой, когда при эксплуатации она может быть заменена без нарушения строительных конструкций, либо несменяемой, когда провода наглухо за деланы в теле строительных конструкций (под слоем штукатурки, в перекрытиях и в конструкции полов). Основной недостаток не сменяемой проводки состоит в том, что при повреждении приходится заменять ее открытой проводкой. В производственных помещениях для осветительных и силовых сетей широко используют открытые электропроводки, выполненные изолированными или небронированными кабелями, укрепленными на изолирующих опорах (роликах, изоляторах), либо на тросах или проложенных на лотках, в коробах и трубах.

Задача.

Номинальная скорость ротора асинхронного двигателя n_ном =1480 об/мин. Определить скольжение S_ном.

 

S=(n-n₁)/n₁

n₁=60*f/p

 

Скорость вращения двигателя n практически определяется значением его синхронной скорости, а последняя при стандартной частоте 50 Гц зависит от числа пар полюсов: при двух парах — 1500 об/мин

 

p=2 пары

f=50 Гц

 

S= =

Ответ: S=0,013 ед.

 

 

Билет № 13

Билет №16

Билет №17

Задача

Как изменится коэффициент мощности ( ) при увеличении емкости (С1) в цепи . U= L= ; R= ; f= .

Если , то при увеличении ёмкости уменьшится, коэффициент мощности возрастёт.

Если , то при увеличении ёмкости коэффициент мощности снизится.

Билет №18

БИЛЕТ №19

Билет №20.

Билет №1

Источники электрической энергии. Внешняя характеристика

Источники электрической энергии — это гальванические элементы, аккумуляторы, генераторы и другие устройства, в которых происходит процесс преобразования химической, тепловой, механической или другого вида энергии в электрическую.

Источники энергии разделяют на источники тока и источники ЭДС (электродвижущей силы). Под ЭДС понимают работу сторонних сил, присущих источнику, потраченных на перемещение единичного заряда внутри источника от зажима с меньшим потенциалом к зажиму с большим потенциалом.

Схемы замещения электрической цепи с реальным источником электрической энергии и резистором, а —c источником ЭДС,б- с источником тока.

В случае, когда R=0 (рис б.) источник электрической энергии будет идеален, а R=∞(рис а.) источник ЭДС будет идеальным

Все источники энергии называют активными элементами.

.

Источники электрической энергии делятся:

· Первичные источники электрической энергии – это источники, которые один тип энергии (механическая, тепловая, химическая) преобразуют в электрическую энергию.

· Вторичные источники электрической энергии – это источники, которые преобразуют электрическую энергию от первичных источников в электрическую энергию удобную применения приемником энергии.

К основным параметрам источников питания относят:

· Электродвижущую силу.[B].

· Внутреннее сопротивление источника ЭДС, [Ом]

· Максимально-возможную отдаваемую мощность в цепь,[Вт]

Внешняя характеристика источника – это связь между током и напряжением.

Точка X вольт-амперной характеристики источника электрической энергии отвечает режиму холостого хода (х. х.) при разомкнутой цепи, когда ток Iх = 0, а напряжение U_х= Е.

Точка Н определяет номинальный режим, если напряжение и ток соответствуют их номинальным значениям U_ном и Iном, приведенным в паспорте источника электрической энергии.

Точка К характеризует режим короткого замыкания (к. з.), возникающий при соединении между собой зажимов источника электрической энергии, при котором внешнее сопротивление R =0. В этом случае возникает ток короткого замыкания I_к = Е / R_вт, который во много раз превышает номинальный ток Iном из-за того, что внутреннее сопротивление источника электрической энергии R_вт < R. При этом режиме напряжение на зажимах источника электрической энергии U_к = 0.

Точка С отвечает согласованному режиму, при котором сопротивление внешней цепи R равно сопротивлению внутренней цели R_вт источника электрической энергии. В этом режиме возникает ток I_c = E / 2R_вт внешней цепи отвечает наибольшая мощностьP_2max = E2 / 4R_вт, а коэффициент полезного действия (кпд) установки η_с = 0,5.

Рекомендуемые страницы: