Измерения в электрической цепи. Будет ли проходить в цепи постоянный ток если вместо источника эдс включить заряженный конденсатор

Амплитуда синусоидальной эдс равна 4 В, а начальная фаза 30°. Определить мгновенное значение эдс в момент t=0

Раздел 2. Вопросы на «4» и «5»

	Амплитуда синусоидальной ЭДС равна 4 В, а начальная фаза 30°. Определить мгновенное значение ЭДС в момент t=0.
Ответ:	2 В
	Будет ли протекать в цепи ток, если вместо источника ЭДС включить заряженный конденсатор?
Ответ:	Будет, но кратковременно
	Формула для определения угловой частоты:
Ответ:
	В цепи с активным сопротивлением энергия источника преобразуется в энергию?
Ответ:	Тепловую энергию
	В цепь переменного тока включено сопротивление R = 25 Ом. Вычислить потребляемую активную мощность, если амплитудное значение напряжения Um=10 В.
Ответ:	4 Вт
	Формулировка II закона Кирхгофа
Ответ:	Алгебраическая сумма падений напряжений на элементах цепи по замкнутому контуру равна сумме ЭДС в этом контуре
	Что такое переходной процесс в электрической цепи?
Ответ:	Процесс перехода цепи из одного установившегося состояния цепи в другое
	Два источника имеют одинаковые ЭДС и токи, но разные сопротивления. Какой из источников имеет больший КПД?
Ответ:	КПД источников равны
	Длину и диаметр проводника увеличили в два раза. Как изменится сопротивление проводника?
Ответ:	Увеличится в два раза
	Для измерения напряжения сети, последовательно соединены два вольтметра с номинальным напряжением 150 В и сопротивлениями 28 кОм и 16 кОм. Определить показания каждого вольтметра.
Ответ:	95 и 55 В
	Что представляет собой диэлектрическая проницаемость?
Ответ:	Отношение электрической постоянной к абсолютной диэлектрической проницаемости в рассматриваемой точке диэлектрика
	За 1 час при постоянном токе был перенесен заряд в 180 Кл. Определить силу тока.
Ответ:	0,05 А
	Имеет ли место резонанс в контуре со следующими параметрами: L = 16 мкГн, C = 25 пФ, если частота генератора f = 400 кГц?
Ответ:	Нет
	Определить период колебаний, если угловая частота 157 рад/с.
Ответ:	0,04 с
	Как влияет реактивное сопротивление на ток в режиме резонанса?
Ответ:	Сильно влияет
	Как выбрать направление контурных токов?
Ответ:	Произвольно
	Как изменится емкость заряда и заряд на пластинах конденсатора, если напряжение на его зажимах повысится?
Ответ:	Емкость неизменна, а заряд увеличится
	Как изменится количество тепла, выделяемое в нагревательном приборе, при ухудшении контакта в штепсельной розетке?
Ответ:	Не изменится
	Как изменится резонансная частота колебательного контура, если емкость увеличится в 4 раза?
Ответ:	Уменьшится в 2 раза
	Как изменится сдвиг фаз между U и I, если сопротивления R и X цепи увеличатся в 2 раза?
Ответ:	Увеличится в 2 раза
	Комплексная амплитуда тока равна. Укажите амплитудное значение тока.
Ответ:	5е А
	Какие приборы дают возможность точно зафиксировать режим резонанса?
Ответ:	Вольтметр
	Каким будет мгновенное значение напряжения на конденсаторе при максимальном значении тока?
Ответ:	Равно нулю
	Какой из проводов одинаковой длины и диаметра сильнее нагреется, медный или стальной, при одном и том же токе?
Ответ:	Стальной
	Какой из параметров катушки индуктивности сильнее всего влияет на ее индуктивность?
Ответ:	Число витков w –
	Какой характер движения электрических зарядов в проводнике при переменном токе?
Ответ:	Колебательный
	Какую частоту имеет величина, равная сумме синусоидальных величин одной частоты?
Ответ:	Частоту, равную произведению частот двух величин
	Какое поле называется электростатическим?
Ответ:	Электрическое поле, создаваемое неподвижными зарядами
	Две синусоидальные величины находятся в противофазе, какой угол между векторами этих величин?
Ответ:	180°
	Во сколько раз амплитудное значение синусоидального напряжения (тока) больше действующего значения синусоидального напряжения (тока):
Ответ:	В раза
	Конденсатор 0,02 мкФ и конденсатор 0,047 мкФ соединены параллельно. Общая эквивалентная емкость равна:
Ответ:	0,067 мкФ
	Явление направленного движения свободных носителей заряда в веществе называется:
Ответ:	Током проводимости
	Как нужно изменять емкость конденсатора, чтобы при неизменном напряжении между его пластинами, заряд увеличился?
Ответ:	Увеличить
	Угол между индуктивным током и вектором напряжения:
Ответ:	Вектор напряжения опаздывает от тока на 90°
	В чем измеряется полная мощность цепи синусоидального тока:
Ответ:	ВА
	Определить емкостное сопротивление конденсатора, если C = 25 пФ, а частота ЭДС питающего генератора f = 3,2 кГц.
Ответ:	2 МОм
	Определить емкость конденсатора, если при колебаниях тока с периодом T = 3 мс его сопротивление .
Ответ:	1,1 мкФ
	Определить индуктивное сопротивление катушки, если ее индуктивность L = 200 мГн, а частота ЭДС питающего генератора f = 2 кГц.
Ответ:	0,35 кОм
	Добротность резонансного контура:
Ответ:
	Формулировка I закона Кирхгофа:
Ответ:	Алгебраическая сумма токов ветвей, подключенных к узлу электрической цепи, равна нулю
	Потребляется ли энергия контуром при резонансе токов, если R = 0?
Ответ:	Нет
	При каких условиях в цепях переменного тока возникает резонанс напряжений?
Ответ:
	Конденсатор 200 мкф и катушка (r=2 Ом, L=0,1 Гн) включены последовательно. Чему равна добротность этого контура?
Ответ:	Q=11,2
	При неизменном напряжении увеличили расстояние между пластинами конденсатора. Как изменится при этом заряд конденсатора?
Ответ:	Уменьшится
	При последовательном соединении двух конденсаторов, подключенных к источнику питания, один оказался пробитым. Как изменится запас прочности другого конденсатора?
Ответ:	Уменьшится
	Что является величиной, численно равной работе по перемещению единичного положительного заряда из бесконечности в точку электромагнитного поля?
Ответ:	Потанциал
	С помощью реостата ток в цепи уменьшился с 2 до 1А, а напряжение на реостате возросло с 20 до 30 В. Во сколько раз изменилось сопротивление реостата?
Ответ:	В 3 раза
	Направление магнитного поля тока может быть определено с помощью:
Ответ:	Правила буравчика и правила правой руки
	Чему равно сопротивление конденсатора без потерь переменному току?
Ответ:	Это зависит от емкости конденсатора
	Как зависит напряженность магнитного поля от среды, в которой оно распространяется?
Ответ:	Прямо пропорционально
	Электрическое сопротивление человека 5000 Ом. Какой ток проходит через него, если человек находится под напряжением 380 В?
Ответ:	76 мА
	Какое значение напряжения показывает вольтметр переменного тока?
Ответ:	Мгновенное
	Что такое источник тока?
Ответ:	Источник ЭДС Источник напряжения
	Два генератора работают параллельно. Токи генераторов заданы уравнениями: ; . Чему равен суммарный ток?
Ответ:
	Внутренняя проводимость идеального генератора тока равна:
Ответ:	0 –
	Амплитуда тока равна 5 А, угол сдвига фаз равен 45° . Укажите комплексную амплитуду тока.
Ответ:	A
	В сеть включено параллельно 88 одинаковых лампочек с общим сопротивлением 5 Ом. Определить величину тока в каждой лампочке, если напряжение в сети равно 220 В.
Ответ:	I=0,5 А
	По какой формуле определяется резонансная угловая частота колебательного контура?
Ответ:
	Имеет ли место ЭДС самоиндукции в цепях постоянного тока?
Ответ:	Имеет в момент включения и выключения
	Имеется две лампы накаливания с одинаковым номинальным напряжением Uн=110 В и номинальной мощностью Pн1=10 Вт, Pн2=150 Вт. Можно ли использовать эти лампы для освещения помещения, где напряжения сети 220 В?
Ответ:	Нельзя
	Какое соотношение между активной и реактивной мощностями при?
Ответ:	Активная мощность меньше реактивной в 0,707 раза
	Как изменится величина тока, если в участок, состоящий из 4 одинаковых, последовательно соединенных резисторов добавить еще один?
Ответ:	Увеличится в 2 раза.
	Чему равна частота постоянного тока?
Ответ:	f=0
	Внутреннее сопротивление идеального генератора напряжения равно
Ответ:	0
	Показание вольтметра при коротком замыкании в цепи:
Ответ:	Mах напряжение
	Как необходимо соединить первичные элементы в батарею, чтобы увеличить напряжение и ток батареи?
Ответ:	Параллельно
	Какая из указанных величин позволяет рассчитать величину внутреннего сопротивления активного двухполюсника?
Ответ:	ЭДС холостого хода и ток короткого замыкания
	Каким способом можно лампы, рассчитанные на напряжения 127 В, включить в сеть с напряжением 220 В.
Ответ:	Параллельно
	Уравнение мгновенного значения переменного тока в общем виде
Ответ:
	Угол сдвига фаз между U и I в цепи с активным сопротивлением R
Ответ:
	Какой метод расчета цепей постоянного тока наиболее удобно применить для исследования режима работы сложной цепи, имеющей два узла и n количество ветвей?
Ответ:	Узлового напряжения
	Полная проводимость y цепи с параллельно включенными элементами R, L, C:
Ответ:
	Общее сопротивление двух потребителей при последовательном соединении 100 Ом, при параллельном соединении 24 Ом. Найти сопротивление каждого потребителя.
Ответ:	40 Ом , 60 Ом
	Как изменится ЭДС самоиндукции, если в катушку индуктивности вставить медный сердечник?
Ответ:	Уменьшится
	В цепи протекает синусоидальный ток. Чему равен промежуток времени между ближайшим максимальным и минимальным значениями?
Ответ:	Половине периода
	Колебательный контур – это:
Ответ:	R, L, C – цепь
	Пассивный двухполюсник:
Ответ:	Двухполюсник, присоединенный к выделенной ветви не содержащей ЭДС
	Пассивными элементами цепи являются
Ответ:	Источник ЭДС, источник тока
	Определить активную мощность P, если; ток 4 А; напряжение сети 200 В. Соединение последовательное.
Ответ:	P=800Вт
	Резисторы R1=60 Ом и R2=40 Ом соединены параллельно и включены в сеть U=120 В. Чему равны токи в ветвях и общий ток цепи?
Ответ:	I=5 А; I1=2 А; I2=3 А
	С помощью какого выражения можно определить активную мощность цепи переменного тока?
Ответ:
	Сколько электрических лампочек R=20 Ом каждая надо соединить последовательно для ёлочной гирлянды, чтобы ее можно было включить в сеть напряжением 220 В, если каждая лампочка потребляет I=0,5 А?
Ответ:	22
	Мгновенное значение напряжения . Выражение комплексной амплитуды напряжения имеет вид:
Ответ:
	Какой электрический угол соответствует периоду синусоидального переменного тока Т?
Ответ:
	В чем заключается сущность явления электромагнитной индукции?
Ответ:	В возникновении магнитного поля под воздействием ЭДС

takya.ru

Конденсатор в цепи постоянного тока

Заряд конденсатора через резистор

При подключении конденсатора к источнику постоянного тока под действием электрического поля на нижнюю обкладку движутся электроны. В следствии, явления электростатической индукции с верхней обкладки конденсатора заряды уходят к положительному выводу источника питания в цепи возникает ток – ток заряда по мере накопления зарядов в конденсаторе, растёт напряжение , а ток заряда уменьшается, и так, – конденсатор подключённый к источнику тока, заряжается до Uист.

Конденсатор в цепи постоянного тока

 

 

Кратковременный ток в цепи называется ток заряда, а так как он существует короткое время, то говорят, конденсатор постоянный ток не пропускает.

Считается что конденсатор заряжается если напряжение на нём составляет 0,63 от Uист и это происходит за время равное Τ

Ес – ЭДС ёмкости

Τ заряда – постоянная времени заряда конденсатора в секундах

Одна секунда – 1с = 103мс = 106мкс =1012нс

Rзар – сопротивление в Омах

С – ёмкость в Фарадах

Τ = Rзар × С

График заряда конденсатора

Разряд конденсатора через резистор

Работа конденсатора в цепи постоянного тока

Считается, что конденсатор разрядится если напряжение на нём составляет 0,37 от напряжения источника и это происходит за время Τ разряда.

Τразр = Rразр × С

График разряда конденсатора

selectelement.ru

Измерения в электрической цепи

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 7Следующая ⇒

В электрических цепях нам предстоит измерять три важнейших параметра: ток, напряжение и мощность.

Под режимом работы понимают числовые значение токов, напряжений и мощностей в схеме. Для измерения режима работы схемы в нее включают измерительные приборы.

Рис.3. Схема включения амперметра

Амперметр включается в цепь последовательно с участком, в котором нужно измерит ток. Другими словами амперметр включается в разрыв провода.

Сопротивление амперметра должно быть как можно меньше, а в идеале равно нулю. Если же сопротивление амперметра больше нуля, то его включение вызовет уменьшение тока в цепи, поскольку оно прибавится к сопротивлению резистора R? Что увеличит общее сопротивление цепи. Это означает, что включение прибора привело к изменению работы цепи, что недопустимо. Подключение измерительного прибора не должно влиять на работу цепи.

С током какой силы приходится сталкиваться в быту? Это легко определить по формуле,

I=P/U

Для расчёта необходимо знать мощность потребителя, а также помнить, что напряжение в бытовой электросети составляет 220В.

Так, для лампочки мощностью 100Вт, потребляемый ток равен:

I=P/U=100/220= 0,45А.

Вольтметр подключается параллельно к участку, на котором нужно измерить напряжение. Как уже отмечалось, напряжение в наших домах и квартирах составляет 220 вольт. В высоковольтных линиях электропередач, которые можно увидеть в поле или в лесу, напряжение может составлять 6000 и более вольт. Но, в техники используются и более низкие напряжения. Например, напряжение питания сотового телефона составляет около четырёх вольт.

Рис.3. Схема включения вольтметра:

 

Сопротивление вольтметра должно быть как можно больше, а в идеале – быть бесконечно большим. В противном случае вольтметр покажет напряжение меньше, чем было в цепи до его подключения.

Попробуем разобраться в чем тут дело. Подключение вольтметра параллельно к резистору приводит к увеличению тока, потребляемого от источника ЭДС. В соответствии с графиком внешней характеристики (рис. 8), увеличение потребляемого тока приводит к уменьшению напряжения на нагрузке.

Для измерения потребляемой схемой мощности в схему включается ваттметр.

 

Рис.4. Схема включения ваттметра

 

В отличие от вольтметра и амперметра ваттметр имеет 4 вывода. Ваттметр должен реагировать на напряжение и на ток, что следует из формулы

P = U·I

Символом “*” (звёздочка) на схеме, и на самом приборе, обозначают генераторные зажимы. Они должны быть обращены в сторону генератора энергии, как и показано на рисунке.

Режимы работы источника ЭДС

 

Существуют три режима работы источника:

холостой ход (х.х),

режим нагрузки;

режим короткого замыкания (к.з).

Рассмотри эти режимы.

Холостым ходом называется режим, когда к зажимам (клеммам) источника не подключена нагрузка (рис.5). В режиме холостого хода источник не отдает своей энергии потребителю и не производит полезной работы.

Примером источника, находящегося в режиме холостого хода является батарейка, к которой ничего не подключено. Режим х.х. безопасен для источника.

Единственная польза от этого режима состоит в том, что в режиме х.х. вольтметр покажет ЭДС источника. В записи это выглядит как формула: U=E.

Рис.5. Источник ЭДС в режиме холостого хода

 

Признаком режима холостого хода является ток в цепи, равный нулю. В самом деле, к зажимам источника нагрузка (потребитель энергии) не подключена (сравни с рис.1). Сопротивление между зажимами (клеммами) источника бесконечно велико. Следовательно, в соответствии с законом Ома, ток в цепи равен нулю.

Режимом нагрузки называется режим, при котором к источнику подключен потребитель. Источник отдаёт свою энергию нагрузке и в цепи протекает ток.

Рис.6. Источник ЭДС в режиме нагрузки

 

Признаком нагрузки является наличие тока в цепи. Есть ток - есть нагрузка, нет тока – холостой ход.

Когда проектируется любая схема, определяется номинальный (расчетный, нормальный) ток. Превышение этого тока называется перегрузкой. Режим перегрузки недопустим, т.к приводит к выходу из строя источника ЭДС.

Коротким замыканием называется режим, когда зажимы источника соединяются проводником, сопротивление которого равно нулю (рис.7). Короткое замыкание возникает из-за повреждения изоляции проводов или из-за персонала, допустившего ошибку при сборке электрической схемы.

Сравните схемы на рис. 7 и на рис. 6. На рис. 7 пунктиром показано ошибочное соединение. Термин "короткое замыкание" используется потому, что в этом случае ток проходит мимо нагрузки, по кратчайшему пути, возникшему вследствие повреждения изоляции или ошибки при сборке схемы.

 

Рис.7. Источник ЭДС в режиме короткого замыкания

Короткое замыкание – это аварийный режим, опасный для источника ЭДС. В режиме короткого замыкания, когда сопротивление нагрузки R=0, ток в цепи многократно возрастает в соответствии с формулой:

Ток короткого замыкания превышает номинальный в 10 – 1000 раз. Проходящий по проводам ток выделяет в них теплоту, от чего провод нагревается. Количество теплоты определяется по формуле:

Видно, что количество теплоты зависит от тока в квадрате. При коротком замыкании ток сильно возрастает, провода и источник перегреваются, возможно возгорание. Поэтому короткое замыкание совершенно недопустимо.

Заметим, что если источник маломощный, то короткое замыкание не особенно опасно. Например, для пальчиковой батарейки. Она не может дать большой ток. При коротком замыкании батарейки она лишь немного нагреется и разрядится. Напротив, автомобильный аккумулятор способен создать ток силой в сотни ампер. Такой ток вызовет сильный нагрев проводов. Вероятность возгорания проводов при коротком замыкании очень велика.

Для защиты от последствий короткого замыкания применяются предохранители.

Простейшим типом предохранителя являются плавкие предохранители. В них находится тонкая проволочка, которая почти мгновенно плавится при резком увеличении тока. Цепь обрывается, короткое замыкание устранено. В схеме на рис.7 показан плавкий предохранитель F.

На каждом плавком предохранителе указан ток, который он выдерживает, не расплавляясь. Если предохранитель сгорел, его следует заменять точно таким же, предварительно найдя и устранив причину, вызвавшую срабатывание предохранителя.

Пример 2. Расчёт простейшей цепи в режиме короткого замыкания для источника ЭДС

Рассчитать величину тока короткого замыкания для пальчиковой батарейки и для автомобильного аккумулятора. Сделать вывод об опасности режима короткого замыкания.

Определить величину тока короткого замыкания для:

а) пальчиковой батарейки с параметрами: ,

б) автомобильного аккумулятора с параметрами: ,

Решение:

Определим ток короткого замыкания для батарейки и для аккумулятора:

а)

б)

Как видим, для батарейки ток короткого замыкания невелик (1,5А) и не представляет опасности. Для аккумулятора этот ток достаточно велик (252А). Неизбежен сильный нагрев проводов, по которым проходит ток короткого замыкания. Возможно возгорание.

 

Пример 3. Расчёт простейшей цепи в режиме нагрузки

Найти напряжение в бортовой сети автомобиля в момент включения стартера, если ЭДС аккумулятора равно 12,6В, а его внутреннее сопротивление r0=0,05Ом. Стартер автомобиля потребляет 100 А.

Решение:

1) В момент включения стартёра, он является нагрузкой для аккумулятора автомобиля. Найдём сопротивление стартёра (сопротивление нагрузки). Преобразовав закон Ома для полной цепи, запишем:

Найдем напряжение на нагрузке:

Результаты расчёта показывают, что в режиме нагрузки напряжение на аккумуляторе автомобиля существенно уменьшается. Причины этого рассмотрены ниже.

Читайте также:

lektsia.com

Помогите решить / разобраться (Ф)

В рамках школьной физики.

Это равенство выполняется в каждый отдельный момент времени. Но величины, которые в него входят - переменные. Поэтому, их надо записать как функции от времени:

Это одно уравнение, связывающее две величины. Поэтому, мы ищем второе уравнение. Это уравнение конденсатора. Для конденсатора нам известно соотношение, связывающее заряд и напряжение на конденсаторе: Его можно продифференцировать, и получить соотношение, связывающее малую добавку заряда и малую добавку напряжения, если эту малую добавку заряда внести на конденсатор: (при дифференцировании, ёмкость считаем постоянной). Теперь это соотношение можно поделить на малое время, за которое на конденсатор вносится малая добавка заряда:А теперь заметим, что стоящая в левой части дробь - это, по сути, ток, втекающий в конденсатор. Итого:и мы нашли искомое второе уравнение.

Это уравнение - дифференциальное уравнение. В школе не учат решать линейные дифуры, но учат решать дифуры с разделяющимися переменными. Избавимся от второй неизвестной:и перенесём все в одну часть уравнения, а все - в другую часть (разрывая для этого дробь ):Теперь припишем знак интеграла слева и справа:Надо разобраться с пределами интегрирования. Интеграл по времени начинается в начальный момент времени и заканчивается в текущий момент времени (так обозначать не совсем хорошо, но сойдёт): А интеграл по напряжению на конденсаторе начинается с начального значения напряжения - в начальный момент времени, - и заканчивается напряжением в текущий момент времени. То есть, пишем вот так:В начальный момент времени конденсатор был разряжен, поэтому в нижнем пределе нуль. Это очень важный момент: у дифференциального уравнения будут разные решения при разных условиях.

Теперь надо взять интеграл. Слева преобразуем дифференциал: :Подставляя пределы:Справа всё намного проще:

Сводя всё обратно в уравнение, имеем:И теперь можно взять экспоненту от правой и левой части уравнения:

Вот это и будет, в итоге, поведение напряжения на конденсаторе: Нарисуйте график, и вы увидите, что вначале напряжение было а потом стремится к величине Но стремится асимптотически: конденсатор никогда не достигнет этого напряжения, а только будет к нему приближаться. Произведение называется постоянной времени, и за каждый промежуток времени, равный падение напряжения на сопротивлении будет уменьшаться в раз.

С одной стороны, физически довольно странно и неудобно, что напряжение никогда не станет таким, каким должно быть "в конце концов". С другой стороны, экспонента - функция, которая очень быстро приближается к своей асимптоте. Всего за время разница между экспонентой и "в конце концов" достигнет 0,005 %. Этого вы уже не различите обычными приборами. А что это за время? Если у нас обычные лабораторные компоненты, то сопротивление имеет порядок ом, а ёмкость - порядок микрофарад. Так что, весь процесс произойдёт за считанные микросекунды. Глазом вы его отследить не успеете.

И очень скоро разница, которую показывает математика, уйдёт за пределы точности измерения любых приборов, какие бы вы ни приготовили. Если вы будете стремиться добиться большей точности, то у вас постепенно потеряют смысл те формулы и приближения, с которых вы начинали, и на которые полагались. Например, нельзя будет считать ЭДС источника постоянной и стабильной величиной. Нельзя будет считать, что ток течёт непрерывно: он состоит из отдельных электронов. Нельзя будет пренебречь индуктивностью проводов. И так далее. Поэтому на практике нет смысла мучиться с таким расхождением математики и реальности. И обычно пользуются приближением, что через несколько постоянных времени процесс заканчивается в своём окончательном состоянии - можно даже взять погрешность в одну сотую или одну тысячную, обычно этого хватает.

dxdy.ru

---

• 
  Договор между управляющей организацией и ресурсоснабжающей организацией
• 
  Ток утечки как найти
• 
  Сварочный аппарат постоянка
• 
  Принцип работы однофазного двигателя асинхронного
• 
  Принцип работы контакторы
• 
  Как обозначается дифавтомат на схеме
• 
  Меняют ли окна при капитальном ремонте дома
• 
  7 августа 1986 ядерная катастрофа в сша
• 
  Принцип работы мтз
• 
  Почему в последовательной цепи резонансный ток максимален
• 
  Трансформатор тока трехфазный