Что такое конденсатор? Каким свойством он обладает? Как обозначается на схеме?

Стр 1 из 2Следующая ⇒

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ЛИПЕЦКОЙ ОБЛАСТИ

ГОБПОУ «ЛИПЕЦКИЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

по дисциплине: «Электротехника»

по специальности 13.02.11.

«Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (в отрасли машиностроения)»

N_в(номер варианта) =6

Выполнил:

Студент гр. ЭЗ-20

Комолов С.Е.

Проверил:

Мишина Н.Н.

Липецк 2020

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1 Гальперин М.В. Электротехника и электроника. С.-Петербург,

ООО «Лань-Трейд», 2019

2. Горошков Б.И., Горошков А.Б. Электронная техника.

М.: Издательский центр «Академия», 2017

3. Данилов И.А. Общая электротехника с основами электроники.

М.: Высшая школа, 2017

Интернет ресурсы

Дополнительная

1. Березкина Т.Ф., Гусев Н.Г., Масленников В.В. задачник по общей электротехнике с основами электроники. М.: Высшая школа, 2018

2. Данилов И.А., Иванов П.М.Общая электротехника с основами электроники. – М.: Мастерство, 2019.

3. Евдокимов Ф.Е.Общая электротехника. – М.: Энергия, 2018.

4. Федотов В.И. Основы электроники. –М.: Высшая школа, 2019

Контрольная работа №1

Задание 1

В электрической цепи смешанно соединены конденсаторы

1. Из таблицы 1 согласно своему номеру варианта (по списку журнала) выписать исходные данные.

2. Зарисовать схему электрической цепи согласно вариантам (схемы на рис.)

3. Определить эквивалентную емкость электрической цепи.

4. Определить заряд каждого конденсатора.

5. Определить энергию электрического поля каждого конденсатора.

6. Записать контрольные вопросы и письменно ответить на них.

Таблица 1 – Исходные данные

Номер варианта	Номер схемы	С₁	С₂	С₃	С₄	U, В
1, 27	1	8 мкФ	4 мкФ	6 мкФ	4 мкФ	36
2, 28	2	10⁴ пФ	3*10⁴ пФ	4*10⁴ пФ	5*10⁴ пФ	100
3, 29	3	80 пФ	80 пФ	40 пФ	30 пФ	100
4, 30	4	0,1 мкФ	0,15 мкФ	0,3 мкФ	0,2 мкФ	100
5, 31	5	30 мкФ	15 мкФ	5 мкФ	60 мкФ	30
6, 32	6	4 мкФ	6 мкФ	10 мкФ	20 мкФ	20
7, 33	7	3 пФ	1 пФ	2 пФ	3 пФ	20
8, 34	8	40 пФ	40 пФ	20 пФ	15 пФ	100
9, 35	9	1 мкФ	2 мкФ	2 мкФ	2 мкФ	60
10, 36	10	2*10³ пФ	6*10³ пФ	3*10³ пФ	6*10³ пФ	100
11, 37	1	7 мкФ	5 мкФ	9 мкФ	1 мкФ	45
12, 38	2	3*10⁴ пФ	7*10⁴ пФ	5*10⁴ пФ	6*10⁴ пФ	90
13, 39	3	50 пФ	40 пФ	30 пФ	15 пФ	80
14, 40	4	0,25 мкФ	0,3 мкФ	0,34 мкФ	0,54 мкФ	120
15, 41	5	25 мкФ	30 мкФ	50 мкФ	55 мкФ	40
16, 42	6	2 мкФ	3 мкФ	15 мкФ	25 мкФ	30
17, 43	7	1,5 пФ	3,4 пФ	7,6 пФ	8,2 пФ	90
18, 44	8	50 пФ	60 пФ	65 пФ	75 пФ	90
19, 45	9	3 мкФ	4 мкФ	4 мкФ	2 мкФ	70
20, 46	10	4*10³ пФ	5*10³ пФ	10³ пФ	2*10³ пФ	100
21, 47	1	5 мкФ	2 мкФ	3 мкФ	10 мкФ	50
22, 48	2	10⁴ пФ	8*10⁴ пФ	3*10⁴ пФ	2*10⁴ пФ	90
23, 49	3	25 пФ	35 пФ	15 пФ	10 пФ	100
24, 50	4	0,52 мкФ	0,36 мкФ	0,42 мкФ	0,71 мкФ	80
25, 51	5	15 мкФ	17 мкФ	24 мкФ	32 мкФ	45
26, 52	6	6 мкФ	20 мкФ	14 мкФ	30 мкФ	35

1 мкФ = 10^-6 Ф

1 пФ = 10^-12 Ф

Расчетные формулы

Последовательное соединение.

При таком соединении на обкладках всех конденсаторов будут одинаковые по величине заряды, т.е.

Q₁ = Q₂ = Q₃ = … = Q_n = Q

Общая, или эквивалентная, емкость

1/С = 1/С₁ +1/С₂ + … + 1/С_n

Для двух последовательно включенных конденсаторов

С = С₁С₂/ (С₁ + С₂)

Параллельное соединение.

При параллельном соединении заряды на обкладках отдельных конденсаторов при различной емкости

Q₁= UC₁, Q₂= UC₂, …, Q_n= UC_n

Общая, или эквивалентная, емкость

С = С₁ + С₂ + … + С_n

Энергия электрического поля (Дж) – для смешанного соединения конденсаторов

W = CU² /2

Контрольные вопросы.

Что такое электрическое поле? Какой величиной оно является, как изображается и каким параметром характеризуется?
Сформулируйте закон Кулона, запишите его формулу и расшифруйте.
Что такое конденсатор? Каким свойством он обладает? Как обозначается на схеме?
Перечислите способы соединения конденсаторов. Как обозначается электрическая емкость конденсатора и в чем измеряется?

Решение

В электрической цепи смешанно соединены конденсаторы,

где

С1 = 4мкФ

С2 = 6мкФ

С3 = 10мкФ

С4 = 20мкФ

U = 20B

1. Определить эквивалентную емкость электрической цепи.

Сперва упростим схему для понимания и разделим на условные участки I и II

Конденсаторы С1и С2 на участке I соединены параллельно, поэтому

С12= С1+ С2=4*10-6 +6*10-6=10*10-6Ф=10мкФ;

Конденсаторы С3и С4 на участке II соединены последовательно, поэтому

С34= (С3* С4)/ (С3+ С4)= (10*10-6 *20*10-6)/(10*10-6 +20*10-6)=6,67*10-6Ф=6,67мкФ

Участки I и II представляют из себя последовательное соединение, поэтому

Собщ= (С12* С34)/(С12+ С34)= (10*10-6 *6,67*10-6)/(10*10-6 +6,67*10-6)=4*10-6Ф=4мкФ

Ответ: Собщ=4мкФ

2. Определить заряд каждого конденсатора.

Определим заряд цепи.

q=Cобщ*U=4*10-6*20=80*10-6Кл=80мкКл;

q=q12=q3=q4=80мкКл (справедливо для последовательного соединения)

Тогда напряжение на участках цепи:

U12=q12/C12=(80*10-6)/(10*10-6)=8В;

U3=q3/C3=(80*10-6)/(10*10-6)=8В;

U4=q4/C4=(80*10-6)/(20*10-6)=4В;

U12= U1= U2=8B

Так как для параллельного соединения справедливо

qn=UCn

Значит

q1=UC1=4*10-6*8=32*10-6Кл=32мкКл;

q2=UC2=6*10-6*8=48*10-6Кл=48мкКл:

Ответ:

q1=32мкКл;

q2=48мкКл;

q3=80мкКл;

q4=80мкКл;

3. Определить энергию электрического поля каждого конденсатора.

Энергия электрического поля для смешанного соединения конденсаторов

W = CU²/2=qU/2, следовательно

W1=q1U/2=(32*10-6*8)/2=0,128*10-3Дж=0,128мДж;

W2=q2U/2=(48*10-6*8)/2=0,192*10-3Дж=0,192мДж;

W3=q3U/2=(80*10-6*8)/2=0,32*10-3Дж=0,32мДж;

W4=q4U/2=(80*10-6*4)/2=0,16*10-3Дж=0,16мДж

Ответ:

W1=0,128мДж;

W2=0,192мДж;

W3=0,32мДж;

W4=0,16мДж.

Контрольные вопросы.

1. Что такое электрическое поле? Какой величиной оно является, как изображается и каким параметром характеризуется?

Ответ:

Электрическое поле — одна из двух компонент электромагнитного поля, представляющая собой векторное поле, существующее вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также возникающее при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах).

Электрическое поле — особая форма материи, существующая вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде в электромагнитных волнах.

Электрическое поле графически изображается с помощью электрических силовых линий. Электрическими силовыми линиями называют линии, показывающие направление действия сил электрического поля на положительный заряд, помещенный в это электрическое поле.

Условное обозначение электрического поля:

а – положительного заряда

б- отрицательного заряда

в – двух разноименных зарядов

г – двух одноименных зарядов

д – между двумя параллельными пластинами с разноименными зарядами

2. Сформулируйте закон Кулона, запишите его формулу и расшифруйте

Сила взаимодействия двух неподвижных точечных электрических зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению их модулей и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Она направлена вдоль прямой, соединяющей заряды, и является силой притяжения, если заряды разноименные, и силой отталкивания, если заряды одноименные.

Если обозначить модули зарядов через |q₁| и |q₂|, то закон Кулона можно записать в следующей форме:

Коэффициент пропорциональности k в законе Кулона зависит от выбора системы единиц.

Полная формула закона Кулона:

Где :

F — Сила Кулона

q1 q2 — Электрический заряд тела

r — Расстояние между зарядами

ε0=8,85∗10−12— Электрическая постоянная

ε — Диэлектрическая проницаемость среды

k=9∗109— Коэффициент пропорциональности в законе Кулона

Силы взаимодействия подчиняются третьему закону Ньютона:F⃗12=F⃗21. Они являются силами отталкивания при одинаковых знаках зарядов и силами притяжения при разных знаках.

Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q.

Совокупность всех известных экспериментальных фактов позволяет сделать следующие выводы:

Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.
Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд.
Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. В этом также проявляется принципиальное отличие электромагнитных сил от гравитационных. Гравитационные силы всегда являются силами притяжения.

Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или кулоновским взаимодействием. Раздел электродинамики, изучающий кулоновское взаимодействие, называют электростатикой.

Закон Кулона справедлив для точечных заряженных тел. Практически закон Кулона хорошо выполняется, если размеры заряженных тел много меньше расстояния между ними.

Чтобы выполнялся закон Кулона необходимо 3 условия:

Точечность зарядов — то есть расстояние между заряженными телами много больше их размеров.
Неподвижность зарядов. Иначе вступают в силу дополнительные эффекты: магнитное поле движущегося заряда и соответствующая ему дополнительная сила Лоренца, действующая на другой движущийся заряд .
Взаимодействие зарядов в вакууме.

В Международной системе СИ за единицу заряда принят кулон (Кл).

Что такое конденсатор? Каким свойством он обладает? Как обозначается на схеме?

Конденсатор является пассивным электронным компонентом, это устройство, предназначенное для накопления энергии электрического поля, обладающее способностью накапливать в себе электрический заряд, с последующей передачей накопленной энергии другим элементам электрической цепи. Это двухполюсник с постоянным или переменным значением ёмкости и малой проводимостью. Говоря иначе, это система из двух проводников, разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Проводники называются обкладками конденсатора. Если заряды пластин конденсатора одинаковы по модулю и противоположны по знаку, то под зарядом понимают абсолютное значение заряда одной из его обкладок.

На схеме обозначается следующим образом:

Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 105; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!