Задачник по физике М.Ю.Зайчик
TRANSCRIPT
М. Ю. ЗАйЧИК
СБОРНИК ЗАДАЧ И УПРАЖНЕНИЙ
ПО ТЕОРЕТИЧЕСКОй ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ
б-е издание, nереработанное и дополненное
Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебного пособия для электротехнических специальностей средних специальных учебных заведений
MOCI\BA ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ 1988
БЫ, 31.21 3-17
удк 621.3.01 (076.1)
Ре ц е н 3 е н т инж. Л. И. Фуфаева
Зайчик М. Ю. З -17 Сборник задач и упражнений по теоретической
электротехнике: Учеб. пособие для техникумов.-6-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 496 с.: ил.
ISBN 5-283-00492-9
Каждая глава сборника содержит типовые задачи с решениями, в которых разъясняются применяемые законы и формулы. В конце каждой главы приведены задачи для самостоятельного решения. Предыдущее издание выпушено в 1978 г.
Сборник переработан в соответствии с програ ммой по теоретической электротехнике для электротехнических специальностей ТСХНИJ{умов.
Для учащихся техникумов электротехнических специальностей.
2302010000-034 3 Свод. пл. сред. спец. учеб. заведений 123-88 БЕК 3t.21 051(01)-88
ISBN 5-283-00492-9 © Энергоатомиздат, 1988
.СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие • • • • • •
г л а в а п е р в а я. Электрическая цепь, ее элементы и основные законы
1.1. Виды цепей. Взаимосвязь токов и напряжений 1.2. Источник ЭДС при переменной наГРУЗI(е. Режимы источ
ника и приемника энергии 1.3. Источник тока при переменной нагрузке. Режимы источ-
ника 1.4. Выбор элементов цепи и ее выполнение (сборка) 1.5. Задачи для самостоятельного решения 1.6. Ответы к задачам гл. 1 "
•
•
3
5
5
\2
17
22
27
30
г л а в а в т о р а я. Неразветвленная цепь постоянного тока 31
2.1. Цепь с одним источником энергни 3\
2.2. Цепь с несколькими ЭДС. Источники энергии в режимах «генератора» и «потребителя» 36
2.3. Потенциалы точек электрической цепи . .потеициальная ди-аграмма·
2.4. Задачн для самостоятельного решения 2.5. Ответы к задачам гл.· 2
•
Гл а в а т р е т ь я. Разветвленная цепь постоянного тока с од-
40
44
47
ним источником энергии 47
3.1. Цепь с двумя узлами. Расчет цепи 47
3.2. Цепь с несколькими узлами. Составление схемы и рас-чет цепи как делителя напряжения 54
3.3. Цепь с несколькими узлами. Расчет щ;пи с учетом потери
3.4.
3.5.
3.6.
напряжения в проводах Расчет цепи с применением метода преобразования Задачи для самостоятельного решения Ответы к задачам гл. 3 • • • • • •
58
64
67
72
Г л а в а ч е т в е р т а я. Разветвленная цепь постоянного тока
с несколькимн источниками энергии, включенными в pa3H�le ветви • •
4.1. Метод наложения тока 4.2. Мет.од уравнений Кирхгофа 4.З. Метод контурных токов
•
•
4.4. Метод узл.овых потенциалов 4.5. Метод двух узлов 4.6. Метод эквивалентного генератора 4.7. Задачи для самостоятельного решения 4.8. Ответы к задачам гл, 4 •
г л а в а п я т а я. Электростатическое поле
5.1. Электрическое поле точечного заряда
•
5.2. Электрическое поле нескольких точеч.ных зарядов 5.3. Однородное электрическое поле 5А. Задачи для самостоятельного решения 5.5. Ответы к задачам гл. 5
r л а в а ш е с т а я. Электрическая емкость
•
· ,
• •
•
73
73
77
81
85
89
93
96
98
98
98
106
Ш 116
119
120
6.1. Расчет общей емкости соединения конденсаторов 120
6.2. Распределение напряжений и зарядов в. цепи конден-саторов .'
6.3. Плоский конденсатор 6.4. ЦилиндричеСIШЙ конденсатор 6.5. Задачи для самостоятельного 6.6. Ответы к задачам гл. 6
.'
•
решения •
г л а в а с е Д ь м а я. Электромагнетизм. Магнитное поле про
водов С токами
7.1. Проводник с током в .однородном магнитном поле 7.2. Магнитное поле прямого провода с током
•
•
7.3. Магнитное поле нескольких проводов с . токами 7.4. Магнитное поле катушки с 'током 7.5. Задачи для самостоятельного решения 7.6. Ответы к задачам гл. 7
г л а в а в о с ь м а я. Электромагнитная индукция
•
•
•
•
8.1. Электродвижущая сила электромагнитной индукции в проводе
8.2. Электродвижущая сила в контуре (катушке)
8.З. Индуктнвность катушек 8.4. Индуктивность линии
электромагнитной .
� . . . .
• •
индукции
. ' .
122
125
128
130
132
133
133
139
145
150
154
158
159
159
163
168
171
491
8;5. Взаимная индуктивность. Электродвижущая сила взаи'М-ной индукции
8.6. Задачи для самостоятельного решения 8.7. Ответы к задачам гл. 8
•
.
•
172
175
178
r л а в а Д е в я т а я. Неразветвленная цепь переменного тока • 180
9. 1. Изображение синусоидальных величин. Векторная и вол-новая диаграммы 180
9.2. Цепь с активным сопротивлением и ИНДУКТИВН6СТЬЮ • 186
9.3. Цепь, состоящая из резистора И катушки ИНДУКТИВНОСТИ 192
9.4. Цепь с активным сопротивлением И емкостью 196
9.5. Цепь, содержащая R, L и С 200
9.6. Цепь, содержащая несколько активных и реактивных элементов
9.7. Расчет неразветвленной цепи 9.8. Задачи для самостоятельного 9.9. Ответы к задачам гл. 9
по показаниям решения
при боров 204
209
2 14
220
r л а в а Д е с я т а я. Разветвленная цепь переменного тока • 222
10.1. Применение векторной диаграммы для расчета развет-вленной цепи
, 10.2. Расчет цепи методом проводимостей . 10.3. Улучшение коэффициента мощности 10.4. Расчет разветвленной цепи по показаниям приборов 10,5. Задачи для самостоятельного решения 10.6. Ответы к задачам гл. 10 «
222
227
230
234
238
242
r л а в а о Д и н н а Д Д а т. а я. Резонанс в элеКТРИ1lеской цепи . • 243
11.1. Режим резонанса напряжений. Частотные характерис-тики 243
1 1.2. Режим резонанса токов. Частотные характеристш(и па-раллельного контура . . • • 250
1 1.3. Задачи для самостоятельного решения 257
1 1.4, Ответы к задачам гл. ' 1 1 261
г л а в а Д в е н а Д Ц а т а я. ПРИlYiенение КОlYiплексных . чисел
492
к расчету цепей перемевного '1'01(8 263
12.1, Комплексные токи, напряження и сопротивления . 263
12.2. Разветвленная цепь, ·содержаiцiJя только параJlЛельные ветви ,.
267
12.3. Разветвленная цепь с IJармлельными и последоватеJIЬ-
ными участками 270
12.4. Сложная цепь 275
12.5. Задачи для самостоятельного решения 277
12,6 . . Ответы к задач;эм гл . .12 . , ..
г л а в а т р и н а Д ц а т а я. Эле.ктрические цепи с В'ншмноii ин.
дуктивностью •
13.1. Линейный трансформатор 13.2. НеразвеТВJIенная цепь, содержащая взаимную индук-
281
282
282
ти вн ость . • • 292
13.3. Разветвленная цепь, содержащая взаимную индуктив-ность ,
13.4. Сложная цепь, содержащая взаимную 13.5. Задачи для самостоятельного решения 13.6. Ответы к задачам гл. 13
индуктивность •
•
r л а в а ч е т ы р н а Д ц а т а я. Круговые диаграммы напряжениii и тока • • •
14.1, Неразветвленная цепь с переменным активным сопро-
297
301
307
309
309
тивлением 309
14.2. Неразветвленная цепь с переменными реактивными со-противлениями 315
14.3. Разветвленная цепь с переменным сопротивлением ветви 319
14.4. Задачи для самостоятельного решения • 323
14.5. Ответы к задачам гл. 14 • 325
r л а в а п я т н а Д Ц а т а я. Симметричная трехфазная цепь 8 326
15.1. Трехфазная система ЭДС. Соединение обмоток трех-фазных генераторов • 326
15.2. Трехпроводная цепь с приемником, соединенным звездой 330
15.3. Трехфазная цепь с приемником, соединенным треуголь-ником •
15.4. Задачи для самостоятельного решения •
15.5. Ответы к задачам гл. 15 •
333
336
337
г л а в а ш е с т н а д Ц а т а я. Несимметричная трехфазная цепь 338
16.1. Четырехпроводная цепь 338
16.2. Трехпроводная цепь () несимметричным приеМНИКQМ, '"'-43 соединенным треугольником �
16.3. Трехфазная цепь с различными соединениями прием-ников 347
16.4. Задачи для самостоятельного решения . . 349
16.5. Ответы к задачам гл, 16 . 351
r л а в а с е м н а Д ц а т а я. Четырехполюсники •
17.1. Расчет четырехполюсника при заданных параметрах его схемы • • • • • •
352
352
493
17.2; Р:асчет четырехполюсник-а по данным опытов ,холостого хода и короткого замыкания
17.3. Задачи для самостоятельного решения 17.4. Ответы к задачам гл, 17 .' . '
, .
36\ 366 367
г л а в а .' в о с е м н а Д Ц а та я. Электрические цепи при периоди-
ческих несинусоидальных токах и напряжениях 367
18.1. Гармонические составляющие периодичеСIШХ кривых 367
18.2. Электрическая цепь с несинусоидальным источником энергии , _ 371
18.3. Электрическая цепь с резонансными контурами. Филь-трация гармоник
18.4. Задачи для самостоятельного решения 18.5. Ответы к задачам гл. 18
• •
375
380 382
Г л а в а Д е в я т н а Д Ц а т а я. Нелинейные электрические цепи
постоянного ТОка 383
19.1, Последовательное соединеиие нелинеfшых элементов 383
19.2. Последовательное соединение линейного и нелинейного элементов 387
19.3. Параллельное соединение линейных и нелинейных эле-ментов 394
19.4. последователыl-параллельноеe (смешанное) соединение нелинейных и линейных элементов • 396
19.5. Задачи для самостоятельного решения 400 19.6. Ответы к задачам гл. 19 403
Г л а в а Д в а Д Ц а т а я. Магнитные цепи при постоянных маг
тодвижущих силах 404
20.1 Неразветвленная магнитная цепь • • 401, 20.2. Разветвленная симметричная магнитная цепь • 40}
20.3. Разветвленная несимметричная магнитная цепь., Расчет
цепи при заданной магнитной индукции 412 20.4. Разветвленная несимметричная цепь, Расчет цепи при
заданных магнитодвижущих силах 20.5. Задачи для самостоятельного решения 20.6. Ответы к задачам гл. 20
. '
•
4\4 418 420
Г л а в а д в а дца т ь п е р в а я. НеJlинейные цепи переменного
тока • 42\
21.1. Нелинейное сопротивление как IJреоБРЩlOватель сину -
соидального сигнала в несинусоидальный 42\ 21.2. Применение полупроводниковых приборов для преоб-
разования переменного наПРЯ2Кения 8 постоянное • 426
494
21.3. Катушка со стальным магиитопроводом, питаемая пе
ременным напряжением 21.4. Задачи для самостоятельного решения 21.5. Ответы к задачам гл. 21 •
г л а в а Д в а Д 11, а т ь в Т О р а я. ПереХQдные процессы в линей·
430
435
437
ных электрических цепях 438
22.1. Определение начальных и конечных значений токов
и напряжений 438
22.2. Цепь R, L в режиме включения и выключения постоян-ного напряжения 445
22.3. Включение цепи R. L на синусоидальное напряжение 452
22.4. Цепь R. С в режиме зарядки и разрядки конденсатора 455
22.5. Присоединение цепи R, С к источнику синусоидального напряжения
22.6. Задачи для самостоятельного решения ?2.7. Ответы к задачам гл. 22
Г л а в а Д в а Д 11, а т ь т р е т ь я. Длинные линии
23.1. Линия с потерями при согласованной нагрузке 23.2. Линия с потерями при несогласованной нагрузке 23.3. Линия без потерь •
23.4. Двухпроводная лииия при высокой частоте 23.5. Задачи Для самостоятельного решения 23.6. Ответы к задачам гл . . 23 • •
Приложения . . .
•
•
•
•
460
464
465
466
466
473
478
482
484
485
486
