Розрахунок параметрів кіл постійного струму методом "згортання"

Матеріал вивчався вами в курсі дисципліни "Фізика". Домашнім завданням було повторити типи з'єднань резисторів та їх властивості.

НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНА КАРТА ЗАНЯТТЯ № 8

Дисципліна –ТОЕ та КВП.

Тема заняття: Розрахунок кола постійного струму методом «згортання».

Мета:навчитись згортати схеми та визначати робочі параметри елементів електричного кола.

Тривалість: – 90 хвилин.

Вид заняття: лекція .

Забезпечення заняття:

Наочні посібники:Плакат – Типи з’єднань резисторів.

Технічні засоби навчання:мікрокалькулятори, шаблонна лінійка ДСТУ, мультимедійне забезпечення, мобільні телефони

Робочі місця:аудиторія № 80.

Література:

Л-1,Валовий Д.М. Конспект лекцій з Теоретичних основ електротехніки. НМЦ. 2002. стор. 42.

Л-2,Зайчик М.Ю. Сборник задач и упражнений по теоретической электротехнике. М.: Энергоатомиздат,1988,-495 стр.

Л-3,Попов В.С. Теоретические основы электротехники.- М.: Энергия, 1990.-586 стр.

Зміст заняття:

Викладач ____________Л.А.Холостенко

Зараз проведемо активізацію опорних знань за допомогою ваших телефонів. Підготуйте зчитувачі QR кодів. На завдання відводимо 15 хвилин. Прошу.

Лекція.

Згідно програми підготовки молодших спеціалістів за спеціальністю 141"Енергетика, електротехніка та електромеханіка" ви маєте володіти знаннями і навичками розрахунку електричних кіл постійного струму методами:

1. згортання (спрощення);

2. перетворення з зірки на трикутник опорів та навпаки з трикутника опорів на зірку;

3. вузлових та контурних рівнянь (метод рівнянь Кірхгофа);

4. вузлової напруги (метод двох вузлів);

5. суперпозицій (накладання струмів);

6. еквівалентного генератора.

   Ми з вами провели тестування і визначили ступінь вашої підготовки до заняття. Хто справився з тестом отримає відповідну оцінку, а хто не справився швиденько пишемо в зошит:

   

   рис. 1

   І під зображеннями пишемо властивості цих з'єднань:

   

   рис. 2

   

   рис. 3

   Отже тема лекції № 6: Розрахунок кіл постійного струму методом згортання (спрощення).

   Суть метода полягає в тому, що ви аналізуєте і спрощуєте ділянки електричного кола. Починаєте спрощення "з кінця" схеми. Розглянемо рис.4. і накреслимо етапи спрощення схеми:

   1.

   рис. 4

   2. етап:

   

   рис. 5

   3. етап:

   

   рис.6

   4 етап:

   

   рис.7

   5 етап:

   

   рис.8

   6 етап:

   

   рис. 9

   Таким чином аналізуючи тип з'єднання ми з вами "згорнули" схему

   Розв'яжемо задачу : електрична схема приведена на рис.4 визначити:

   - Еквівалентний опір кола;

   - Струм у кожному опорі та загальний струм;

   - Спад напруги на кожному з опорів;

   - Потужність кола;

   - Енергію, яку споживає коло  за 10 годин.

   Вихідні дані:                                                  

   U_{a – e} = 12 B;

   R₁=4 Ом

   R₂ = 3 Ом

   R₃ = 2 Ом

   R₄ = 6 Ом

   R₅ = 6 Ом

   R₆ = 2 Ом

   R₇ = 5 Ом

   R₈ = 2 Ом

   І Визначаємо еквівалентний опір кола:

   1. Резистори R₃,R₆,R₈ з’єднані послідовно (див. рис 4), сумарну величину їх опору визначаємо додаванням:

   R₃₆₈ = R₃ + R₆ + R₈ =2+2+2 = 6 Ом;

   2. Резистори R₅ та R₃₆₈ з’єднані паралельно(див. рис 5) , сумарну величину їх опору визначаємо за формулою:

   R₃₅₆₈= (R_5*R₃₆₈)/(R₅+R₃₆₈)=(6_*6)/(6+6) =3 Ом

   3. Резистори R₂ та R₃₅₆₈ з’єднані послідовно(див. рис 6) , сумарну величину їх опору визначаємо додаванням:

   R₂₃₅₆₈= R₂+R₃₅₆₈=3+3=6 Ом

   4. Резистори R₄ та R₂₃₅₆₈ з’єднані паралельно(див. рис 7),сумарну величину їх опору визначаємо за формулою:

   R₂₃₄₅₆₈=(R_4*R₂₃₅₆)/(R₄+R₂₃₅₆₈)=6_*6/6+6=3 Ом

   5. R₁,R_23456,8 та R₇ з’єднані послідовно (див. рис 8), отже:

   R_екв=R₁+R₂₃₄₅₆₈+R₇=4+3+5=12 Ом

   Згортання схеми закінчено, на рис. 9 всього один резистор R_екв

   6. Визначаємо силу струму на вході в схему:

   I=U_a-e/R_екв=12/12=1 А

   7. Далі аналізуємо рис. 8. Резистори R_1,R_2,3,4,5,6,8, R₇  з'єднані послідовно, отже по ним тече один і той струм, визначаємо втрати напруги на резисторах:

   R₁ ---->U₁ = IR₁=1_*4=4B

   R_2,3,4,5,6,8 ---->U_2,3,4,5,6,8 = I_*R_2,3,4,5,6,8=1_*3=3B

   R₇ ---->U₇=IR₇=1_*5=5B

   Перевірка за IIзаконом Кірхгофа

   U=U₁+U_2,3,4,5,6,8+U₇=4+3+5=12B

   8. Аналізуємо рис. 7 та визначаємо сили струмів, що течуть через резистори R₄ та R₂.

   I₄= U_2,3,4,5,6,8/R₄=3/6=0,5A

   I₂=U_2,3,4,5,6,8/R₂=3/6=0.5A

   Перевірка за I законом Кірхгофа:
   I=I₂+I₄=0,5+0,5=1A

   1A=1A.

   9. Аналізуємо рис. 6 та визначаємо спади напруги на резисторах R₂,R_5.

   U₂=I₂R₂=0,5_*3=1,5B

   U₅=I_2*R_3,5,6,8=0,5_*3=1,5B

   U₅=U_3,6,8 так як  R₅ || R_3,6,8

   Перевірка: U₄=U₂+U₅=1,5+1,5=3B

   3B=3B

   10. Аналізуємо рис. 5 та визначаємо сили струмів, що течуть через резистори R₅,R₃,R₄,R₈

   I₅=U₅/R₅=1,5/6=0,25A

   I_3,6,8=U₅/R_3,6,8=1,5/6=0.25A

   Перевірка: I₂=I₅+I_3,6,8=0,25+0,25=0,5A

   11. Аналізуємо рис.4 та визначаємо спади напруг на резисторах

   R₃---->U₃=I_3,6,8R₃=0,25_*2=0,5B

   R₆----> U₆=I_3,6,8 R₆=0,25_*2=0,5B

   R₈----> U₈=I_3,6,8R₆=0,25_*2=0,5 B

   Перевірка: U₅=U₃+U₆+U₈=0,5+0,5+0,5=1,5B

   1,5B=1,5B

   12. Визначаємо потужність кола

   P=U_a-e=12_*1=12Bт

   13. Визначаємо яку кількість енергії коло споживає за 10 годин:

   W=P_*t=12_*10=120Bт_*год

   Задача розв'язана. В кого є питання?

   Домашнє завдання: піготуватись до П/З №3.