Принципова електрична схема кола

Тематичний

Навчально-методичний комплекс

дисципліни

«Електротехніка, електроніка
та мікропроцесорна техніка»

для студентів

 

 

Тема 1

ЛІНІЙНІ НЕРОЗГАЛУЖЕНІ
ЕЛЕКТРИЧНІ кола
ПОСТІЙНОГО струму

 

Мелітополь, 2012

ВСТУП

 

«Електротехніка, електроніка та міропроцесорна техніка» є фундаментальною дисципліною, на базі якої вивчаються всі інші електротехнічні дисципліни навчального плану спеціальності. У свою чергу фізика та вища математика є базовими для дисципліни «Електротехніка, електроніка та міропроцесорна техніка».

Важливу роль відіграють знання фізичних явищ і законів, зокрема семи електромагнітних: електризації тіл, взаємодії зарядів, електричного струму, теплової дії електричного струму, електромагнетизму, електромагнітної індукції, електромагнітної сили. Тому в тематичному навчально-методичному комплексі дисципліни для студента (ТНМКДС) використовуються основні вихідні знання цих явищ і законів.

ТНМКДС виконано таким чином, щоб студенти мали можливість самостійно вивчити курс електротехніки і електроніки за допомогою базового підручника. Для цього кожна тема дисципліни містить завдання для самостійної пізнавальної діяльності студентів: інформаційно-репродуктивні, практично-стереотипні, логічно-поянтійні, експериментальні, тематичні комплексні кваліфікаційні. Експериментальні дослідження пропонується проводити студентам під керівництвом викладача, для чого вони вичають принципову електричну схему експериментальної установки, продумують, як необхідно провести експеримент і проаналізувати отримані результати. Комплексні кваліфікаційні задання студенти виконують самостійно у відповідності до свого варіанту для чого у ТНМКДС наведено алгоритм розв’язання цих завдань. Всі вказані вище завдання виконуються студентами до початку відповідних занять, у противному випадку студент до занять не допускається. На заняттях в лабораторії проводиться детальний розгляд вивчаємого матеріалу за активної участі студентів. Наприкінці лабораторних занять студенти отримують бали за свою роботу в аудиторії пропорційно позитивній участі у занятті.

Для успішного вивчення курсу електротехніки і електроніки необхідно послідовно та ритмічно виконувати програму, прагнучи повного розуміння матеріалу, що викладається, не пропускаючи жодного розділу, тому що курс електротехніки, електроніки та мікропроцесорної техніки є цільним і безперервним.

Завдання інформаційно-репродуктивні, практично-стереотипні та логічно-понятійні виконуються студентами самостійно в наступному порядку:

- прочитуються й усвідомлюються по базовому підручнику розділи, з яких складені завдання;

- по черзі на поставлені в таблицях запитання й завдання знаходяться, на думку студентів, правильні відповіді з таблиць із такими ж номерами та індексом «а»;

- знайдені номери правильних відповідей проставляються у вихідні таблиці.

Студенти мають можливість переконатися в тому, що вони успішно освоїли навчальний матеріал. Для цього вони окремо підсумовують номери правильних відповідей на непарні запитання та завдання й окремо підсумовують номери правильних відповідей на парні запитання та завдання. Від першої суми віднімають другу суму й одержують певне число. Якщо отримане число збігається із тим числом, що приводиться наприкінці кожної таблиці, то це говорить про повне засвоєння вивченого навчального матеріалу. У випадку розбіжності чисел, отриманих студентом і наведених наприкінці таблиць, студенти повинні розуміти, що навчальний матеріал ними повністю не засвоєний. Тому студентам необхідно повторно опрацювати даний навчальний матеріал.

Таким чином, даний ТНМКДС сприяє самостійній пізнавальній діяльності студентів на трьох рівнях: знань, умінь і творчого мислення, забезпечуючи як вивчення навчального матеріалу, так і розвиток мислення, що є основною вимогою кредитно-модульної системи освіти.

Графік наскрізної самостійної пізнавальної діяльності
студентів з дисципліни
«Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка»

 

 

№ п/п	Номери занять Види завдань
	Тема і розділи теоретичного матеріалу	Т.1 1.1 – 1.7	Т.1 1.8 – 1.12
	Номери таблиць навчаюче-контролюючих завдань	1.1 – 1.7	1.8 – 1.13
	Номери лабораторних робіт	1.1	1.2
	Номери індивідуальних (логічно-понятійних) завдань		1.8
	Номер тематичного комплексного кваліфікаційного завдання		ККЗ 1

 

Тема 1

ЛІНІЙНІ НЕРОЗГАЛУЖЕНІ ЕЛЕКТРИЧНІ кола
ПОСТІЙНОГО струму

1.1Явище електризації тіл і закон збереження заряду

1.2 Явище взаємодії заряджених тіл і закон Кулона

 

Тести інформаційно-репродуктивного характеру

Таблиця 1.1

Номер запитання, завдання	Запитання, завдання	Номер вірної відповіді
1.	У чому суть явища електризації тіл?
2.	Сформулюйте закон збереження заряду.
3.	Виконайте математичний запис закону збереження заряду.
4.	Дайте визначення точкового заряду.
5.	У чому суть явища взаємодії заряджених тіл?
6.	За допомогою чого взаємодіють заряди?
7.	Сформулюйте закон взаємодії заряджених тіл.
8.	Виконайте математичний запис закону Кулона.
9.	Вкажіть одиниці фізичних величин, що описують закон Кулона.

У разі вірного виконання тестів Σ _{непарних} – Σ _парних = 5.

 

Таблиця 1.1 а

Номер відповіді	Відповіді
	.
	За допомогою електричного поля, яке існує навколо них і являє собою особливу форму матерії.
	[ F ] = H; [ q ] = Кл; [ r ] = м; [ e 0] = Ф/м.
	Між зарядженими тілами існують сили тяжіння або відштовхування: тіла, що мають заряд одного знаку, відштовхуються, а тіла, що мають заряд різного знаку, притягуються.
	q 1 + q 2 + … + qn = const.
	Два нерухомих точкових електричних заряда взаємодіють з силою прямо пропорційною добутку цих зарядів і обернено пропорційною квадрату відстані між ними та діелектричній проникності середовища.
	У втраті або придбанні тілом деякої кількості електронів.
	Заряджене тіло, розмірами якого в даних умовах можна знехтувати.
	Алгебраїчна сума зарядів замкненої системи з часом не змінюється.

 

Тести практично-стереотипного характеру

Таблиця 1.2

Номер запитання, завдання	Запитання, завдання	Номер вірної відповіді
1.	Тіло втратило 20 Кл позитивного заряду. Який заряд у кулонах придбало це тіло?
2.	Тіло придбало 10 Кл негативного заряду і 10 Кл позитивного заряду. Який результуючий заряд у кулонах придбало це тіло?
3.	В електричне поле позитивного точкового заряду q 1 = 40 Кл внесли малий пробний заряд q 2 = 4π × 8,85 × 10–12 Кл. Середовище, в якому знаходяться заряди, має відносну діелектричну проникність ε = 20. Заряди знаходяться на відстані 0,1 м. Визначте силу в ньютонах, що діє на пробний заряд.

У разі вірного виконання тестів Σ _{непарних} – Σ _парних = 0.

Таблиця 1.2 а

Номер відповіді	Відповіді
	200.
	–20.
	0.

Тести інформаційно-репродуктивного характеру

 

Таблиця 1.3

Номер запитання, завдання	Запитання, завдання	Номер вірної відповіді
1.	Що таке електрична стала? Укажіть її значення.
2.	Дайте визначення пробного заряду.
3.	Дайте визначення напруженості електричного поля.
4.	Дайте визначення потенціалу електричного поля.
5.	Що таке силова лінія електричного поля?
6.	Що таке еквіпотенціальна лінія електричного поля?
7.	Як графічно зображується електричне поле?
8.	Дайте визначення напруги електричного поля.

У разі вірного виконання тестів Σ _{непарних} – Σ _парних = 4.

 

Таблиця 1.3 а

Номер відповіді	Відповіді
	Лінія, що з’єднує точки електричного поля з однаковими потенціалами.
	Діелектрична проникність вакууму; e 0 = 8,85 × 10–12 Ф/м.
	Фізична величина, яка чисельно дорівнює різниці потенціалів між точками електричного поля.
	Позитивний заряд малої величини.
	Траєкторія руху вільного пробного заряду у електричному полі.
	За допомогою силових і еквіпотенціальних ліній.
	Фізична величина, яка чисельно дорівнює відношенню сили, з якою поле діє на пробний заряд, поміщений у дану точку поля, до значення цього заряду.
	Фізична величина, яка чисельно дорівнює відношенню потенціальної енергії, якою володіє пробний заряд, поміщений у дану точку поля, до значення цього заряду.

Тести практично-стереотипного характеру

 

Таблиця 1.4

Номер запитання, завдання	Запитання, завдання	Номер вірної відповіді
1.	Негативний точковий заряд q 3 = 4π × 8,85 × 10–12 Кл створює електричне поле в середовищі з відносною діелектричною проникністю ε = 20. Визначте напруженість електричного поля на відстані 0,01 м від заряду в вольтах, поділених на метр.
2.	Визначте потенціал у точці поля, зазначеної в завданні 1, в вольтах.
3.	Потенціали точок1і 2електричного поля відповідно дорівнюють 20 В і5 В. Визначте напругу електричного поля в вольтах між зазначеними точками.

У разі вірного виконання тестів Σ _{непарних} – Σ _парних = 4.

Таблиця 1.4 а

Номер відповіді	Відповіді
	5.
	15.
	500.

1.3 Явище електричного струму і закон Ома

1.4 Явище теплової дії електричного струму

і закон Ленца – Джоуля

Тести інформаційно-репродуктивного характеру

Таблиця 1.5

Номер запитання, завдання	Запитання, завдання	Номер вірної відповіді
1.	У чому суть явища електричного струму?
2.	Дайте визначення електрорушійної сили.
3.	Дайте визначення сили електричного струму.
4.	Як розрахувати опір провідника електричному струму?
5.	Сформулюйте закон Ома для ділянки кола.
6.	Виконайте математичний запис закону Ома для ділянки кола.
7.	У чому суть явища теплової дії електричного струму?
8.	Сформулюйте закон теплової дії електричного струму.
9.	Виконайте математичний запис закону Ленца – Джоуля.
10.	Дайте визначення потужності електричного струму.
11.	Вкажіть одиниці фізичних величин, що характеризують явище теплової дії електричного струму.

У разі вірного виконання тестів Σ _{непарних} – Σ _парних = 6.

Таблиця 1.5 а

Номер відповіді	Відповіді
1.	Кількість теплоти, що виділяється у провіднику, прямо пропорційна опору провідника, квадрату сили електричного струму і часу його дії.
2.	Заряд, що проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу.
3.	.
4.	При зіткненні рухомих зарядів з молекулами (атомами) вони віддають їм частину своєї енергії, збільшуючи швидкість теплового руху молекул (атомів), що приводить до нагрівання провідника.
5.	[ W ] = Дж; [ R ] = Ом; [ I ] = А; [ t ] = с.
6.	В упорядкованому спрямованому русі вільних зарядів під дією сил електричного поля.
7.	Питомий опір провідника помножити на його довжину і поділити на площу поперечного перерізу провідника.
8.	.
9.	Кількість електричної енергії, що виділяється в провіднику за одиницю часу.
10.	Фізична величина, що чисельно дорівнює відношенню роботи, що виконують сторонні сили джерела по перенесенню зарядів проти сил електричного поля, до значення цих зарядів.
11.	Сила струму у провіднику прямо пропорційна напрузі (різниці потенціалів) на затискачах провідника і обернено пропорційна опору провідника.

Тести практично-стереотипного характеру

 

Таблиця 1.6

Номер запитання, завдання	Запитання, завдання	Номер вірної відповіді
1.	Сторонні сили джерела переносять заряд величиною 220 Кл проти сил електричного поля.При цьому виконується робота, яка дорівнює 44000 Дж. Визначте значення електрорушійної сили в вольтах, яку розвиває джерело.
2.	За 120 секунд через поперечний перерізпровідника проходить заряд величиною240 Кл. Визначте силу електричного струму в амперах.
3.	Провідник з питомим опором, який дорівнює 0,017 (Ом×мм 2)/ м,має довжину2000 м і переріз3,4 мм 2. Визначте опір провідника в омах.
4.	По провіднику, що має опір 300 Ом,проходить електричний струм силою20 А на протязі 1 хвилини. Визначте кількість тепла в джоулях, що виділиться в провіднику за цей час.
5.	Визначте потужність електричного струму в завданні 4, в ватах.

У разі вірного виконання тестів Σ _{непарних} – Σ _парних = 5.

Таблиця 1.6 а

Номер відповіді	Відповіді
1.	10.
2.	7 200 000.
3.	2.
4.	120 000.
5.	200.

1.5 Електричне коло і його елементи

Принципова електрична схема кола