Задачи и вопросы для самопроверки
1. Что называют электрическим током? Укажите его направление во внешней и внутренней цепях источника электрической энергии.
2. Приведите примеры источников электрического тока, в которых механическая и химическая энергия превращается в электрическую.
3. Начертите схему электрической цепи, состоящей из источника тока, выключателя, предохранителей и двух ламп, включенных параллельно. Что произойдет в цепи при перегорании одной лампы?
4. Дайте определение электродвижущей силы источника, напряжения на зажимах и внутреннего падения напряжения. Чему равны эти величины, если в цепи проходит ток 2 А через внутреннее сопротивление 0,5 Ом и внешнее сопротивление 9,5 Ом? Ответ: 20 В, 19 В, 1 В.
5. Имеются два источника тока с сопротивлениями 0,1 и 0,5 Ом. Какой из них нужно выбрать, чтобы изменение тока нагрузки в меньшей степени сказывалось на значении напряжения на его зажимах?
6. Напишите закон Ома для всей цепи.
7. Можно ли считать, что напряжение на концах какого-либо резистора одновременно является падением напряжения в нем?
8. Напишите формулы для определения сопротивления проводника через его удельное сопротивление и электрическую проводимость. Как изменится сопротивление проводника при одновременном увеличении его длины в четыре раза, а диаметра - в два раза? Ответ: останется прежним.
9. Для определения длины медного провода катушки к ней приложили напряжение 4 В и измерили ток в цепи, который оказался равным 0,5 А. Диаметр провода 0,8 м. Найдите длину провода, если проводимость меди 
. Ответ: 213 м.
10. Напишите формулы для определения мощности, теряемой в резисторе сопротивлением R, через квадрат тока и сопротивление; квадрат напряжения и сопротивления; ток и напряжение.
11. Электрическая печь рассчитана на напряжение 220 В и ток 5 А. Какую энергию израсходует печь за 4 ч работы? Принимая стоимость 1 кВт∙ч равной 2 коп., определите стоимость израсходованной энергии. Ответ: 4,4 кВт∙ч; 8,8 коп.
12. Какое явление называют коротким замыканием цепи? Как защитить цепь от тока короткого замыкания?
13. Напишите формулу для определения потери напряжения в проводах. Чему равен КПД линии электропередачи напряжением 220 В, если в ней теряется 10 Вт? Ответ: 94,5%.
14. Выведите формулы для определения общего сопротивления цепи в двух случаях: а) последовательно включены резисторы 
, б) параллельно включены резисторы 
15. Последовательно включены три резистора: 
Ом; 
Ом; 
Ом. Чему равно общее сопротивление цепи? Какое падение напряжения будет на третьем резисторе, если к цепи приложено напряжение, равное 62 В? Ответ: 31 Ом, 12 В.
16. Резисторы, указанные в предыдущем вопросе, соединили параллельно и включили в цепь с напряжением 60 В. Чему равно общее сопротивление цепи и ток во втором резисторе. Ответ: 3 Ом, 4 А.
17. Две лампы мощностью 200 и 25 Вт, рассчитанные на напряжение 127 В, соединили последовательно и включили в сеть с напряжением 220 В. Какой накал будет у каждой лампы? Ответ: напряжение на лампах 
В, 
В. Свечение лампы мощностью 200 Вт практически отсутствует.
18. Сформулируйте второй закон Кирхгофа для замкнутого контура с несколькими ЭДС. Как в этом случае определяется знак каждой ЭДС?
19. Какую цепь называют сложной? Какие законы используют для ее расчета?
20. Сложная цепь содержит четыре узла и пять ветвей. Сколько уравнений для ее расчета нужно написать на основании первого и второго законов Кирхгофа? Ответ: 3 по первому закону Кирхгофа и 2 - по второму.
Тема 1.3. Электрические цепи однофазного переменного тока
Переменный ток, его определение. Период и частота переменного тока.
Фаза, начальная фаза, сдвиг фаз. Действующие значения тока, напряжения и ЭДС. Получение синусоидальной ЭДС. Угловая скорость и угловая частота. Изображение синусоидальных величин кривыми - синусоидами и вращающимися векторами. Векторная диаграмма.
Особенности цепей переменного тока. Цепь переменного тока с активным сопротивлением. Векторная диаграмма, кривые тока, напряжения и мощности. Средняя (активная) мощность. Цепь переменного тока с индуктивностью. Векторная диаграмма; кривые тока, напряжения и мощности. Реактивное индуктивное сопротивление. Средняя и максимальная (реактивная) мощности. Цепь переменного тока с емкостью.
Общий случай последовательного соединения активного, индуктивного и емкостного сопротивлений. Векторная диаграмма. Разложение напряжений на активные и реактивные составляющие. Резонанс напряжений, условие резонанса напряжений.
Общий случай параллельного соединения активно-индуктивных и емкостного сопротивлений. Векторная диаграмма. Разложение токов на активные и реактивные составляющие. Резонанс токов, условие резонанса токов. Технико-экономическое значение реактивной мощности в электрических системах. Использование конденсаторов для компенсации реактивной мощности.
Лабораторная работа 2. Неразветвленная цепь переменного тока с активным сопротивлением, емкостью и индуктивностью
Задачи и вопросы для самопроверки
1. Каким образом можно получить ЭДС синусоидальной формы и от каких факторов зависит ее значение?
2. Что называют мгновенным, амплитудным и действующим значениями переменного тока и напряжения? К каким из этих значений относятся стандартные напряжения 127, 220, 380, 660 В?
3. Выведите зависимость частоты переменного тока от частоты вращения рамки и числа пар полюсов машины.
4. Определите период и частоту переменного тока, если угловая частота равна 314 рад/с. Ответ: 0,02 с, 50 Гц.
5. Что называют начальным фазовым углом и углом сдвига фаз? Как определить угол сдвига фаз между двумя ЭДС, пользуясь их волновыми диаграммами?
6. Как определить, какая из синусоидальных величин опережает по фазе другую?
7. Начертите графики тока, напряжения, мощности и векторную диаграмму для цепи с активным сопротивлением. Какой вид имеет закон Ома для такой цепи?
8. То же для цепи с индуктивностью; то же для цепи с емкостью.
9. То же для неразветвленной цепи с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Начертите для такой цепи треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей.
10. В чем заключается явление резонанса напряжений? Каковы его последствия? Почему при резонансе напряжения на катушке и конденсаторе могут превышать напряжение сети?
11. В цепь переменного тока включен резистор с сопротивлением R=10 Ом. Ток и напряжение в цепи изменяются по законам 
. Определите показания амперметра, вольтметра и ваттметра, включенных в эту цепь. Ответ: 20 А, 220 В, 4400 Вт.
12. В цепь предыдущего примера включили катушку с индуктивностью L=0,01 Гн. Определите ее индуктивное сопротивление. Ответ: 3,14 Ом.
13. Определите сопротивление конденсатора емкостью 5 мкФ при частоте переменного тока 50 Гц. При какой частоте его сопротивление уменьшится в 10 раз? Ответ: 637 Ом, 500 Гц.
14. Конденсатор и электрическую лампу соединили последовательно и включили в сеть переменного тока с напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Какую емкость должен иметь конденсатор, чтобы лампа мощностью 60 Вт и напряжением 127 В имела нормальный накал? Ответ: 8,3 мкФ.
15. Начертите векторную диаграмму цепи при параллельном соединении реальной катушки и конденсатора без потерь.
16. Как определить ток в неразветвленной части цепи при параллельном соединении сопротивлений?
17. Напишите условие наступления в цепи резонанса токов и начертите для такого случая векторную диаграмму. В цепи реальная катушка и конденсатор без потерь.
18. Почему повышение реактивной мощности потребителя приводит к необходимости увеличивать установленную мощность генераторов и трансформаторов?
19. Что называют коэффициентом реактивной мощности?
20. Какую реактивную мощность называют оптимальной?
21. Предприятие потребляет активную мощность Р = 1000 кВт и реактивную Q = 800 кВАР. Энергосистема задает предприятию оптимальную реактивную мощность 
300 кВАР. Определите необходимую мощность конденсаторной батареи для выполнения предписания энергосистемы. Чему равен коэффициент реактивной мощности до установки батареи конденсаторов и после ее установки? Ответ: 
кВАР; tgj=0,8; 
, 
.
Тема 1.4. Электрические цепи трехфазного переменного тока
Сравнение однофазной и трехфазной систем переменных токов. Генерирование трехфазной ЭДС. Четырехпроводная трехфазная система при соединении обмоток генератора и потребителей в звезду. Фазовые и линейные напряжения генератора и потребителя. Соотношение между фазовыми и линейными напряжениями. Равномерная и неравномерная нагрузки. Фазовые и линейные токи. Векторная диаграмма напряжений и токов. Нейтральный (нулевой) провод и его значение.
Соединение обмоток генератора в треугольник, недостатки этого соединения. Соединение потребителей в треугольник. Зависимость между фазовыми и линейными токами. Векторная диаграмма напряжений и токов. Мощность трехфазной цепи при соединении потребителей в звезду и треугольник.
Лабораторная работа 3. Исследование работы трехфазной цепи при соединении потребителей энергии (ламп накаливания) в звезду или треугольник
Задачи и вопросы для самопроверки
1. Какими преимуществами обладает трехфазная система перед однофазной?
2. Как получить трехфазную систему ЭДС? Какие стандартные напряжения используются для трехфазных цепей?
3. Начертите схемы несвязанной и связанной систем; для связанной системы - при соединении обмоток генератора и потребителя звездой и треугольником. Покажите на схеме фазные и линейные напряжения.
4. Приведите соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении звездой и треугольником.
5. Каждая фаза обмотки трехфазного электродвигателя рассчитана на напряжение 380 В. Как следует соединить обмотки при линейном напряжении сети 380 и 660 В?
6. Три одинаковых резистора соединили звездой и включили в сеть с линейным напряжением 
. Затем резисторы соединили треугольником и включили в ту же сеть. Во сколько раз изменились линейные токи при таком переключении резисторов? Ответ: в 3 раза.
7. В каких случаях применяют четырехпроводную систему? Какова в ней роль нулевого провода?
8. К трехфазной сети с нулевым проводом присоединена несимметричная нагрузка: в фазу А включены активное сопротивление 
Ом и индуктивное 
Ом, в фазу B - емкостное сопротивление 
Ом, в фазу С - активное сопротивление 
Ом. Нагрузка соединена звездой. Линейное напряжение сети 
В. Определите линейные токи, начертите векторную диаграмму, из которой графически найдите ток в нулевом проводе. Ответ: 
А; 
= 44 А; 
А; 
А.
9. Начертите в масштабе векторную диаграмму напряжений и токов потребителя при симметричной нагрузке и соединении треугольником. Из диаграммы графически определите линейные токи. Потребитель в каждой фазе содержит активное сопротивление R = 4 Ом и индуктивное 
= 3 Ом. Линейное напряжение сети = 220 В. Ответ: 
А.
10. Почему в нулевой провод не разрешается устанавливать предохранитель? Является ли аварийным режимом обрыв нулевого провода при соединении трехфазного генератора и потребителя: а) при симметричной нагрузке; б) при несимметричной нагрузке?
11. Как определить активную, реактивную и полную мощности в трехфазной цепи при симметричной и несимметричной нагрузках?
12. Определите активную мощность трехфазного потребителя, соединенного звездой, имеющего в каждой фазе активное и индуктивное сопротивления. Полное сопротивление фазы равно 9 Ом, коэффициент мощности фазы 
. Линейное напряжение сети = 380 В. Ответ: 11,25 кВт.
Тема 1.5. Электромагнетизм. Магнитные цепи
Магнитное поле и его характеристики. Закон полного тока. Взаимодействие магнитного поля и проводника с током. Электромагнитная сила.
Ферромагнитные вещества и их намагничивание. Кривые намагничивания. Явление гистерезиса. Потери энергии при гистерезисе. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Материалы с прямолинейной петлей гистерезиса и их использование в измерительной и счетно-решающей технике.
Магнитная цепь. Электромагниты и их практическое применение. Упрощенный расчет электромагнита. Электромагнитная индукция. ЭДС, индуцированная в контуре при изменении магнитного потока, сцепленного с контуром (формулировка Максвелла). Правило правой руки. Закон Ленца. Преобразование механической энергии в электрическую. Преобразование электрической энергии в механическую. Самоиндукция. ЭДС самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля. Взаимная индукция. Взаимная индуктивность. Вихревые токи и их практическое значение.
Задачи и вопросы для самопроверки
1. Что называют магнитным полем? Начертите магнитное поле вокруг прямолинейного проводника с током, кольцевого тока и катушки с током.
2. Дайте определение основных магнитных величин и их единиц измерения: индукции, магнитного потока, напряженности, абсолютной магнитной проницаемости, магнитной проницаемости, намагничивающей силы.
3. Выведите формулу для определения напряженности магнитного поля на осевой линии кольцевой катушки.
4. Напишите формулу, связывающую магнитную индукцию, напряженность и абсолютную магнитную проницаемость.
5. Определите индукцию магнитного поля, если на помещенный в поле проводник длиной 1 м с сопротивлением 10 Ом, присоединенный к источнику с напряжением на зажимах 50 В, действует сила 0,5 Н. Ответ: 0,1 Тл.
6. От каких величин зависит электромагнитная сила, действующая на проводник с током в магнитном поле? Как определить направление этой силы? В каких единицах выражают все величины, входящие в формулу для электромагнитной силы?
7. Определите напряженность магнитного поля, создаваемого катушкой, имеющей 100 витков, если через нее проходит ток 15 А, а длина средней силовой линии магнитного поля 2 м. Ответ: 750 А/м.
8. Какое разрывающее усилие действует на каждый метр алюминиевой оболочки двухжильного кабеля, если по его жилам, находящимся на расстоянии 10 мм друг от друга, проходит ток, равный 200 А? Магнитная проницаемость изоляции жил равна 1,0. Ответ: 0,8 Н/м.
9. В чем сущность намагничивания ферромагнитных материалов? Начертите начальную кривую намагничивания стали. Почему ее последний участок называют участком магнитного насыщения?
10. Какой характер имеет петля гистерезиса для магнитомягких и магнитотвердых материалов? Как зависят потери на гистерезис oт площади петли?
11. Опишите порядок расчета магнитной цепи, если заданы ее размеры и магнитный поток или индукция.
12. На стальном магнитопроводе помещена обмотка с числом витков, равным 800. Определите напряженность магнитного поля, если ток в обмотке равен 2 А, а длина средней магнитной линии составляет 0,2 м. Ответ: 8000 А/м.
13. Сформулируйте принцип электромагнитной индукции. Почему при движении проводника в магнитном поле происходит разделение зарядов в проводнике?
14. Как определить значение и направление ЭДС, наведенной в проводнике, движущемся в магнитном поле?
15. Сформулируйте закон Ленца.
16. Определите ЭДС в катушке с числом витков 250, если пронизывающий ее магнитный поток растет со скоростью 0,01 Вб/с. Ответ: -2,5 В.
17. Поясните сущность явления самоиндукции. От каких факторов зависит ЭДС самоиндукции? Какое направление имеет она при возрастании и убывании тока в цепи?
18. Найдите ЭДС самоиндукции в обмотке с индуктивностью 0,1 Гн, если ток в обмотке равномерно возрастает со скоростью 20 А/с. Ответ: -2 В.
19. Поясните принцип возникновения вихревых токов в стальных магнитопроводах электрических машин и трансформаторов. Какое влияние оказывают эти токи на работу машин?
Тема 1.6. Трансформаторы
Назначение трансформаторов и их применение. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора. Параметры, характеризующие работу трансформатора: ЭДС обмоток, коэффициент трансформации, уравнение ЭДС, уравнение токов, зависимость токов в первой обмотке от токов во второй. Режимы холостого хода и короткого замыкания. Работа трансформаторов под нагрузкой. Равновесие намагничивающих сил обмоток. Упрощенная векторная диаграмма трансформатора: внешняя характеристика. Понятие о процентном изменении напряжения, номинальные токи и напряжения трансформатора. Номинальная мощность трансформатора. Потери энергии и КПД трансформаторов.
Понятие о трехфазных трансформаторах, измерительных трансформаторах, автотрансформаторах и сварочных трансформаторах. Их особенности.
