Методические указания к решению задач

 

Задачи 66, 67, 76

 

Электрическая прочность или пробивная напряженность диэлектрика определяется отношением пробивного напряжения к толщине диэлектрика:

 

(6.1)

 

Отсюда толщина диэлектрика:

 

(6.2)

 

Задачи 68, 69

 

Толщина диэлектрика определяется по формуле 6.2. Электроемкость конденсатора прямо пропорциональна площади обкладок и обратно пропорциональна расстоянию между обкладками. При введении диэлектрика между обкладками конденсатора его электроемкость увеличивается в ε_r раз:

 

 

(6.3)

 

где ε_r – относительная диэлектрическая проницаемость материла;

ε₀ – абсолютная диэлектрическая проницаемость или диэлектрическая

постоянная равная ε₀=8,85·10^-12 Ф/м;

S – площадь пластин конденсатора, см;

d – толщина диэлектрика, или расстояние между пластинами, см.

 

Из формулы 6.3 определяем площадь пластин конденсатора:

 

(6.4)

Задачи 70-78

 

Электрическая емкость конденсатора определяется по формуле 6.3. Для определения емкости воздушного конденсатора, следует диэлектрическую проницаемость воздуха принять ε_r=1,00058.

В плоскопараллельном поле напряженность Е электрического поля одинакова во всех точках. Поэтому

 

(6.5)

 

где U – напряжение на выводах конденсатора, В;

d – расстояние между пластинами плоского конденсатора, м.

 

Задача 79

 

Для образца металла в однородном электрическом поле удельное сопротивление рассчитывается по формуле:

 

(6.7)

 

где R – сопротивление металла, Ом;

S – площадь поперечного сечения, мм²;

l – длина провода, м.

 

Удельное электрическое сопротивление измеряется в Ом∙м = 10⁶ мкОм·м = 10⁶ Ом∙мм²/м

 

Сопротивление материала:

 

(6.8)

 

Напряжение в линии определяется по закону Ома:

 

(6.9)

 

где I – сила тока в цепи, А.

 

Потеря напряжения в линии электропередачи равна разности модулей напряжения медного и алюминиевого проводов, т.е. ‌‌‌|‌U_алм| - |U_мед|. Потеря напряжения показывает, на сколько вольт изменилось напряжение при замене медного провода на алюминиевый.

 

Задача 80

 

Сечение провода можно определить через плотность тока по формуле:

 

(6.10)

где I – сила тока, А;

j - плотность тока, А/мм².

 

Так же сечение круглого провода определяется как:

 

(6.11)

 

где d – диаметр провода круглого сечения, м.

 

Отсюда находим диаметр провода:

 

(6.12)

 

Длину проволоки можно определить на основании формулы 6.7:

 

(6.13)

 

Сопротивление провода определяется по закону Ома:

 

(6.14)

 

Задачи 81-91, 94

 

Температурный коэффициент сопротивления характеризует зависимость электрического сопротивления от температуры и измеряется в кельвинах в минус первой степени (K⁻¹).

Температурный коэффициент сопротивления материала определяется по выражению:

 

(6.15)

 

где R_t2 – сопротивление материала, измеренное при температуре t₂, Ом;

R_t1 – сопротивление материала, измеренное при температуре t₁, Ом;

t₁ - начальная температура нагрева материала, ⁰С;

t₂ – конечная температура нагрева материала, ⁰С.

 

Задачи 95-100

 

Сопротивление провода находим по формуле 6.14, а длину провода из выражения 6.13. Сечение проводника можно определить по формуле 6.11.

 

Литература:

1. Богородицский Н.П., Пасынков В.В., Тареев Б.М. Электротехнические материалы: учебник для ВУЗов - Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 304 с.

2. Пястолов А.А., Мешков А.А., Вахромеев А.Л. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования. М.: Колос, 1981.-275 с.

3. Корицкий Ю.В. Электротехнические материалы: учебник для техникумов - М.: Энергия, 1976.-320 с.

4. Конструкционные и электротехнические материалы: учебник для учащихся электротехнических специальностей техникумов под редакцией Филикова В.А - М.:Высшая школа, 1990. - 296 с.

5. Справочник по электротехническим материалам под редакцией Корицкого Ю.В. Т 1,2,3.-М.: Энергия, 1974.

6. Материаловедение. Технология конструкционных материалов: сборник практических заданий / С.М. Коробейников, С.В. Нестеров, Ю.В. Целебровский, Н.А. Черненко; под общ ред. Ю.В. Целебровского. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. – 120 с.

7. Н.Д. Агеева, Н.Г. Винаковская, В.Н. Лифанов, Электротехническое

материаловедение. Учебное пособие. Владивосток, 2006.

8. Мозберг Р.К. Материаловедение: Учеб. пособие. - 2-е изд.,

перераб. - М.: Высш. шк., 1991. - 448 с.

9. Никулин Н.В. Электроматериаловедение. М.: Высшая школа, 1984. – 175 с.

10. Беглецов Н.Н., Красногорцев И.Л. Электротехнические материалы. Руководство по выполнению базовых экспериментов. ЭТМ.001 РБЭ/ под ред. П.Н. Сенигова. – Челябинск: ИПЦ «Учебная техника», 2009. – 65 с.