Пример решения задач по электротехнике

Цепь постоянного тока, состоящая из нескольких конденсаторов, включенных смешанно, присоединена к источнику питания. Начертить в соответствии с номером задачи 8 электростатическую цепь, содержащую только те элементы, численные значения которых даны по варианту 8.
Методом “свертывания цепи” определить эквивалентную емкость батареи конденсаторов, рассчитать напряжение и заряд на каждом конденсаторе.

Все представленные далее схемы нарисованы в программе моделирования электронных схем MicroCAP-9 и перенесены в отчет.

Общий заряд, накопленный батареей конденсаторов, определяется как
 В •3,06 мкФ = 183.6 мК•
Этот заряд равен заряду конденсатора C2, так как он включен последовательно по отношению к остальным конденсаторам батареи, а при последовательном соединении конденсаторов заряды на них одинаковы и равны общему заряду всех последовательно соединенных конденсаторов. Следовательно,
 183.6 мК
 45,9 В

Напряжение на конденсаторах C3, C4 и последовательно включенных C6 и C5 равно разности  = 14.1 В

•=

Проверяем:
U5+U6 =
45,9+14.1=60 В

Все нормально!

Цепь постоянного тока, состоящая из нескольких сопротивлений, включенных смешанно, присоединена к источнику питания. Начертить в соответствии с номером 16 электрическую цепь, содержащую только те элементы, численные значения которых даны по заданию 16 в таблице 2.
Методом “свертывания цепи” определить эквивалентное сопротивление цепи. Рассчитать напряжение на каждом сопротивлении и ток, проходящий через каждое сопротивление.

Проверка:
U1+U2 = 19.2+76.8=96 В =                                                           Правильно!
 = Правильно!

На рисунке дана схема сложной цепи постоянного тока. По заданным значениям сопротивлений и э.д.с. определить ток в каждой ветви схемы.

Метод расчета 1 – метод узловых и контурных уравнений

Рассчитаем схему по методу контурных токов. В этой схеме только 1 замкнутый контур. Выбираем направление тока в контуре по часовой стрелке (как обычно), хотя это не принципиально.
Тогда уравнение для контура будет выглядеть следующим образом:

Знак “-” означает то, что реальное направление тока противоположно выбранному, т.е. на самом деле ток течет против часовой стрелки.
Таким образом, получаем, что ток величиной  протекает против часовой стрелки, т.е. от E3 к E2. Что, в общем-то, очевидно – источники э.д.с. включены навстречу друг другу, а амплитуда E3 (168 В) больше E2 (105 В).

В чем сущность намагничивания ферромагнитных материалов? Что характеризует кривая первоначального намагничивания?

По характеру магнитных свойств все вещества можно разделить на две группы:
ферромагнитные вещества; магнитная проницаемость которых велика. К ним принадлежат железо, сталь, чугун, никель, кобальт и некоторые сплавы (алюминия с никелем и др.);
немагнитные вещества, магнитная проницаемость которых незна­чительно отличается от магнитной проницаемости пустоты. К ним относятся алюминий, медь, олово, ртуть, серебро, дерево, вода и др.
Ферромагнитные материалы имеют очень важное значение в электротехнике и радиотехнике. Эти материалы (в основном сталь) благодаря большой магнитной проницаемости получили широкое применение в различных электромагнитах, электрических генераторах, электродвигателях, трансформаторах, электроизмери­тельных приборах, реле и т. д.
Зависимость между В и Н у ферромагнитных материалов обычно выражается графически в виде так называемой кривой намагничивания. Для построения кривой по горизонтальной оси обычно откладывают напряженность магнитного поля Н в а/м, а/см, а по вертикальной оси откладывают величину магнитной индукции В в вб/м2, вб/м2  или гауссах.

Из рассмотрения кривой намагничивания видно, что с увеличением напряженности Н магнитная индукция В сначала быстро возрастает, затем в месте изгиба кривой скорость роста В уменьшается и, наконец, за изгибом кривая незначительно поднимается вверх, переходя в прямую линию. Последний участок кривой характеризует состояние магнитного насыщения материала.
Из кривой намагничивания видно, что отношение   является постоянной величиной; с увеличением H и В магнитная проницаемость уменьшается.

Кривая первого (первоначального) намагничивания (КПН) получается при H. ферро- или ферримагнетика из полностью размагниченного состояния монотонно возрастающим от нуля магнитным полем, причём направление последнего относительно намагничиваемого тела остаётся неизменным. На КПН можно выделить пять участков, на каждом из которых преобладает определенный механизм H. Участок 1 (рис.) соответствует обратимым (упругим) смещениям доменных границ: здесь M= H, где  — начальная магнитная восприимчивость. В области Рэлея (2) наряду с обратимыми имеют место также необратимые процессы смещения, и зависимостьM(H)здесь квадратична.

Кривая начального намагничивания (а) и безгистерезисная кривая намагничивания (б).
Наиболее крутой участок КПН (3) соответствует макс. восприимчивости и связан с необратимыми смещениями доменных границ. В области приближения к насыщению (4) основную роль играют процессы вращения Ms к направлению намагничивающего поля. Наконец, участок 5 характеризуется слабым ростом намагниченности и соответствует парапроцессу.

• Курахтина Г.С. — Общая электротехника, КамчатГТУ, 2007.
• Преображенский А. А., Бишард E. Г., Магнитные материалы и элементы, 3 изд., M., 1986;