Чему равна площадь поперечного сечения проводника формула. Основные формулы и законы. где S- площадь поперечного сечения проводника
Длина и расстояние Масса Меры объема сыпучих продуктов и продуктов питания Площадь Объем и единицы измерения в кулинарных рецептах Температура Давление, механическое напряжение, модуль Юнга Энергия и работа Мощность Сила Время Линейная скорость Плоский угол Тепловая эффективность и топливная экономичность Числа Единицы измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Угловая скорость и частота вращения Ускорение Угловое ускорение Плотность Удельный объем Момент инерции Момент силы Вращающий момент Удельная теплота сгорания (по массе) Плотность энергии и удельная теплота сгорания топлива (по объему) Разность температур Коэффициент теплового расширения Термическое сопротивление Удельная теплопроводность Удельная теплоёмкость Энергетическая экспозиция, мощность теплового излучения Плотность теплового потока Коэффициент теплоотдачи Объёмный расход Массовый расход Молярный расход Плотность потока массы Молярная концентрация Массовая концентрация в растворе Динамическая (абсолютная) вязкость Кинематическая вязкость Поверхностное натяжение Паропроницаемость Паропроницаемость, скорость переноса пара Уровень звука Чувствительность микрофонов Уровень звукового давления (SPL) Яркость Сила света Освещённость Разрешение в компьютерной графике Частота и длина волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Электрический заряд Линейная плотность заряда Поверхностная плотность заряда Объемная плотность заряда Электрический ток Линейная плотность тока Поверхностная плотность тока Напряжённость электрического поля Электростатический потенциал и напряжение Электрическое сопротивление Удельное электрическое сопротивление Электрическая проводимость Удельная электрическая проводимость Электрическая емкость Индуктивность Американский калибр проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Магнитодвижущая сила Напряженность магнитного поля Магнитный поток Магнитная индукция Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Радиоактивный распад Радиация. Экспозиционная доза Радиация. Поглощённая доза Десятичные приставки Передача данных Типографика и обработка изображений Единицы измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
| AWG | Диаметр провода дюймы | Диаметр провода мм | Площадь поперечного сечения проводника мм² | Сопротивление проводника Ом/1000 футов | Сопротивление проводника Ом/км | Максимальный ток Амперы |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 0000 (4/0) | 0,46 | 11,68 | 107,00 | 0,05 | 0,16 | 302,00 |
| 000 (3/0) | 0,41 | 10,40 | 85,00 | 0,06 | 0,20 | 239,00 |
| 00 (2/0) | 0,36 | 9,27 | 67,40 | 0,08 | 0,26 | 190,00 |
| 0 (1/0) | 0,32 | 8,25 | 53,50 | 0,10 | 0,32 | 150,00 |
| 1 | 0,29 | 7,35 | 42,40 | 0,12 | 0,41 | 119,00 |
| 2 | 0,26 | 6,54 | 33,60 | 0,16 | 0,51 | 94,00 |
| 3 | 0,23 | 5,83 | 26,70 | 0,20 | 0,65 | 75,00 |
| 4 | 0,20 | 5,19 | 21,20 | 0,25 | 0,82 | 60,00 |
| 5 | 0,18 | 4,62 | 16,80 | 0,31 | 1,03 | 47,00 |
| 6 | 0,16 | 4,11 | 13,30 | 0,40 | 1,30 | 37,00 |
| 7 | 0,14 | 3,67 | 10,50 | 0,50 | 1,63 | 30,00 |
| 8 | 0,13 | 3,26 | 8,37 | 0,63 | 2,06 | 24,00 |
| 9 | 0,11 | 2,91 | 6,63 | 0,79 | 2,60 | 19,00 |
| 10 | 0,10 | 2,59 | 5,26 | 1,00 | 3,28 | 15,00 |
| 11 | 0,09 | 2,30 | 4,17 | 1,26 | 4,13 | 12,00 |
| 12 | 0,08 | 2,05 | 3,31 | 1,59 | 5,21 | 9,30 |
| 13 | 0,07 | 1,83 | 2,62 | 2,00 | 6,57 | 7,40 |
| 14 | 0,06 | 1,63 | 2,08 | 2,53 | 8,28 | 5,90 |
| 15 | 0,06 | 1,45 | 1,65 | 3,18 | 10,44 | 4,70 |
| 16 | 0,05 | 1,29 | 1,31 | 4,02 | 13,17 | 3,70 |
| 17 | 0,05 | 1,15 | 1,04 | 5,06 | 16,61 | 2,90 |
| 18 | 0,04 | 1,02 | 0,82 | 6,39 | 20,94 | 2,30 |
| 19 | 0,04 | 0,91 | 0,65 | 8,05 | 26,41 | 1,80 |
| 20 | 0,03 | 0,81 | 0,52 | 10,15 | 33,29 | 1,50 |
| 21 | 0,03 | 0,72 | 0,41 | 12,80 | 41,98 | 1,20 |
| 22 | 0,03 | 0,65 | 0,33 | 16,14 | 52,94 | 0,92 |
| 23 | 0,02 | 0,57 | 0,26 | 20,36 | 66,78 | 0,73 |
| 24 | 0,02 | 0,51 | 0,20 | 25,67 | 84,20 | 0,58 |
| 25 | 0,02 | 0,45 | 0,16 | 32,37 | 106,17 | 0,46 |
| 26 | 0,02 | 0,40 | 0,13 | 40,81 | 133,86 | 0,36 |
| 27 | 0,01 | 0,36 | 0,10 | 51,47 | 168,82 | 0,29 |
| 28 | 0,01 | 0,32 | 0,08 | 64,90 | 212,87 | 0,23 |
| 29 | 0,01 | 0,29 | 0,06 | 81,83 | 268,40 | 0,18 |
| 30 | 0,01 | 0,25 | 0,05 | 103,20 | 338,50 | 0,14 |
| 31 | 0,01 | 0,23 | 0,04 | 130,10 | 426,73 | 0,11 |
| 32 | 0,01 | 0,20 | 0,03 | 164,10 | 538,25 | 0,09 |
| 33 | 0,01 | 0,18 | 0,03 | 206,90 | 678,63 | 0,07 |
| 34 | 0,01 | 0,16 | 0,02 | 260,90 | 855,75 | 0,06 |
| 35 | 0,01 | 0,14 | 0,02 | 329,00 | 1 079,00 | 0,04 |
| 36 | 0,00 | 0,13 | 0,01 | 414,80 | 1 360,00 | 0,04 |
| 37 | 0,00 | 0,11 | 0,01 | 523,10 | 1 715,00 | 0,03 |
| 38 | 0,00 | 0,10 | 0,01 | 659,60 | 2 163,00 | 0,02 |
| 39 | 0,00 | 0,09 | 0,01 | 831,80 | 2 728,00 | 0,02 |
| 40 | 0,00 | 0,08 | 0,00 | 1 049,00 | 3 440,00 | 0,01 |
Удельный расход топлива
Подробнее об американском калибре проводов
Общие сведения
Американский калибр проводов (AWG, от английского названия American wire gauge) - это система размеров проводов и проволоки. Существует несколько таких систем размеров, используемых в разных странах. Все размеры AWG приведены в таблице выше. Как и следует из названия этой системы, AWG в основном используется в Северной Америке. Размеры в AWG соответствуют площади поперечного сечения провода или проволоки.
Размеры
С уменьшением AWG, диаметр провода увеличивается. Почему так происходит - станет ясно, если познакомиться с производством проволоки. Тонкую проволоку изготавливают из толстой проволоки стандартного размера путем волочения до нужного размера. Диаметр такой проволоки часто бывает 9 мм или 0,35 дюйма. Во время этого процесса проволоку протягивают через специальные инструменты, воло́ки с отверстиями разного размера, которые называются волочильными глазками. Обжать толстую проволоку до очень маленького поперечного сечения в один проход - очень трудоемкий процесс, поэтому вместо этого ее пропускают через несколько волок с постепенно уменьшающимися глазками. Чем тоньше должна быть проволока, тем больше раз она пройдет через волоки. Размер AWG соответствует числу раз, которые проволока проходила через волоку в те времена, когда этот стандарт разрабатывался.
Изготовление проволоки
Волочильный глазок расширяется с одной стороны, и сужается с другой. Размер отверстия изменяется постепенно, и внутренняя часть глазка конусообразна. Волочильный стан, устройство для волочения, состоит из волок с разными волочильными глазками и механизма, который протягивает проволоку через волоку. В результате проволока становится тоньше и удлиняется. Обычно каждый проход через волоку уменьшает проволоку от 15% до 45%. Для этого угол наклона отверстия в глазке должен быть от 6° до 15°.
Во время волочения обычно используются твердая или жидкая смазки. Смазка может быть как на масляной основе, так и в виде особого твердого покрытия. Она не только обеспечивает получение законченной гладкой поверхности изделия, но и предотвращает преждевременный износ волок. Волочильные глазки делают из твердых материалов, например из технических алмазов (особенно для глазков маленького диаметра), или из карбида вольфрама.
В электротехнике
В электротехнике провода обычно используются для передачи электричества. Провода делают из проволоки. Они могут быть одножильными, то есть сделанными из одной проволоки или жилы, или многожильными. Поперечное сечение проводов влияет на их электрическое сопротивление и электропроводимость.
Сопротивление
Сопротивление - свойство материи препятствовать прохождению электрического тока. Чем сильнее сопротивление, тем труднее электрическому току проходить через эту материю. Тело, которое пропускает электрический ток, называется проводником. Сопротивление проводника зависит от свойств материала, из которого он изготовлен, от его длины и поперечного сечения. Сопротивление обратно пропорционально площади его поперечного сечения. То есть, когда все другие свойства двух проводников одинаковы, то проводник с большим поперечным сечением имеет меньшее сопротивление. Почему так происходит - легко понять, если представить аналогичную ситуацию с водой в трубах. Как и электрический ток, вода лучше течет по более широким трубам. Так как поперечное сечение уменьшается с увеличением номера AWG провода, то этот номер пропорционален сопротивлению, то есть провода с большим номером AWG имеют более высокое сопротивление. Чем выше сопротивление, тем меньше электропроводность провода. Электропроводность также зависит от других свойств проводника, включая максимальную температуру, которую может выдержать сам проводник и изоляция вокруг него.
Изоляция
Знать максимальную температуру очень важно, так как когда по проводам течет ток, они нагреваются. Провода изолируют по многим причинам, и одна из них - уменьшение тепла, которое передается от них в окружающую среду. Сама изоляция обычно сделана из пластмасс, а также других материалов, стойких к высоким температурам, например из бумаги или ткани, обработанных специальными материалами. Слишком высокие температуры могут повредить изоляцию.
Изготовление проводов и кабелей
Провода часто делают из меди, так как она хорошо проводит электричество. Широко применяется также алюминий. Серебро хорошо проводит ток, но этот металл дорогой и ломкий, поэтому его используют реже, хотя иногда провода покрывают серебром.
Одножильные либо многожильные провода используют в зависимости от того, какие свойства важны в той или иной ситуации. Например, одножильные провода - дешевле по сравнению с многожильными, но в то же время они быстрее ломаются. Поэтому их используют там, где провод мало изгибается. Например, в наушниках их использовать нельзя, так как эти провода подвержены частым изгибам. Размер AWG многожильного провода вычисляют, складывая площадь поперечного сечения всех проводов, из которого он состоит. Так как в этих вычислениях не учитывается расстояние между проводами, то размер AWG, полученный таким образом, меньше, чем фактический размер AWG, соответствующий площади поперечного сечения всего провода.
Высоковольтные кабели, по которым течет ток напряжением 1000 вольт или выше, сделаны с дополнительной изоляцией и защитной оболочкой. Толщина изоляции и оболочки зависит от того, под каким напряжением находятся провода. Защитную оболочку для высоковольтного кабеля вначале делали из стали, алюминия или свинца, а изоляцию для проводов внутри него - из резины, бумаги, или масла. Теперь изоляцию чаще всего делают из полимеров, например из полиэтилена. Кабели, которые прокладывают под землей, заключают в водонепроницаемую оболочку.
В рукоделии
Размер проволоки, используемой для рукоделия, измеряют в AWG, или по диаметру, в миллиметрах, дюймах, и других единицах. При покупке проволоки для украшений и для других видов рукоделия, особенно для работы с бусинами, бисером и камнями, необходимо проверить, какой размер вам требуется, так как этот размер зависит от того, какие вы используете бусины. Если вы работаете с бусинами разного диаметра, то нужно выбирать проволоку, которая подходит для самых маленьких бусин, например для бисера, драгоценных и полудрагоценных камней. На фотографиях в этой статье - примеры использования проволоки разных размеров в украшениях. Фотографии предоставлены Катериной Юри из онлайн магазина украшений Garnet Crystal Garden .
Проволока для украшений из бус
Большая часть бисера выпускается с отверстиями в 1 миллиметр или выше. Для работы с этим бисером удобно использовать размер проволоки AWG 22 или тоньше. Иногда бисер бывает меньшего диаметра и с меньшими отверстиями, как например японский бисер Miyuki или Toho. 22-й размер проволоки слишком велик для такого бисера, поэтому с ним используют 24-й размер или более тонкую проволоку.
Если вы часто работаете с проволокой разных размеров и не запомнили, какой размер подходит для того или иного бисера, то не выбрасывайте упаковку от бисера - на ней часто указан размер, по которому вы можете определить, какой размер проволоки вам лучше всего подходит. Размер бисера, как и размер проволоки AWG, увеличивается по мере того, как уменьшается диаметр бисера. Размеры записывают как 5° или 5/0. Размер 0° или 0/0 - самый большой размер, который приняли за точку отсчета размеров, когда разрабатывали стандарт маркировки размеров бисера.
Номер размера - число бусин, которые можно выложить в длину по отрезку определенного размера. Вначале этот отрезок был длиной в один дюйм, но сейчас его длина зависит от производителя, так же, как и диаметр бисера. Всегда лучше выбрать проволоку тоньше, если вы сомневаетесь, подойдет ли она для бисера, который вы выбрали. В основном размеры бисера соответствуют следующим размерам проволоки:
- 15-й размер - для бусин размером от 1° (6,5 миллиметров в диаметре) до 7° (2,9-4,0 миллиметров в диаметре);
- 18-й размер - для бусин размером от 8° (2,5-3,1 миллиметров) до 10° (2,0-2,3 миллиметров);
- 22-й размер - для бусин размером от 11° (1,7-2,1 миллиметров) до 13° (1,5-1,7 миллиметров);
- 24-й размер - для бусин размером от 14° (1,4-1,6 миллиметров) до 22° (0,9-1,02 миллиметров).
Для маленьких страз, например «кристаллов Swarovski» диаметром 4 миллиметра или меньше, подходит проволока 22-го или даже 24-го размера. 24-й размер часто используют для изготовления серёг и ожерелий, в которых бусины нанизаны на слегка изогнутую или прямую проволоку. Этот размер популярен, так как проволока довольно толстая и не ломается, но достаточно тонкая для элегантных и изысканных украшений. Дужки для серёг чаще всего делают из более толстой проволоки, от 18-го до 22-го размера. Некоторым неудобно в дужках из проволоки 18-го размера, так как они слишком толстые, поэтому для людей, чувствительных к толщине проволоки, лучше выбрать размеры 20 или 22.
При работе с драгоценными и полудрагоценными камнями необходимо знать, какой размер проволоки подходит к этим камням. Иногда отверстия в таких камнях меньше, чем в бисере, поэтому если вы сомневаетесь, какой размер вам нужен, лучше купить не 24-й, а 26-й.
Проволока для изготовления украшений
Украшения в технике плетения из проволоки были популярны еще в древности, и их до сих пор любят модницы и рукодельницы. Чтобы обернуть проволокой и украсить завитушками маленькие драгоценные или полудрагоценные камни, а также кабошоны из другого материала, часто используют проволоку 24-го размера или тоньше, так как трудно создать замысловатые узоры из более толстой проволоки. Для камней большего размера используют проволоку 18-го размера и толще. Обычно размер проволоки зависит от размера камня и дизайна (более или менее тонкого), но проволоку используют, равняясь на самые маленькие камни и бусины, и чем они меньше, тем выше размер AWG проволоки.
26-й размер и выше часто используют для прикрепления бусин к основанию, или для создания тонких переплетений и завитушек. Часто эта проволока используется в переплетениях, например в коронах и диадемах ручной работы. Для переплетения проволоку с нанизанной на нее бусиной перегибают и закручивают. Таким образом, бусина получается зафиксированной на основании этой конструкции. Потом эту проволоку изгибают до нужной формы и прикрепляют к основанию диадемы, короны или колье. Переплетенная таким образом проволока держит бусины и достаточно прочна при изгибах. Переплетение также придает изделию законченный вид и элегантность.
34-й размер часто используют для плетения из проволоки и работы крючком. Такая проволока настолько тонка, что часто не может держать форму сама по себе. Ее применяют в работах с переплетениями почти так же, как использовали бы в этом случае нить. Проволока держит форму лучше, чем нитки, и не рвется так быстро. Из нескольких таких проволок иногда скручивают более толстую - это придает изделию законченный вид. Эта проволока обычно не годится для того, чтобы подвешивать с ее помощью бусины к основному украшению, так как она, скорее всего, порвется.
Украшения из проволоки для танцевальных и карнавальных костюмов
Иногда проволока используется в танцевальных костюмах, аксессуарах и головных уборах. Проволоку обматывают специальным материалом, обычно тканью, и изгибают в нужную форму. После этого ее расшивают или расклеивают стразами, бисером, пайетками, бусами, и другими украшениями. Часто такие элементы используют на лифе, поясе или на туловище костюма, а также на головных уборах. Такой дизайн популярен у мастеров, создающих костюмы для танца живота и для бразильских карнавалов. Так как эти украшения носят во время танца, они должны выдерживать большие нагрузки, и часто их делают из очень толстой проволоки, размером AWG в 10, 6, или даже 4, в зависимости от дизайна костюма.
Кроме размера проволоки дизайнеры также учитывают другие ее свойства. Так, например, сечение (круглое, квадратное и другое), мягкость и цвет могут повлиять на стойкость к износу, гибкость, прочность и, конечно, красоту их творения.
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
Генератор постоянного тока представляет собой электрическую машину, преобразующую механическую энергию вращающего ее первичного двигателя в электрическую энергию постоянного тока, которую машина отдает потребителям. На фиг. 259 показан внешний вид генератора постоянного тока. На фиг. 260 дан продольный и поперечный разрезы машины постоянного тока. Генератор постоянного тока работает на принципе электромагнитной индукции. Поэтому основными частями генератора являются якорь с расположенной на нем обмоткой и электромагниты, создающие магнитное поле.
Билет 2 вопрос3 закон кулона -Сила взаимодействия между двумя точечными электрическими зарядами пропорциональна величинам этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Билет 3 1вопрос Электрическим током называется упорядоченное движение электрических зарядов. За направление электрического тока принято направление движения положительных зарядов. Электрический ток возникает в проводниках под действием электрического поля.
2 Явлением фотопроводимости называется увеличение электропроводности полупроводника под воздействием электромагнитного излучения.При освещении полупроводника в нем происходит генерация электронно-дырочных пар за счет переброса электронов из валентной зоны в зону проводимости. Вследствие этого проводимость полупроводника возрастает на величину
Билет 4 1вопрос Количественной мерой электрического тока служит сила тока I скалярная физи╜ческая величина, определяемая электрическим зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника в единицу времени:
Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным . Для постоянного тока
2 вопрос Полупроводниками являются вещества, занимающие по величине удельной проводимости промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Эти вещества обладают как свойствами проводника, так и свойствами диэлектрика. Вместе с тем они обладают рядом специфических свойств, резко отличающих их от проводников и диэлектриков, основным из которых является сильная зависимость удельной проводимости от воэдействия внешних факторов (температуры, света, электрического поля и др.)
Билет 5 1вопрос Электрической проводимостью называется способность материала пропускать через себя электрический ток.
Так как проводимость есть величина, обратная сопротивлению, то и выражается она как 1/R,обозначается проводимость латинской буквой g.
Влияние материала проводника, его размеров и окружающей температуры на величину электрического сопротивления
Сопротивление различных проводников зависит от материала, из которого они изготовлены. Для характеристики электрического сопротивления различных материалов введено понятие так называемого удельного сопротивления.
У
дельным
сопротивлением
называется сопротивление проводника
длиной 1 м и площадью поперечного сечения
1 мм2. Удельное сопротивление обозначается
буквой греческого алфавита р. Каждый
материал, из которого изготовляется
проводник, обладает своим удельным
сопротивлением.
Например, удельное сопротивление меди равно 0,0175, т. е. медный проводник длиной 1 м и сечением 1 мм2 обладает сопротивлением 0,0175 ом. Удельное сопротивление алюминия равно 0,029, удельное сопротивление железа - 0,135, удельное сопротивление константана - 0,48, удельное сопротивление нихрома - 1-1,1.
Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, т. е. чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление.
Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, т. е. чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше.
Чтобы лучше понять эту зависимость, представьте себе две пары сообщающихся сосудов, причем у одной пары сосудов соединяющая трубка тонкая, а у другой - толстая. Ясно, что при заполнении водой одного из сосудов (каждой пары) переход ее в другой сосуд по толстой трубке произойдет гораздо быстрее, чем по тонкой, т. е. толстая трубка окажет меньшее сопротивление течению воды. Точно так же и электрическому току легче пройти по толстому проводнику, чем по тонкому, т. е. первый оказывает ему меньшее сопротивление, чем второй.
Электрическое сопротивление проводника равно удельному сопротивлению материала, из которого этот проводник сделан, умноженному на длину проводника и деленному на площадь площадь поперечного сечения проводника :
где - R - сопротивление проводника, ом, l - длина в проводника в м, S - площадь поперечного сечения проводника, мм 2 .
Площадь поперечного сечения круглого проводника вычисляется по формуле:
где π - постоянная величина, равная 3,14; d - диаметр проводника.
А так определяется длина проводника:
Эта формула дает возможность определить длину проводника, его сечение и удельное сопротивление, если известны остальные величины, входящие в формулу.
Если же необходимо определить площадь поперечного сечения проводника, то формулу приводят к следующему виду:
Преобразуя ту же формулу и решив равенство относительно р, найдем удельное сопротивление проводника:
Последней формулой приходится пользоваться в тех случаях, когда известны сопротивление и размеры проводника, а его материал неизвестен и к тому же трудно определим по внешнему виду. Для этого надо определить удельное сопротивление проводника и, пользуясь таблицей, найти материал, обладающий таким удельным сопротивлением.
Еще одной причиной, влияющей на сопротивление проводников, является температура .
Установлено, что с повышением температуры сопротивление металлических проводников возрастает, а с понижением уменьшается. Это увеличение или уменьшение сопротивления для проводников из чистых металлов почти одинаково и в среднем равно 0,4% на 1°C. Сопротивление жидких проводников и угля с увеличением температуры уменьшается.
Э
лектронная
теория строения вещества дает следующее
объяснение увеличению сопротивления
металлических проводников с повышением
температуры. При нагревании проводник
получает тепловую энергию, которая
неизбежно передается всем атомам
вещества, в результате чего возрастает
интенсивность их движения. Возросшее
движение атомов создает большее
сопротивление направленному движению
свободных электронов, отчего и возрастает
сопротивление проводника. С понижением
же температуры создаются лучшие условия
для направленного движения электронов,
и сопротивление проводника уменьшается.
Этим объясняется интересное явление -сверхпроводимость
металлов
.
Сверхпроводимость , т. е. уменьшение сопротивления металлов до нуля, наступает при огромной отрицательной температуре -273° C, называемой абсолютным нулем. При температуре абсолютного нуля атомы металла как бы застывают на месте, совершенно не препятствуя движению электронов.
2 Интегра́льная (микро )схе́ма (ИС ,ИМС ,м/сх ,англ. integrated circuit , IC , microcircuit ),чип ,микрочи́п (англ. microchip , silicon chip , chip - тонкая пластинка - первоначально термин относился к пластинкекристалла микросхемы ) -микроэлектронное устройство -электронная схема произвольной сложности (кристалл), изготовленная наполупроводниковой подложке (пластине или плёнке) ипомещённая внеразборный корпус, или без такового , в случае вхождения в составмикросборки .
На сегодняшний день бо́льшая часть микросхем изготавливается в корпусах для поверхностного монтажа .
Часто под интегральной схемой (ИС) понимают собственно кристалл или плёнку с электронной схемой, а подмикросхемой (МС,чипом ) - ИС, заключённую в корпус. В то же время выражениечип -компоненты означает «компоненты для поверхностного монтажа » (в отличие от компонентов для пайки в отверстия на плате).
Билет 6 1вопрос
Источник ЭДС (идеальный источник напряжения ) -двухполюсник ,напряжение на зажимах которого постоянно (не зависит от тока в цепи). Напряжение может быть задано как константа, как функция времени, либо как внешнее управляющее воздействие.
В простейшем случае напряжение определено как константа, то есть напряжение источника ЭДС постоянно.
2вопрос По назначению различают усилители напряжения, тока и мощности, по виду нагрузки - резисторные ,резонансные ,трансформаторные ,дроссельные и т. д. В зависимости от области рабочих частот усилители бывают,низкой (звуковой ) частоты (от 20…30 Гц до 20 кГц),высокой (свыше 100 кГц) ипостоянного тока , предназначенные для усиления постоянных и медленно изменяющихся напряжений и токов.
Билет 7 1вопрос Тема называется: Полный закон Ома для полной цепи. В ней хотелось бы показать не только формулу этого великого закона, но и пояснить его суть. И так, закон Ома представляет собой формулу, которая показывает зависимость основных характеристик электрической цепи, а именно: напряжения (электродвижущей силы), электрического тока (потока заряженных частиц) и сопротивления (противодействие течению электронов в твёрдом проводнике).
Д
ля
лучшего понимания закона Ома, вначале
давайте чётче определимся с понятием:
«электрическая цепь
».
Говоря простыми словами, электрическая
цепь представляет собой тот путь в
электрической схеме, по которому
протекают заряды (провода, электро - и
радио - элементы, устройства и прочее).
Электрическая цепь, естественно,
начинается с источника электропитания.
Электрические заряды представляют
собой избыток электронов, что под
действием внутренних факторов
(электромагнитное поле, химические
процессы, фотонные явления и т.д.)
стремятся перейти на противоположную
клемму этого источника электропитания.
Упрощенно выражаясь, силой стремления заряженных частиц перейти на противоположную сторону источника будет являться напряжение. Количество заряженных частиц (их поток), которое будет течь в электрической цепи - это электрический ток. А различные факторы, что создают преграды внутри проводников для потока заряженных частиц, препятствуя их движению, естественно будет сопротивлением. Кроме сопротивления общей внешней цепи существует и внутреннее сопротивление самого источника электропитания. Его также следует при необходимости учитывать в расчётах. Между этими электрическими характеристиками существует определённая, прямолинейная зависимость, которая и показана в законе Ома:
I=U/r+R , из которой можно вывести:U=I*(R+r); R+r=U/I; r=U/I-R
I - ток в электрической цепи (Амперы)
U - Напряжение (Вольты)
R - Сопротивление цепи (Омы)
r - внутреннее сопротивление источника питания (Омы)
Полный закон Ома для полной цепи звучит так: сила тока в электрической цепи будет прямо пропорциональна напряжению приложенному к этой цепи, и обратно пропорциональна сумме внутреннего сопротивления источника электропитания и общему сопротивлению всей цепи.
П
ри
помощи полного закона Ома для полной
цепи можно вычислить общие значения
напряжения на клеммах источника
электропитания, общий ток (потребляемый
этой цепью) и суммарное сопротивление
всей цепи. А что же делать, если нам
необходимо узнать эти основные
электрические характеристики в
определённых частях цепи? Применить
этот закон к конкретной части цепи
(выбросив из формулы внутреннее
сопротивление источника электропитания):I=U/R
Любую электрическую схему (любой сложности) можно представить в виде простых путей, по которым перемещаются электроны. Взяв любой такой участок и определив его двумя точками, к нему смело можно применять закон Ома. На этих точках будет своё падение напряжения, своё внутреннее сопротивление и свой ток. Зная значения любых двух характеристик, по закону Ома всегда можно вычислить третье.
Выше мы рассматривали закон Ома для постоянного тока. А какой вид примет формула для переменного тока? Прежде чем её привести, давайте охарактеризуем этот самый переменный ток. Это движение заряженных частиц, которое периодически изменяется в направлении и значении. В отличие от постоянного тока, переменному свойственно наличие дополнительных факторов, которые порождают ещё один вид сопротивления. Такое сопротивление называется реактивным (обычное сопротивление проводников является активным). Реактивное сопротивление свойственно емкостям (конденсаторам) и индуктивностям (катушкам).
2вопрос Преобразователи, стабилизаторы напряжения и ряд других элементов не являются обязательными для всех источников питания. В зависимости от требований, предъявляемых к источникам питанию, эти узлы могут присутствовать в схеме, а могут и отсутствовать. Однако процесс выпрямления переменного напряжения будет присутствовать всегда, а значит будут присутствовать и связанные с ним проблемы сглаживания пульсаций напряжения. Эти две операции неразрывно связаны друг с другом и в конечном итоге определяют требования, предъявляемые к силовому трансформатору, а поэтому они являются основополагающими для всего дальнейшего процесса проектирования блока питания. Так как в блоке питания требуется выпрямлять синусоидальное напряжение, создаваемое на вторичных обмотках силового трансформатора, необходимо стремиться к максимальной эффективности использования трансформатора, поэтому следует рассматривать вариант только двухполупериодного выпрямления. Однополупериодное выпрямление не только менее эффективно (так как при этом используется только одна полуволна из полного периода синусоидального сигнала), но также возникает постоянная составляющая тока, протекающего в трансформаторе, а даже небольшие величины постоянного тока, протекающего в обмотках трансформатора, могут привести к намагничиванию и даже к насыщению его сердечника. При насыщении материала сердечника возникают дополнительные потери и поток рассеяния, который может индуцировать токи фоновых помех в ближайших к трансформатору цепях схемы. Более того, при насыщении сердечника, на элементах трансформатора может выделяться повышенная тепловая энергия, вплоть до разрушения его конструкции.
Билет8 1вопрос Первый закон Кирхгофа является следствием принципа непрерывности электрического тока, в соответствии с которым суммарный поток зарядов через любую замкнутую поверхность равен нулю, т.е. количество зарядов выходящих через эту поверхность должно быть равно количеству входящих зарядов. Основание этого принципа очевидно, т.к. при нарушении его электрические заряды внутри поверхности должны были бы либо исчезать, либо возникать без видимых причин.
2вопрос Принцип действия трансформатора. Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. Простейший трансформатор состоит из стального магнитопровода 2 (рис. 212) и двух расположенных на нем обмоток 1 и 3. Обмотки выполнены из изолированного провода и электрически не связаны. К одной из обмоток подается электрическая энергия от источника переменного тока. Эту обмотку называютпервичной. К другой обмотке, называемойвторичной , подключают потребители (непосредственно или через выпрямитель).
9билет 1вопрос Второй закон Кирхгофа (Закон напряжений Кирхгофа, ЗНК) гласит, что алгебраическая сумма паденийнапряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической суммеЭДС , действующих вдоль этого же контура. Если в контуре нет ЭДС, то суммарное падение напряжений равно нулю:
Рабочий режим - это работа трансформатора при подключенных потребителях или под нагрузкой (под нагрузкой понимается ток вторичной цепи - чем он больше, тем больше нагрузка). К трансформатору подключаются различного рода потребители: электрические двигатели, освещение и т. п.
10билет 1 вопрос
Схема состоит из двух параллельно
включённых блоков, один из них состоит
из последовательно включённых резисторов
и,
общим сопротивлением,
другой из резистора,
общая проводимость будет равна
,
то есть общее сопротивление
.
Для расчёта таких цепей из резисторов, которые нельзя разбить на блоки последовательно или параллельно соединённые между собой, применяют правила Кирхгофа . Иногда для упрощения расчётов бывает полезно использоватьпреобразование треугольник-звезда и применять принципы симметрии.
2вопрос Коэффициент трансформации трансформатора - это величина, выражающая масштабирующую (преобразовательную) характеристику трансформатора относительно какого-нибудь параметра электрической цепи (напряжения, тока, сопротивления и т.д.).
Билет11 1вопрос Основу химических источников тока составляют два электрода (анод , содержащийокислитель , икатод , содержащийвосстановитель ), контактирующих сэлектролитом . Между электродами устанавливается разность потенциалов -электродвижущая сила , соответствующая свободной энергииокислительно-восстановительной реакции . Действие химических источников тока основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно-разделённых процессов: на катоде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят, создавая разрядный ток, по внешней цепи к аноду, где они участвуют в реакции восстановления окислителя.
2вопрос Измерительный трансформатор -электрический трансформатор для контролянапряжения ,тока илифазы сигнала первичной цепи. Измерительный трансформатор рассчитывается таким образом чтобы оказывать минимальное влияние на измеряемую (первичную) цепь; минимизировать искажения пропорции ифазы измеряемого сигнала в измерительной (вторичной) цепи.
12билет 1 вопрос Магни́тная инду́кция -векторная величина, являющаяся силовой характеристикоймагнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства. Определяет, с какойсилой магнитное поле действует назаряд , движущийся со скоростью.
Более конкретно, - это такой вектор, чтосила Лоренца , действующая со стороны магнитного поля на заряд, движущийся со скоростью, равна
где косым крестом обозначено векторное произведение , α - угол между векторами скорости и магнитной индукции (направление вектораперпендикулярно им обоим и направлено поправилу буравчика ).
Также магнитная индукция может быть определена как отношение максимального механическогомомента сил , действующих на рамку стоком , помещенную в однородное поле, к произведениюсилы тока в рамке на еёплощадь .
Является основной фундаментальной характеристикой магнитного поля, аналогичной вектору напряжённости электрического поля .
В системе СГС магнитная индукция поля измеряется вгауссах (Гс), в системеСИ - втеслах (Тл)
1 Тл = 10 4 Гс
Воп Наиболее существенным признаком для классификации электроизмерительной аппаратуры является измеряемая или воспроизводимая физическая величина, в соответствии с этим приборы подразделяются на ряд видов:
амперметры - для измерениясилы электрического тока ;
вольтметры - для измеренияэлектрического напряжения ;
омметры - для измерения;
мультиметры
частотомеры - для измерениячастоты
магазины сопротивлений сопротивлений ;
ваттметры и варметры - для измерения;
электрические счётчики - для измерения потреблённойэлектроэнергии
и множество других видов
13билет 1вопрос Наиболее существенным признаком для классификации электроизмерительной аппаратуры является измеряемая или воспроизводимая физическая величина, в соответствии с этим приборы подразделяются на ряд видов:
амперметры - для измерениясилы электрического тока ;
вольтметры - для измеренияэлектрического напряжения ;
омметры - для измеренияэлектрического сопротивления ;
мультиметры (иначе тестеры, авометры) - комбинированные приборы
частотомеры - для измерениячастоты колебаний электрического тока;
магазины сопротивлений - для воспроизведения заданныхсопротивлений ;
ваттметры и варметры - для измерениямощности электрического тока ;
электрические счётчики - для измерения потреблённойэлектроэнергии
и множество других видов
2вопрос Принцип работы основан на взаимодействии тока, протекающего по обмотке подвижной катушки, с магнитным полем постоянного магнита.
Основные детали: постоянный магнит и подвижная катушка(рамка), по которой проходит ток, пружины.
При прохождении тока через рамку возникает вращающий момент, под действием которого подвижная часть прибора поворачивается вокруг своей оси на некоторый угол φ .
Вращающий момент приборов магнитоэлектрической системы прямо пропорционален силе тока:
M вр. = k 1 · I ,
где: k 1 = B · S · n ,B – магнитная индукция поля постоянного магнита,S – площадь катушки,n – число витков катушки.
Противодействующий момент создается спиральными пружинами и пропорционален углу поворота рамки:
M пр. = k 2 · φ ,
где k 2 - коэффициент, характеризующий упругие свойства пружины.
При равновесии подвижной части прибора вращающий момент равен противодействующему. Из этого условия равновесия для приборов магнитоэлектрической системы φ ∼I , и поэтому их шкалы равномерны.
Поворачиваясь, катушка отклоняет стрелку прибора. Магнитоэлектрические приборы служат только для измерения постоянного тока и напряжения, так как направление поворота рамки зависит от направления тока в ней. Если по катушке пропустить переменный ток частотой 50 Гц, то направление вращающего момента станет меняться сто раз в секунду, подвижная часть не будет успевать за током и стрелка не отклонится. Приборы данной системы пригодны для использования в цепях постоянного тока.
Билет 14 1вопрос Электромагнитная индукция - явление возникновенияэлектрического тока в замкнутом контуре при изменениимагнитного потока , проходящего через него.
2вопрос Автотрансформа́тор - варианттрансформатора , в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только магнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разныенапряжения .
Билет 15 1вопрос Ток I, текущий в любом контуре, создает магнитный поток Ф, пронизывающий этот же контур. При изменении I будет изменяться Ф. Следовательно, в контуре будет наводиться ЭДС индукции.
2вопрос Погрешность измерения -оценка отклоненияизмеренного значениявеличины от её истинного значения. Погрешность измерения являетсяхарактеристикой (мерой)точности измерения.
Билет16 1вопрос Основное, что нужно знать каждому электрику - то, что используется два вида электрического тока - постоянный и переменный ток . Самая популярная сегодня во всем мире - трехфазная система тока, который время от времени переходит от положительной к отрицательной полярности и наоборот, причем меняется не только его направление, но и величина. Трехфазная система состоит из трех цепей, называемых фазами. Они сдвинуты по фазе на одну треть относительно друг друга. Для простоты такую систему принято просто называть трехфазным током.
2вопрос Асинхронный электродвигатель имеет две основные части – статор и ротор. Статором называется неподвижная часть машины. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Вращающаяся часть машины называется ротором , в пазах его тоже уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Отдельные листы стали изолируются один от другого слоем лака. Воздушный зазор между статором и ротором делается как можно меньше (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).
17билет 1 вопрос
Сопротивление, включенное в цепь переменного тока, в котором происходит превращение электрической энергии в полезную работу или в тепловую энергию, называется активным сопротивлением .
К активным сопротивлениям при промышленной частоте (50 гц) относятся, например, электрические лампы накаливания и электронагревательные устройства.
Вопрос2 Принцип действия синхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля якоря и магнитного поля полюсов индуктора. Обычно якорь расположен на статоре, а индуктор - на роторе. В мощных двигателях в качестве полюсов используются электромагниты (ток на ротор подаётся через скользящий контакт щетка - кольцо), в маломощных - постоянные магниты. Существуетобращённая конструкция двигателей, в которой якорь расположен на роторе, а индуктор - на статоре (в устаревших двигателях, а также в современных криогенных синхронных машинах, в которых в обмотках возбуждения используютсясверхпроводники .)
Билет18 вопрос1
Любая проволочная катушка, включенная в цепь переменного тока, обладает активным сопротивлением, зависящим от материала, Длины и сечения проволоки , и индуктивным сопротивлением, которое зависит от индуктивности катушки и частоты переменного тока, протекающего по ней (Х L =ωL=2π fL ). Такую катушку можно рассматривать как приемник энергии, в котором активное и индуктивное сопротивления соединены последовательно.
Сила тока
(если ).
Плотность тока
где S - площадь поперечного сечения проводника.
Плотность тока в проводнике
где -скорость упорядоченного движения зарядов в проводнике, n - концентрация зарядов, e - элементарный заряд.
Зависимость сопротивления от параметров проводника
где l - длина проводника, S - площадь поперечного сечения проводника, - удельное сопротивление, - удельная проводимость.
Зависимость удельного сопротивления от температуры
,
где - температурный коэффициент сопротивления, - удельное сопротивление при .
Сопротивление при последовательном (а) и параллельном (б) соединении проводников
где - сопротивление го проводника, n – число проводников.
Закон Ома:
для однородного участка цепи
,
для неоднородного участка цепи
,
для замкнутой цепи
где U - напряжение на однородном участке цепи, - разность потенциалов на концах участка цепи, - ЭДС источника, r - внутреннее сопротивление источника тока.
Сила тока короткого замыкания
Работа тока за время t
Мощность тока
Закон Джоуля-Ленца (количество теплоты, выделяемой при прохождении тока через проводник)
Мощность источника тока
Коэффициент полезного действия источника тока
.
Правила Кирхгофа
1) - для узлов;
2) 
- для контуров,
где - алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в узле, - алгебраическая сумма ЭДС в контуре.
2.1.
На концах медного провода длиной 5 м поддерживается напряжение 1 В. Определить плотность тока в проводе (удельное сопротивление меди 
).
А. 
B. 
С. D. 
2.2. Резистор сопротивлением 5 Ом, вольтметр и источник тока соединены параллельно. Вольтметр показывает напряжение 10 В. Если заменить резистор другим с сопротивлением 12 Ом, то вольтметр покажет напряжение 12 В. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока. Током через вольтметр пренебречь.
A. B.
С. D.
2.3. Определить силу тока в цепи, состоящей из двух элементов с ЭДС, равными 1,6 В и 1,2 В и внутренними сопротивлениями 0,6 Ом и 0,4 Ом соответственно, соединённых одноимёнными полюсами.
А. B. C. D.
2.4. Гальванический элемент даёт на внешнее сопротивление 0,5 Ом силу тока 0,2 А. Если внешнее сопротивление заменить на 0,8 Ом, то ток в цепи 0,15 А. Определить силу тока короткого замыкания.
А. B. С. D.
2.5. К источнику тока с ЭДС 12 В присоединена нагрузка. Напряжение на клеммах источника 8 В. Определить КПД источника тока.
А. B. С. D.
2.6. Внешняя цепь источника тока потребляет мощность 0,75 Вт. Определить силу тока в цепи, если ЭДС источника 2В и внутреннее сопротивление 1 Ом.
А. В. С. D.
2.7. Источник тока с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 1 Ом подключён к нагрузке сопротивлением 9 Ом. Найти: 1) силу тока в цепи, 2) мощность, выделяемую во внешней части цепи, 3) мощность, теряемую в источнике тока, 4) полную мощность источника тока, 5) КПД источника тока.
2.8. Обмотка электрического кипятильника имеет две секции. Если включена одна секция, вода закипает через 10 мин, если другая, то через 20 мин. Через сколько минут закипит вода, если обе секции включить: а) последовательно; б) параллельно? Напряжение на зажимах кипятильника и КПД установки считать во всех случаях одинаковыми.
А. [а) 30 мин, б) 6,67 мин] В. [а) 6,67 мин; б) 30 мин]
С. [а) 10 мин; б) 20 мин] D. [а) 20 мин; б) 10 мин]
2.9. Амперметр сопротивлением 0,18 Ом предназначен для измерения силы тока до 10 А. Какое сопротивление надо взять и как его включить, чтобы этим амперметром можно было измерять силу тока до 100 А?
А. В.
С. D.
2.10. Вольтметр сопротивлением 2000 Ом предназначен для измерения напряжения до 30 В. Какое сопротивление надо взять и как его включить, чтобы этим вольтметром можно было измерять напряжение до 75 В?
А. В.
С. D.
2.11 .* Ток в проводнике сопротивлением 100 Ом равномерно нарастает от 0 до 10 А в течение 30 с. Чему равно количество теплоты, выделившееся за это время в проводнике?
А. В. С. D.
2.12.* Ток в проводнике сопротивлением 12 Ом равномерно убывает от 5 А до 0 в течение 10 с. Какое количество теплоты выделяется в проводнике за это время?
А. В. С. D.
2.13.* По проводнику сопротивлением 3 Ом течёт равномерно возрастающий ток. Количество теплоты, выделившееся в проводнике за 8 с, равно 200 Дж. Определить заряд, протекший за это время по проводнику. В начальный момент времени ток был равен нулю.
А. В. С. D.
2.14.* Ток в проводнике сопротивлением 15 Ом равномерно возрастает от 0 до некоторого максимума в течение 5 с. За это время в проводнике выделилось количество теплоты 10 кДж. Найти среднее значение силы тока в проводнике за этот промежуток времени.
А. В. С. D.
2.15.* Ток в проводнике равномерно увеличивается от 0 до некоторого максимального значения в течение 10 с. За это время в проводнике выделилось количество теплоты 1 кДж. Определить скорость нарастания тока в проводнике, если сопротивление его 3 Ом.
А. В. С. D.
2.16. На рис. 2.1 = = , R 1 = 48 Ом, R 2 = 24 Ом, падение напряжения U 2 на сопротивлении R 2 равно 12 В. Пренебрегая внутренним сопротивлением элементов, определить силу тока во всех участках цепи и сопротивление R 3 .
 |
|
Рис. 2.1 Рис. 2.2 Рис. 2.3
2.17. На рис. 2.2 =2В, R 1 = 60 Ом, R 2 = 40 Ом, R 3 =R 4 = 20 Ом, R G = 100 Ом. Определить силу тока I G через гальванометр.
2.18. Найти силу тока в отдельных ветвях мостика Уитстона (рис. 2.2) при условии, что сила тока, идущего через гальванометр, равна нулю. ЭДС источника 2В, R 1 = 30 Ом, R 2 = 45 Ом, R 3 = 200 Ом. Внутренним сопротивлением источника пренебречь.
2.19. На рис. 2.3 =10 В, = 20 В, = 40 В, а сопротивления R 1 =R 2 =R 3 = 10 Ом. Определить силу токов через сопротивления (I ) и через источники (). Внутренним сопротивлением источников пренебречь. [I 1 =1A, I 2 =3A, I 3 =2A, =2A, =0, =3A]
2.20. На рис. 2.4 = 2,1 В, = 1,9 В, R 1 =45 Ом, R 2 = 10 Ом, R 3 = 10 Ом. Найти силу тока во всех участках цепи. Внутренним сопротивлением элементов пренебречь.
Рис. 2.4 Рис. 2.5 Рис. 2.6
2.21. На рис. 2.5 сопротивления вольтметров равны R 1 =3000 Ом и R 2 =2000 Ом; R 3 =3000 Ом, R 4 =2000 Ом; =200 В. Найти показания вольтметров в случаях: а) ключ К разомкнут, б) ключ К замкнут. Внутренним сопротивлением источника пренебречь. [а)U 1 =120 В, U 2 =80 В, б)U 1 =U 2 =100 В]
2.22. На рис. 2.6 = =1,5 В, внутренние сопротивления источников r 1 =r 2 =0,5 Ом, R 1 =R 2 = 2 Ом, R 3 = 1 Ом. Сопротивление миллиамперметра 3 Ом. Найти показание миллиамперметра.
2.23.
На рис. 2.7 = = 110 В, R 1 =R 2 = 200 Ом, сопротивление вольтметра 1000 В. Найти показание вольтметра. Внутренним сопротивлением источников пренебречь.
Рис. 2.7 Рис. 2.8 Рис. 2.9
2.24. На рис. 2.8 = = 2В, внутренние сопротивления источников равны 0,5 Ом, R 1 = 0,5 Ом, R 2 = 1,5 Ом. Найти силу тока во всех участках цепи.
2.25. На рис. 2.9 = = 100 В, R 1 = 20 Ом, R 2 = 10 Ом, R 3 = 40 Ом, R 4 = 30 Ом. Найти показание амперметра. Внутренним сопротивлением источников и амперметра пренебречь.
2.26. Какую силу тока показывает амперметр на рис. 2.10, сопротивление которого R A =500 Ом, если = 1 В, = 2 В, R 3 =1500 Ом и падение напряжения на сопротивлении R 2 равно 1 В. Внутренним сопротивлением источников пренебречь.
2.27. На рис. 2.11 =1.5 В, =1,6 В, R 1 =1 кОм, R 2 =2 кОм. Определить показания вольтметра, если его сопротивление R V =2 кОм. Сопротивлением источников пренебречь.
 |
|||||||||
|
|||||||||
|
|||||||||
|
|||||||||
Рис. 2.10 Рис. 2.11 Рис. 2.12
2.28. На рис. 2.12 сопротивления R 1 = 5Ом, R 2 = 6 Ом, R 3 = 3 Ом. Найти показание амперметра, если вольтметр показывает 2,1 В. Сопротивлением источника и амперметра пренебречь.
2.29 . Определить ЭДС источника в схеме на рис. 2.13, если сила тока, текущего через него, равна 0,9 А, внутреннее сопротивление источника 0,4 Ом. R 1 =30 Ом, R 2 =24 Ом, R 3 =50 Ом, R 4 =40 Ом, R 5 =60 Ом.
2.30. Найти показания амперметра в схеме на рис. 2.14, если ЭДС равна 19,8 В, внутреннее сопротивление 0,4 Ом, R 1 =30 Ом, R 2 =24 Ом, R 3 =50 Ом, R 4 =40 Ом, R 5 =60 Ом.
 |
Рис. 2.13 Рис. 2.14 Рис. 2.15
2.31 . Найти величины всех сопротивлений в схеме на рис. 2.15, если через сопротивление R 1 течёт ток 0,4 мкА, через сопротивление R 2 ток 0,7 мкА, через сопротивление R 3 – 1,1 мкА, через сопротивление R 4 ток не течёт. Внутренним сопротивлением элементов пренебречь. E 1 =1,5 В; E 2 =1,8 В.
Рис. 2.16 Рис. 2.17 Рис. 2.18
2.32. Определить E 1 и E 2 в схеме на рис. 2.16, если R 1 =R 4 =2 Ом, R 2 =R 3 = 4 Ом. Ток, текущий через сопротивление R 3 равен 1А, а через сопротивление R 2 ток не течёт. Внутренние сопротивления элементов r 1 =r 2 =0,5 Ом.
2.33. Определить силу тока во всех участках цепи в схеме на рис. 2.17, если E 1 =11 В, E 2 =4 В, E 3 =6 В, R 1 =5 Ом, R 2 =10 Ом, R 3 =2 Ом. Внутренние сопротивления источников r 1 =r 2 =r 3 =0,5 Ом.
2.34. В схеме на рис. 2.18 R 1 =1 Ом, R 2 =2 Ом, R 3 =3 Ом, сила тока через источник равна 2А, разность потенциалов между точками 1 и 2 равна 2 В. Найти сопротивление R 4 .
Электомагнетизм
Основные формулы
Магнитная индукция связана с напряженностью магнитного поля соотношением
где 
- магнитная постоянная,
Магнитная проницаемость изотропной среды.
Принцип суперпозиции магнитных полей
где - магнитная индукция, создаваемая каждым током или движущимся зарядом в отдельности.
Магнитная индукция поля, создаваемая бесконечно длинным прямолинейным проводником с током,
где - расстояние от проводника с током до точки, в которой определяется магнитная индукция.
Магнитная индукция поля, создаваемого прямолинейным проводником с током конечной длины
,
где - углы между элементом тока и радиус-вектором, проведенным из рассматриваемой точки к концам проводника.
Магнитная индукция поля в центре кругового проводника с током
где - радиус кругового витка.
Магнитная индукция поля на оси кругового проводника с током
,
где - радиус кругового витка, - расстояние от центра витка до точки, в которой определяется магнитная индукция.
Магнитная индукция поля внутри тороида и бесконечно длинного соленоида
где - число витков на единицу длины соленоида (тороида).
Магнитная индукция поля на оси соленоида конечной длины
,
где - углы между осью катушки и радиус-вектором, проведенным из данной точки к концам катушки.
Сила Ампера, действующая на элемент проводника с током в магнитном поле,
где - угол между направлениями тока и магнитной индукции поля.
Магнитный момент контура с током
где - площадь контура,
Единичный вектор нормали (положительный) к плоскости контура.
Вращающий момент, действующий на контур с током, помещенный в однородное магнитное поле,
,
где - угол между направлением нормали к плоскости контура и магнитной индукцией поля.
Сила взаимодействия между двумя прямолинейными параллельными проводниками с токами и
,
где - длина проводника, - расстояние между ними.
Магнитный поток через площадку
где , - угол между направлением вектора магнитной индукции и нормалью к площадке .
Магнитный поток неоднородного поля через произвольную поверхность
где интегрирование ведется по всей поверхности.
Магнитный поток однородного поля через плоскую поверхность
Работа перемещения проводника с током в магнитном поле
где - поток магнитной индукции, пересеченный проводником при его движении.
Сила Лоренца, действующая на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле,
где - заряд частицы, - скорость частицы, - угол между направлениями скорости частицы и магнитной индукции поля.
Э.Д.С. индукции
Разность потенциалов на концах проводника, движущегося в магнитном поле,
где - скорость движения проводника, - длина проводника, - угол между направлениями скорости движения проводника и магнитной индукцией поля.
Э.Д.С. самоиндукции
где - индуктивность контура.
Индуктивность соленоида
,
где - площадь поперечного сечения соленоида, - длина соленоида, - полное число витков.
Энергия магнитного поля контура с током
Объемная плотность энергии магнитного поля
.
3.1.
На рис. 3.1 изображено сечение двух прямолинейных бесконечно длинных проводников с током. Расстояние АС между проводниками равно 10 см, I 1 =20 А, I 2 = 30 А. Найти магнитную индукцию поля, вызванного токами I 1 и I 2 в точках М 1 , М 2 и М 3 . Расстояния М 1 А=2 см, АМ 2 =4 см и СМ 3 =3 см.
А. В.
С. D.
3.2. Решить предыдущую задачу при условии, что токи текут в одном
направлении.
А. В.
С. D.
3.3. Два прямолинейных бесконечно длинных проводника расположены перпендикулярно друг к другу и находятся в одной плоскости (рис. 3.2). Найти магнитную индукцию поля в точках М 1 и М 2 , если I 1 =2 А и I 2 =3 А. Расстояния АМ 1 =АМ 2 = 1 см, DМ 1 =СМ 2 =2 см.
 |  |
||
Рис. 3.2 Рис. 3.3
А. В.
С. D.
3.4. Два прямолинейных бесконечно длинных проводника расположены перпендикулярно друг к другу и находятся во взаимно-перпендикулярных плоскостях (рис. 3.3). Найти магнитную индукцию поля в точках М 1 и М 2 , если I 1 =2 А и I 2 =3 А. Расстояния АМ 1 =АМ 2 = 1 см и АС=2 см.
А. В.
С. D.
3.5. На рис. 3.4 изображено сечение трёх прямолинейных бесконечно длинных проводников с током. Расстояния АС=СD=5 см; I 1 =I 2 =I; I 3 =2I. Найти точку на прямой АD, в которой индукция магнитного поля, вызванного токами I 1 , I 2 , I 3 , равна нулю.
 |
A. B.
С. D.
3.6. Решить предыдущую задачу при условии, что все токи текут в одном направлении.
A. B.
C. D.
3.7. Два круговых витка радиусом 4 см каждый расположены в параллельных плоскостях на расстоянии 0,1 м друг от друга. По виткам текут токи I 1 = I 2 =2 А. Найти магнитную индукцию поля на оси витков в точке, находящейся на равном расстоянии от них. Токи в витках текут в одном направлении.
А. B. С. D.
3.8. Решить предыдущую задачу при условии, что токи текут в противоположных направлениях.
А. В. С. D.
3.9. Ток в 2А течет по длинному проводнику, согнутому под углом . Найти магнитную индукцию поля в точке, лежащей на биссектрисе этого угла и отстоящей от вершины угла на расстоянии 10 см.
А. В. С. D.
3.10. По проводнику, согнутому в виде прямоугольника со сторонами а = 8 см и в = 12 см, течет ток силой I = 50 А. Определить напряженность и магнитную индукцию поля в точке пересечения диагоналей прямоугольника.
А. В.
С. D.
3.11. По проволочной рамке, имеющей форму правильного шестиугольника, течет ток силой I = 2 А. При этом в центре рамки образуется магнитное поле В = 41,4 мкТл. Найти длину проволоки, из которой сделана рамка.
А. В. С. D.
3.12. По проводнику, изогнутому в виде окружности, течет ток. Магнитное поле в центре окружности В = 6,28 мкТл. Не изменяя силу тока в проводнике, ему придали форму квадрата. Определить магнитную индукцию поля в точке пересечения диагоналей этого квадрата.
А. В. D.
3.13. Обмотка соленоида содержит два слоя плотно прилегающих друг к другу витков провода диаметром d = 0,2 мм. Определить магнитную индукцию поля на оси соленоида, если по проводу течет ток I = 0,5 А.
А. В. С. D.
3.14. Тонкое кольцо массой 15 г и радиусом 12 см несет заряд, равномерно распределенный с линейной плотностью 10 нКл/м. Кольцо равномерно вращается с частотой 8 с -1 относительно оси, перпендикулярной плоскости кольца и проходящей через ее центр. Определить отношение магнитного момента кругового тока, создаваемого кольцом, к его моменту импульса.
А. В. С. D.
3.15. По двум бесконечно длинным прямым параллельным проводникам, расстояние между которыми равно 25 см, текут токи 20 и 30 А в противоположных направлениях. Определить магнитную индукцию поля в точке, удаленной на расстояние 30 см от первого и 40 см от второго проводника.
А. В. С. D. [ 27,0 мкТл]
3.16. Определить магнитную индукцию поля на оси тонкого проволочного кольца радиусом 10 см, по которому течет ток 10 А, в точке, расположенной на расстоянии 15 см от центра кольца.
А. В. С. D.
3.17. По проводу, согнутому в виде квадрата со стороной, равной 60 см, течет постоянный ток 3 А. Определить магнитную индукцию поля в центре квадрата.
А. В. С. D.
3.18. Ток, протекая по проволочному кольцу из медной проволоки сечением 1,0 мм 2 , создает в центре кольца магнитную индукцию поля 0,224 мТл. Разность потенциалов, приложенная к концам проволоки, образующей кольцо, равна 0,12 В. Какой ток течет по кольцу?
А. В. С. [ 2 А] D.
3.19. Ток 2 А, протекая по катушке длиной 30 см, создает внутри нее магнитную индукцию поля 8,38 мТл. Сколько витков содержит катушка? Диаметр катушки считать малым по сравнению с ее длиной.
А. В. С. D.
3.20. Бесконечно длинный провод образует круговую петлю, касательную к проводу. Радиус петли равен 8 см. По проводу течет ток силой 5А. Найти индукцию магнитного поля в центре петли.
А. В. С. D.
3.21*.
Найти распределение магнитной индукции поля вдоль оси кругового витка диаметром 10 см, по которому течет ток силой 10А. Составить таблицу значений для значений в интервале 0 10 см через каждые 2 см и построить график с нанесением масштаба. [ 
] .
3.22*. Определить, пользуясь теоремой о циркуляции вектора , магнитную индукцию поля на оси тороида без сердечника, по обмотке которого, содержащей 300 витков, протекает ток 1А. Внешний диаметр тороида равен 60 см, внутренний – 40 см. .
3.23. Два бесконечных прямолинейных параллельных проводника с одинаковыми токами, текущими в одном направлении, находятся друг от друга на расстоянии R. Чтобы их раздвинуть до расстояния 3R, на каждый сантиметр длины проводника затрачивается работа 220 нДж. Определить силу тока в проводниках.
А. В. С. D.
3.24. Прямой проводник длиной 20 см, по которому течет ток 40А, находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл. Какую работу совершают силы поля, перемещая проводник на 20 см, если направление движения перпендикулярно линиям магнитной индукции и проводнику.
А. В. С. D.
3.25. В однородном магнитном поле, индукция которого 0,5 Тл, движется равномерно проводник со скоростью 20 см/с перпендикулярно полю. Длина проводника 10 см. По проводнику течет ток 2А. Найти мощность, затрачиваемую на перемещение проводника.
А. B. С. D.
3.26. Магнитная индукция однородного поля 0,4 Тл. В этом поле равномерно со скоростью 15 см/с движется проводник длиной 1 м так, что угол между проводником и индукцией поля равен . По проводнику течет ток 1А. Найти работу перемещения проводника за 10 с движения.
А. В. С. D.
3.27. Проводник длиной 1м расположен перпендикулярно однородному магнитному полю с индукцией 1,3 Тл. Определить ток в проводнике, если при движении его со скоростью 10 см/с в направлении, перпендикулярном
полю и проводнику, за 4 с на перемещение проводника расходуется энергия 10 Дж.
А. В. С. D.
3.28. В однородном магнитном поле с индукцией 18 мкТл в плоскости, перпендикулярной линиям индукции, расположена плоская круговая рамка, состоящая из 10 витков площадью 100 см 2 каждый. В обмотке рамки течет ток 3А. Каково должно быть направление тока в рамке, чтобы при повороте ее на вокруг одного из диаметров силы поля совершили положительную работу? Какова величина этой работы?
А. В. С. D.
3.29. Квадратный контур со стороной 20 см, по которому течет ток 20А, свободно установился в однородном магнитном поле с индукцией 10 мТл. Определить изменение потенциальной энергии контура при повороте вокруг оси, лежащей в плоскости контура, на угол .
А. В. С. D.
3.30. По круговому витку радиусом 15 см течет ток силой 10А. Виток расположен в однородном магнитном поле с индукцией 40 мТл так, что нормаль к плоскости контура составляет угол с вектором магнитной индукции. Определить изменение потенциальной энергии контура при его повороте на угол в направлении увеличения угла.
А. В. С. D.
3.31. Круглая рамка с током площадью 20 см 2 закреплена параллельно магнитному полю с индукцией 0,2 Тл, и на нее действует вращающий момент 0,6 мН·м. Когда рамку освободили, она повернулась на и ее угловая скорость стала 20 с -1 . Определить силу тока, текущего в рамке.
А. В. С. D. [ 15 А]
3.32. Два длинных горизонтальных проводника расположены параллельно друг другу на расстоянии 8 мм. Верхний проводник закреплен неподвижно, а нижний висит свободно под ним. Какой ток нужно пропустить по верхнему проводу для того, чтобы нижний мог висеть, не падая? По нижнему течет ток в 1А и масса каждого сантиметра длины проводника равна 2,55 мг.
А. В. С. D.
3.33 . Поток магнитной индукции сквозь площадь поперечного сечения соленоида (без сердечника) 5 мкВб. Длина соленоида 35 см. Определить магнитный момент этого соленоида.
А. В. С. D.
3.34. Круговой контур помещен в однородное магнитное поле так, что плоскость контура перпендикулярна силовым линиям поля. Магнитная индукция поля 0,2 Тл. По контуру течет ток 2А. Радиус контура 2 см. Какая работа совершится при повороте контура на ?
А. В. С. D.
3.35*. Рядом с длинным прямым проводом, по которому течет ток 30А, расположена квадратная рамка с током 2А. Рамка и провод лежат в одной плоскости. Проходящая через середины противоположных сторон ось рамки параллельна проводу и отстоит от него на расстоянии 30 мм. Сторона рамки 20 мм. Найти работу, которую нужно совершить, чтобы повернуть рамку вокруг ее оси на . .
3.36*. Два прямолинейных длинных проводника находятся на расстоянии 10 см друг от друга. По проводникам текут токи 20А и 30А. Какую работу на единицу длины проводников надо совершить, чтобы раздвинуть эти проводники до расстояния 20 см? .
3.37. Протон, ускоренный разностью потенциалов 0,5 кВ, влетая в однородное магнитное поле с индукцией 0,1 Тл, движется по окружности. Определить радиус этой окружности.
А. В. С. D.
3.38. Альфа-частица со скоростью 2Мм/с влетает в магнитное поле с индукцией 1 Тл под углом . Определить радиус витка винтовой линии, которую будет описывать альфа-частица?
А. В. С. D.
3.39. Магнитное поле с индукцией 126 мкТл направлено перпендикулярно электрическому полю, напряженность которого 10 В/м. Ион, летящий с некоторой скоростью, влетает в эти скрещенные поля. При какой скорости он будет двигаться прямолинейно?
А. В. С. D.
3.40. Электрон, ускоренный разностью потенциалов 6 кВ, влетает в однородное магнитное поле под углом к направлению поля и начинает двигаться по винтовой линии. Магнитная индукция поля равна 130 мТл. Найти шаг винтовой линии.
А. В. С. [ 1,1 см] D.
3.41. Протон влетел в однородное магнитное поле под углом к направлению линий поля и движется по спирали, радиус которой 2,5 см. магнитная индукция поля равна 0,05 Тл. Найти кинетическую энергию протона.
А. В.
С. D.
3.42. Определить частоту обращения электрона по круговой орбите в магнитном поле с индукцией 1 Тл. Как изменится частота обращения, если вместо электрона будет вращаться альфа-частица?
3.43. Протон и альфа-частица, ускоренные одинаковой разностью потенциалов, влетают в однородное магнитное поле. Во сколько раз радиус кривизны траектории протона меньше радиуса кривизны траектории альфа-частицы?
А. В. С. D.
3.44. Частица, несущая один элементарный заряд, влетела в однородное магнитное поле с индукцией 0,05 Тл. Определить момент импульса, которым обладала частица при движении в магнитном поле, если траектория ее представляла дугу окружности радиусом 0,2 мм.
А. В.
С. D.
3.45. Электрон движется по окружности в однородном магнитном поле с индукцией 31,4 мТл. Определить период обращения электрона.
А. В. С. D.
3.46. Найти отношение q/m для заряженной частицы, если она, влетая со скоростью 10 8 см/с в однородное магнитное поле напряженностью в 2·10 5 А/м, движется по дуге окружности радиусом 8,3 см. Направление скорости движения частицы перпендикулярно направлению магнитного поля.
А. В. С. D.
3.47. Электрон, ускоренный разностью потенциалов 3 кВ, влетает в магнитное поле соленоида под углом к его оси. Число ампер-витков соленоида равно 5000. Длина соленоида 26 см. Найти шаг винтовой траектории электрона в магнитном поле соленоида.
А. В. С. D.
3.48. Заряженная частица движется в магнитном поле по окружности со скоростью 1 Мм/с. Магнитная индукция поля равна 0,3 Тл. Радиус окружности 4 см. Найти заряд частицы, если известно, что ее кинетическая энергия равна 12 кэВ.
А. В.
С. D.
3.49*. Серпуховской ускоритель протонов ускоряет эти частицы до энергии 76 Гэв. Если отвлечься от наличия ускоряющихся промежутков, то можно считать, что ускоренные протоны движутся по окружности радиуса 236 м и удерживаются на ней магнитным полем, перпендикулярным к плоскости орбиты. Найти необходимое для этого магнитное поле. .
3.50*. Заряженная частица прошла ускоряющую разность потенциалов 104 В и влетела в скрещенные под прямым углом электрическое (Е = 100 В/м) и магнитное (В = 0,1 Тл) поля. Определить отношение заряда частицы к ее массе, если, двигаясь перпендикулярно обоим полям, частица не испытывает отклонений от прямолинейной траектории. .
3.51. В однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл равномерно вращается рамка, содержащая 1000 витков. Площадь рамки 150 см 2 . Рамка делает 10 об/с. Определить максимальную э.д.с. индукции в рамке. Ось вращения лежит в плоскости рамки и перпендикулярна направлению поля.
А. В. С. D.
3.52. Проволочный виток расположен перпендикулярно магнитному полю, индукция которого изменяется по закону В=В о (1+е к t), где В о = 0,5 Тл, к =1 с -1 . Найти величину э.д.с., индуцируемой в витке в момент времени, равный 2,3 с. Площадь витка 0,04 м 2 .
А. В. С. D.
3.53. В магнитном поле с индукцией 0,1 Тл помещена квадратная рамка из медной проволоки. Площадь поперечного сечения проволоки 1 мм 2 , площадь рамки 25 см 2 . Нормаль к плоскости рамки параллельна силовым линиям поля. Какой заряд пройдет по рамке при исчезновении магнитного поля? Удельное сопротивление меди 17 нОм·м.
А. В. С. D.
3.54. Кольцо из алюминиевого провода помещено в магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Диаметр кольца 20 см, диаметр провода 1 мм. Определить скорость изменения магнитного поля, если сила индукционного тока в кольце 0,5А. Удельное сопротивление алюминия 26 нОм·м.
А. В. С. D.
3.55. В магнитном поле, индукция которого 0,25 Тл, вращается стержень длиной 1 м с постоянной угловой скоростью 20 рад/с. Ось вращения проходит через конец стержня параллельно силовым линиям поля. Найти э.д.с. индукции, возникающую на концах стержня.
А. В. С. D.
3.56. Кольцо из проволоки сопротивлением 1 мОм находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,4 Тл. Плоскость кольца составляет с линиями индукции угол . Определить заряд, который протечет по кольцу, если его выдернуть из поля. Площадь кольца равна 10 см 2 .
А. В. С. D.
3.57. Катушка, содержащая 10 витков, каждый площадью 4 см 2 , находится в однородном магнитном поле. Ось катушки параллельна линиям индукции поля. Катушка присоединена к баллистическому гальванометру с сопротивлением 1000 Ом, сопротивлением катушки можно пренебречь. Когда катушку выдернули из поля, через гальванометр протекло 2 мкКл. Определить индукцию поля.
А. В. С. D.
3.58. На стержень из немагнитного материала длиной 50 см и сечением 2 см 2 намотан в один слой провод так, что на каждый сантиметр длины стержня приходится 20 витков. Определить энергию магнитного поля соленоида, если сила тока в обмотке 0,5А.
А. В. С. D.
3.59. Найти разность потенциалов на концах оси автомобиля, возникающую при горизонтальном движении его со скоростью 120 км/ч, если длина оси 1,5 м и вертикальная составляющая напряженности земного магнитного поля равна 40А/м.
А. В. С. D.
3.60. На соленоид длиной 20 см и площадью поперечного сечения 30 см 2 надет проволочный виток. Обмотка соленоида имеет 320 витков и по ней течет ток 3А. Какая э.д.с. индуцируется в надетом на соленоид витке, когда ток в соленоиде исчезает в течение 0,001 с?
А. В. С. [ 0,18 В] D.
3.61. Катушка диаметром 10 см, имеющая 500 витков, находится в магнитном поле. Ось катушки параллельна линиям магнитной индукции поля. Чему равно среднее значение э.д.с. индукции в катушке, если магнитная индукция поля увеличивается в течение 0,1 с от нуля до 2 Тл?
А. В. С. D.
3.62*. Маховое колесо диаметром 3 м вращается вокруг горизонтальной оси со скоростью 3000 об/мин. Определить э.д.с., индуцируемую между ободом и осью колеса, если плоскость колеса составляет с плоскостью магнитного меридиана угол . Горизонтальная составляющая земного магнитного поля равна 20 мкТл. .
3.63*. Медный обруч, имеющий массу 5 кг, расположен в плоскости магнитного меридиана. Какой заряд индуцируется в нем, если его повернуть около вертикальной оси на ? Горизонтальная составляющая земного магнитного поля 20 мкТл. Плотность меди 8900 кг/м 3 , удельное сопротивление меди 17 нОм ·м. .
3.64*. В однородном магнитном поле, индукция которого 0,5 Тл, равномерно с частотой 300 мин -1 вращается катушка, содержащая 200 витков, плотно прилегающих друг к другу. Площадь поперечного сечения катушки 100 см 2 . Ось вращения перпендикулярна оси катушки и направлению магнитного поля. Определить максимальную э.д.с., индуцируемую в катушке. .
