для самостоятельной работы (самоконтроля)

1. В электротехнике используются два термина: электрические цепи и электрические сети. В чем сходство и в чем различие этих терминов? (Если Вы затрудняетесь ответить на этот вопрос, посмотрите ответ).

2. Назовите несколько известных Вам приемников электрической энергии.

3. Назовите несколько известных Вам источников электрической энергии.

4. Назовите несколько известных Вам преобразователей электрической энергии.

5. Сформулируйте определение электрической цепи.

6. Какими величинами характеризуется состояние электрической цепи? Назовите единицы измерения этих величин.

7. Какими величинами характеризуется преобразование электрической энергии в другие виды энергии? Назовите единицы измерения этих величин.

8. Объясните понятия электрический ток и сила тока. Почему вместо термина сила тока можно говорить просто ток, не рискуя исказить смысл утверждения?

9. Какими свойствами обладает идеальный амперметр? Чем отличается используемые на практике амперметры от идеального амперметра?

10. Какой смысл придается положительным и отрицательным показаниям амперметра?

11. Какой смысл придается показанию вольтметра (или точнее, напряжению, показанному вольтметром)? Какой смысл имеют положительное и отрицательное показания вольтметра?

12. Какими свойствами обладает идеальный вольтметр? Чем отличаются используемые в измерительной технике вольтметры от идеального вольтметра?

13. Сформулируйте определение электрической мощности. Какой смысл приписывается знаку мощности?

14. Сформулируйте баланс мощностей. Какая логическая связь существует между балансом мощностей и законом сохранения энергии?

15. Перечислите известные Вам идеализированные элементы электрических цепей.

16. Что такое схема замещения электрической цепи? Что такое схема замещения электротехнического устройства? Можете ли Вы предложить схему замещения электробатареи постоянного тока?

17. Сформулируйте определение резистора. Запишите его в виде уравнения. Что такое электрическое сопротивление резистора, в каких единицах оно измеряется?

18. Объясните, почему мощность, потребляемая резистором, пропорциональна квадрату тока в нем. Каков коэффициент пропорциональности в этой зависимости?

19. Объясните, почему мощность, потребляемая резистором, пропорциональна квадрату напряжения на нем? Каков коэффициент пропорциональности в этой зависимости?

20. Сформулируйте определение идеальной катушки. Запишите его в виде уравнения. Что такое индуктивность идеальной катушки, в каких единицах она измеряется?

21. Покажите, что определение индуктивности катушки, принятое в теории электрических цепей (сформулированное с помощью основных понятий теории – тока и напряжения), не противоречит определению, полученному с помощью законов электромагнитизма.

22. Сформулируйте определение идеального конденсатора. Запишите его в виде уравнения. Что такое электрическая емкость конденсатора, в каких единицах она измеряется?

23. Покажите, что определение емкости конденсатора, принятое в теории электрических цепей (сформулированное с помощью основных понятий этой теории – тока и напряжения), не противоречит определению, полученному с помощью законов электромагнитизма.

24. Сформулируйте определение идеального источника напряжения.

25. Сформулируйте определение идеального источника тока.

26. Почему возникает необходимость в согласовании направлений токов и напряжений на элементах электрической цепи?

27. Сформулируйте соглашение о направлениях тока и напряжения на пассивных элементах электрической цепи. Продемонстрируйте это правило на примере.

28. Сформулируйте соглашение о направлениях тока и напряжения на активных элементах электрической цепи. Приведите пример.

29. Какие элементы электрических цепей называются линейными элементами?

30. Какие электрические цепи называются линейными цепями?

31. Сформулируйте первый закон Кирхгофа. Дополните формулировку правилом знаков для токов.

Рис. 1.22. Электрическая цепь постоянного тока

32. В цепи, схема которой показана на рис.1.22, амперметры А1, А2 и А3 показывают токи 1А, 2А и 3А соответственно. Составьте уравнение первого закона Кирхгофа, подставьте в него значения токов. Убедитесь, что численное равенство выполняется.

33. Определите показание амперметра А₃(рис. 1.22) в случае, когда амперметры А₁ и А₂показывают соответственно 1Аи 0.

34. Сформулируйте второй закон Кирхгофа. Дополните формулировку правилом знаков для напряжений.

35. Сформулируйте второй закон Кирхгофа для контуров, содержащих пассивные элементы и источники ЭДС (эквивалентная формулировка второго закона Кирхгофа). Дополните эту формулировку правилом знаков для ЭДС.

36. В цепи, схема которой показана на рис. 1.23, вольтметры и показывают напряжения 1В, 2В и 3В соответственно. Составьте уравнения по второму закону Кирхгофа (для контуров, содержащих по одной ЭДС), подставьте в них численные значения напряжений, определите ЭДС. Значения ЭДС должны быть положительными числами.

Рис. 1.23. Электрическая цепь постоянного тока

37. Решите предыдущую задачу, изменив направление одной из ЭДС на рис. 1.23 на противоположное. Изменение направления ЭДС не связано с переключением источника, а является формальной операцией, вполне допустимой, если полярность источника неизвестна.

38. Сформулируйте определение двухполюсника.

39. Чем отличаются друг от друга активные и пассивные двухполюсники? Приведите примеры двухполюсников одного и другого типа.

40. В результате соединения трех двухполюсников можно получить новые двухполюсники. Нарисуйте три разных схемы составных двухполюсников.

41. Два двухполюсника соединены последовательно. Назовите два признака этого соединения.

42. Назовите два свойства последовательно соединенных двухполюсников (свойство токов и свойство напряжений).

43. Два двухполюсника соединены параллельно. Назовите два признака этого соединения.

44. Назовите два свойства параллельно соединенных двухполюсников (свойство напряжений и свойство токов).

45. Что такое граф электрической цепи?

46. Как построить систему независимых узлов?

47. Как построить систему независимых контуров?

48. Нарисуйте граф электрической цепи, в которой имеется 5 узлов и каждый узел соединен с четырьмя другими узлами. (Этот граф нельзя нарисовать на плоскости без пересечения ветвей). Определите число независимых контуров в цепи. Постройте одну из возможных систем независимых контуров.

49. Запишите основную топологическую формулу теории электрических цепей. Объясните обозначения в этой формуле.

50. Сформулируйте основную задачу теории электрических цепей. Почему эта задача получила название основной задачи?

51. Какая связь существует между решением системы уравнений Кирхгофа и основной задачей теории цепей?

52. Как определить, сколько уравнений входит в систему уравнений для конкретной цепи? Сколько уравнений нужно составить по первому закону Кирхгофа и сколько по второму закону Кирхгофа?

53. Сформулируйте порядок записи системы уравнений Кирхгофа. К какому классу математических уравнений относятся уравнения Кирхгофа для цепи постоянного тока?

54. Составьте систему уравнений Кирхгофа для цепи, показанной на рис. 1.23. Вольтметры можно убрать из цепи.