На заседании цикловой комиссии

энергетического профиля

 

Протокол № _____ от «____» ___________ 2019 г.

 

Председатель комиссии ___________И.Ю.Камардин               

 

Методические указания составлены

в соответствии с рабочей программой

по дисциплине «Электротехника и            электроника»

по специальности 13.02.03.

      

_______________Л.В. Симон

 

Практическое занятие 1

 

 

Тема: «Расчёт батареи конденсаторов»

Цель: Получить навыки расчёта батареи конденсаторов при различных соединениях: последовательном, параллельном, смешанном.

Характер занятия: репродуктивный.

Форма организации занятия: индивидуальная.

Обеспечение занятия: методические указания, тетрадь для оформления практических занятий, письменные принадлежности, бланки заданий, конспект.

Требования к знаниям и умениям студентов

 

Студент должен

знать:

-определение конденсатора и ёмкости;

-способы соединения конденсаторов;

-формулы для расчёта напряжения, заряда конденсатора, ёмкости;

-единицы измерения ёмкости;

уметь:

-рассчитывать батарею конденсаторов при последовательном, параллельном и смешанном соединении, определять энергию батареи.

Теория

Конденсатор – это система, состоящая из двух проводников, изолированных друг от друга диэлектриком и обладающая свойством накапливать и удерживать на своих обкладках равные по величине, но противоположные по знаку электрические заряды.

Каждый конденсатор обладает ёмкостью, которая характеризуется величиной заряда, который необходимо сообщить обкладкам конденсатора, чтобы изменить напряжение на 1 В.

 

Ёмкость рассчитывается по следующей формуле:

 

	Единица измерения ёмкости – 1 Фарад 1мкФ =10^-6 Ф 1п Ф = 10^-12Ф 1нФ = 10^-9Ф
где Q – заряд, Кулон   U – напряжение, Вольт

 Способы соединения конденсаторов:

 

Последовательное соединение

 С₁                     С₂                 С₃

       U₁                                U₂                     U₃

                       U

При последовательном соединении напряжение распределяется по отдельным конденсаторам и происходит уменьшение ёмкости.

 

U = U₁ + U₂ + U₃, В

 

где U – общее напряжение, В

U₁,U₂,U₃ – напряжение на отдельных конденсаторах, В

 

Q – сonst (неизменная величина), т.е. величина заряда постоянна на каждом конденсаторе.

 

где С – общая ёмкость, Ф

С₁, С₂, С₃ – ёмкость на каждом конденсаторе, Ф

 

Параллельное соединение

 

C ₁

 

             C ₂

 

             C ₃

 

    U

 

При параллельном соединении U – const, неизменно на каждом конденсаторе

 

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃, Кл

 

где Q – общий заряд, Кл

Q₁,Q₂,Q₃ – заряд на отдельных конденсаторах, Кл

 

С = С₁ + С₂ + С₃, Ф

 

где С – общая ёмкость, Ф

С1, С2, С3 – ёмкость на каждом конденсаторе, Ф

 

Смешанное соединение

        C ₁                              C ₂

                                                 C ₄

           C ₃

 

 

C ₅

 

 

Энергия батареи рассчитывается по формуле:

 

, Дж

где С – ёмкость батареи конденсаторов, Ф

U – напряжение, В

 

Порядок выполнения работы

 

1. Записать тему, цель, исходные данные своего варианта.

2. Принять, что все конденсаторы соединены последовательно, зарисовать схему.

3. Рассчитать батарею конденсаторов при последовательном соединении.

Определить:

а) общую ёмкость по формуле:

 

;

б) заряд на каждом конденсаторе по формуле Q = С_общ.U_общ., который равен общему заряду;

в) напряжение на каждом конденсаторе по формуле ;

г) энергию батареи конденсаторов по формуле

4. Принять, что все конденсаторы соединены параллельно, зарисовать схему.

5. Рассчитать батарею конденсаторов при параллельном соединении.

Определить:

а) Общую ёмкость по формуле: 

С_общ = С₁+С₂+С₃+С₄+С₅

 

б) Общий заряд конденсаторов по формуле:

Q=C_общ·U_общ

г) Напряжение на каждом конденсаторе равно общему напряжению

д) Энергию батареи конденсаторов по формуле:

 

 

6. Начертить схему смешанного соединения, соответствующую своему заданию.

7. Рассчитать батарею конденсаторов при смешанном соединении.

 

Определить напряжение и заряд каждого конденсатора, энергию батареи.

 

8. Сдать работу преподавателю.

 

Система оценки: пятибальная.

 

Задача

 

Даны 5 конденсаторов и их ёмкость С₁, С₂, С₃, С₄, С₅, дано подаваемое напряжение. Определить напряжение и заряд каждого конденсатора, энергию батареи конденсаторов при последовательном, параллельном и смешанном соединении (соответственно рисунок для данного варианта).

 

Таблица 1

№ варианта	№ схемы	U	С1	С2	С3	С4	С5
		В	мкф	мкф	мкф	мкф	мкф
1	1	100	2	6	3	15	10
2	2	200	6	4	3	8	16
3	3	120	10	3	15	3	5
4	4	180	1	10	2,5	2	0,5
5	5	220	2	5	5	4	1
6	6	150	5	10	8	7	4
7	7	180	6	10	15	10	15
8	8	80	7,8	3	4	6	6
9	2	100	4	3	8	6	2
10	4	140	10	2,5	2	2,5	1
11	5	120	6	3	4	7	5
12	3	60	4	6	4	6	12
13	1	110	8	3	8	12	24
14	7	240	4,5	15	5	3	15
15	6	220	10	5	4	10	15
16	8	160	2,2	3	15	3	6

 

 

С₁                   С₄                                                    C₃                C₄

     

                                                                                                    C₁

U

                                  С₅                                                                               C₅

     

                                                          C₂

С₃

 

    Схема № 1                                                      Схема № 2                           

 

    C₂                     C₄                                        С₁               С₂

U

С5

U

С3

C5

C3

C1

С4

     

U

С5

С1

С2

С3

С4

U

С1

С3

С4

С5

С2

                                                                                                    

 

	Схема № 3		Схема № 4

 

      

 

 

	Схема № 5
			Схема № 6

 

С4

С2

                                                                                          

U

С5

С1

С4

С3

U

С1

С3

С2

С5

      

 

	Схема № 7		Схема № 8

 

Контрольные вопросы

1. Что называется конденсатором?

2. Чему равна ёмкость при последовательном соединении?

3. Чему равна ёмкость при параллельном соединении?

4. Что можно сказать о напряжении при различных способах соединения?

5. Чему равна энергия конденсатора?

6. Как измерить ёмкость конденсаторов?

7. В каких единицах измеряется ёмкость, соотношение между единицами?

 

Список использованной литературы

1 Евдокимов Ф.Е. «Теоретические основы электротехники», Москва «Высшая школа», 1999.

 

Практическое занятие 2