Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1: Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по

Содержание

Постоянный ток, задачи

Постоянный ток (примеры решения задач повышенного уровня сложности)

С1-1. На фотографии изображена электрическая цепь, состоящая из резистора, реостата, ключа, цифровых вольтметра, подключенного к батарее, и амперметра. Используя законы постоянного тока, объясните, как изменится (увеличится или уменьшится) сила тока в цепи и напряжение на батарее при перемещении движка реостата в крайнее правое положение.

 

 

С1-2. На фотографии изображена электрическая цепь, состоящая из резистора, реостата, ключа, цифровых вольтметра, подключенного к батарее, и амперметра. Используя законы постоянного тока, объясните, как изменится (увеличится или уменьшится) сила тока в цепи и напряжение на батарее при перемещении движка реостата в крайнее левое положение.

 
 

С1-3.На рисунке показана принципиальная схема электрической цепи, состоящей из источника тока с отличным от нуля внутренним сопротивлением, резистора, реостата и измерительных приборов – идеального амперметра и идеального вольтметра. Используя законы постоянного тока, проанализируйте эту схему и выясните, как будут изменяться показания приборов при перемещении движка реостата вправо

 
 

С1-4. В схеме на рисунке сопротивление резистора и полное сопротивление реостата равны R

, ЭДС батарейки равна E, её внутреннее сопротивление ничтожно (r = 0). Как ведут себя (увеличиваются, уменьшаются, остаются постоянными) показания идеального вольтметра при перемещении движка реостата из крайнего верхнего в крайнее нижнее положение? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.  

 

С1-4. В схеме на рисунке сопротивление резистора и полное сопротивление реостата равны

R, ЭДС батарейки равна E, её внутреннее сопротивление ничтожно (r = 0). Как ведут себя (увеличиваются, уменьшаются, остаются постоянными) показания идеального вольтметра при перемещении движка реостата из крайнего верхнего в крайнее нижнее положение? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения. 

 

С1-4. На рисунке показана электрическая цепь, содержащая источник тока (с внутренним сопротивлением, два резистора, конденсатор, ключ К, а также амперметр и идеальный вольтметр. Как изменятся показания амперметра и вольтметра в результате замыкания ключа

К? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.  

 

С1-5. Электрическая цепь состоит из батареи с ЭДС ε и внутренним сопротивлением r = 0,5 Ом и подключённого к ней резистора нагрузки с сопротивлением R. При изменении сопротивления нагрузки изменяется сила тока в цепи и мощность в нагрузке. На рисунке представлен график изменения мощности, выделяющейся на нагрузке, в зависимости от силы тока в цепи. Используя известные физические законы, объясните, почему данный график зависимости мощности от силы тока является параболой. Чему равно ЭДС батареи?

 

С4-6. При коротком замыкании выводов аккумулятора сила тока в цепи равна 12 А. При подключении к выводам аккумулятора электрической лампы электрическим сопротивлением 5 Ом сила тока в цепи равна 2 А.

По результатам этих экспериментов определите внутреннее сопротивление аккумулятора.  

 

С4-7. При коротком замыкании клемм аккумулятора сила тока в цепи равна 20 А. При подключении к клеммам аккумулятора электрической лампы с электрическим сопротивлением нити 5,4 Ом сила тока в цепи равна 2 А. По этим результатам измерений определите ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора.

 
 

С4-8.

 На рисунке показана электрическая цепь, содержащая источник напряжения (с внутренним сопротивлением), два резистора, конденсатор, ключ К, а также амперметр и идеальный вольтметр. Как изменятся показания амперметра и вольтметра в результате замыкания ключа К? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности вы использовали для объяснения.  

 
 

С4-9. Схема электрической цепи показана на рисунке. Когда цепь разомкнута, вольтметр показывает

8 В. При замкнутой цепи вольтметр показывает 7 В. Сопротивление внешней цепи равно 3,5 Ом. Чему равно внутреннее сопротивление источника тока? 

С4-10. В цепи, изображенной на рисунке амперметр показывает 1 А. Найдите внутреннее сопротивление источника, если его ЭДС 27 В

 

С4-10. Схема электрической цепи показана на рисунке. Внутреннее сопротивление источника напряжения равно

0,5 Ом, а сопротивление резистора 3,5 Ом. При замкнутой цепи идеальный вольтметр показывает 7 В. Какое значение напряжения показывает вольтметр при разомкнутой цепи? 

 

С4-11. К однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 40 м приложили разность потенциалов 10 В. Каким будет изменение температуры проводника ΔT

за 15 с? Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди 1,7 · 108 Ом · м)

 

С4-12. К однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 40 м приложили некоторую разность потенциалов. Определите разность потенциалов, если за 15 с проводник нагрелся на 16 К. Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди

1,7 • 108 Ом • м)  

 

С4-13. Два последовательно соединённых гальванических элемента с одинаковыми ЭДС (см. рисунок) замкнуты на параллельно соединённые резисторы, сопротивления которых R1 = 3 Ом, R2 = 6 Ом. Внутреннее сопротивление первого элемента

r1 = 0,8 Ом. Чему равно внутреннее сопротивление r2 второго элемента, если напряжение на его зажимах равно нулю? 

С4-14. При изучении закона Ома для полной электрической цепи ученик исследовал зависимость напряжения на полюсах источника тока от силы тока во внешней цепи (см. рисунок).Внутреннее сопротивление источника не зависит от силы тока. Сопротивление вольтметра велико, сопротивление амперметра пренебрежимо мало. При силе тока в цепи

1 А вольтметр показывал напряжение 4,4 В, а при силе тока 2 А – напряжение 3,3 В. Определите, какую силу тока покажет амперметр при показаниях вольтметра, равных 1,0 В.  

 

С4-15. В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут. Заряд конденсатора q = 2 мкКл, ЭДС батарейки ε = 24 В, ее внутреннее сопротивление r = 5 Ом, сопротивление резистора R = 25 Ом. Найдите количество теплоты, которое выделяется на резисторе после размыкания ключа К в результате разряда конденсатора. Потерями на излучение пренебречь.  

 
 

С4-16. В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут. ЭДС батарейки ε = 24 В, сопротивление резистора R = 25 Ом, заряд конденсатора 2 мкКл. После размыкания ключа К в результате разряда конденсатора на резисторе выделяется количество теплоты 20 мкДж. Найдите внутреннее сопротивление батарейки r.  

 

С4-17. В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут. Заряд конденсатора q = 2 мкКл, ЭДС батарейки ε = 24 В, ее внутреннее сопротивление r = 5 Ом, сопротивление резистора R = 25 Ом. Найдите количество теплоты, которое выделяется на резисторе после размыкания ключа К в результате разряда конденсатора. Потерями на излучение пренебречь. 

 

С4-18. В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут. ЭДС батарейки ε = 12 В, ёмкость конденсатора С = 0,2 мкФ. Отношение внутреннего сопротивления батарейки к сопротивлению резистора k = r/R = 0,2. Найдите количество теплоты, которое выделится на резисторе после размыкания ключа К в результате разряда конденсатора. 

 
 

С4-18. В электрической схеме, показанной на рисунке, ключ К замкнут. ЭДС батарейки ε = 12 В, ёмкость конденсатора С = 0,2 мкФ. После размыкания ключа К в результате разряда конденсатора на резисторе выделяется количество теплоты Q = 10 мкДж. Найдите отношение внутреннего сопротивления батарейки к сопротивлению резистора r/R.

 
 

С4-19. В схеме, показанной на рисунке, ключ К долгое время находился в положении 1. В момент t0 = 0 ключ перевели в положение 2. К моменту t > 0 на резисторе R выделилось количество теплоты Q = 25 мкДж. Сила тока в цепи в этот момент равна I = 0,1 мА. Чему равно сопротивление резистора R? ЭДС батареи E = 15 В, её внутреннее сопротивление r = 30 Ом, ёмкость конденсатора C = 0,4 мкФ. Потерями на электромагнитное излучение пренебречь. 

 

С4-19. К источнику тока с ЭДС ε = 9 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом подключили параллельно соединенные резистор с сопротивлением R = 8 Ом и плоский конденсатор, расстояние между пластинами которого d = 0,002 м. Какова напряженность электрического поля между пластинами конденсатора?  

 

С4-20. При коротком замыкании выводов гальванической батареи сила тока в цепи 0,45 А. При подключении к выводам батареи электрической лампы сила тока в цепи 0,225 А, а напряжение на лампе 4,5 В. Найдите ЭДС гальванической батареи. 

 

С4-21. Конденсатор емкостью 2 мкФ присоединен к источнику постоянного тока с ЭДС 3,6 В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Сопротивления резисторов R1 = 4 Ом, R2 = 1 Ом, R3 = 3 Ом. Каков заряд на левой обкладке конденсатора?  

 

С4-22. К источнику тока с внутренним сопротивлением r = 1,5 Ом подключен реостат, сопротивление которого можно изменять в пределах от 1 Ом до 10 Ом. Максимальная мощность, выделяемая на реостате, Р = 37,5 Вт. Чему равна ЭДС источника тока?  

 
 

С4-23. Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника ε = 6 В, его внутреннее сопротивление r = 2 Ом. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 до 5 Ом. Чему равна максимальная мощность тока, выделяемая на реостате?  

 

С4-24. Электрическая цепь состоит из источника тока с конечным внутренним сопротивлением и реостата. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 Ом до 5 Ом. Максимальная мощность тока Рmax, выделяющаяся на реостате, равна 4,5 Вт и достигается при сопротивлении реостата R = 2 Ом. Какова ЭДС источника?

 
 

С4-25. Реостат R подключен к источнику тока с ЭДС ε и внутренним сопротивлением r (см. рисунок). Зависимость силы тока в цепи от сопротивления реостата представлена на графике. Найдите сопротивление реостата, при котором мощность тока, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника, равна 8 Вт.

 

С4-26. При проведении лабораторной работы ученик собрал электрическую цепь по схеме, на рисунке. Сопротивления R1 и R2 равны 20 Ом и 150 Ом соответственно. Сопротивление вольтметра равно 10 кОм, а амперметра — 0,4 Ом. ЭДС источника равна 36 В, а его внутреннее сопротивление — 1 Ом.. На рисунке показаны шкалы приборов с показаниями, которые получил ученик. Исправны ли приборы или же какой-то из них даёт неверные показания?  

 

С4-27. Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1, а затем по схеме 2 (см. рисунок). Сопротивление резистора равно R, сопротивление амперметра 1/100 R, сопротивление вольтметра 9R. Найдите отношение I2/I1 показаний амперметра в схемах. Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь. 

 

С4-28. Вольтамперные характеристики газовых ламп Л1, Л2 и Л3 при достаточно больших токах хорошо описываются квадратичными зависимостями U1 = αI2, U2 = 3αI2, U3 = 6αI2, где α – некоторая известная размерная константа. Лампы Л2 и Л3 соединили параллельно, а лампу Л1 – последовательно c ними (см. рисунок). Определите зависимость напряжения от силы тока, текущего через такой участок цепи, если токи через лампы таковы, что выполняются вышеуказанные квадратичные зависимости. 

 

С4-29. В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС источника тока равна 12 В; емкость конденсатора 2 мФ; индуктивность катушки 5 мГн, сопротивление лампы 5 Ом и сопротивление резистора 3 Ом. В начальный момент времени ключ К замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь. Сопротивлением катушки и проводов пренебречь. 

 
 

С4-30. В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока соответственно равны 12 В и 1 Ом, ёмкость конденсатора 2 мФ, индуктивность катушки 36 мГн и сопротивление лампы 5 Ом. В начальный момент времени ключ К замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Сопротивлением катушки и проводов пренебречь. 

 

С4-30. В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока соответственно равны 3 В и 0,5 Ом, ёмкость конденсатора 2 мФ, индуктивность катушки 2 мГн. В начальный момент времени ключ К замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Сопротивлением катушки и проводов пренебречь. 

 

С4-30. В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС источника тока равна 9 В; емкость конденсатора 10 мФ; индуктивность катушки 20 мГн и сопротивление резистора 3 Ом. В начальный момент времени ключ К замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь. Сопротивлением катушки и проводов пренебречь. 

 

С4-30. В электрической цепи, показанной на рисунке, ЭДС источника тока равна 4,5 В; емкость конденсатора 2 мФ; индуктивность катушки 20 мГн и сопротивление лампы 5 Ом. В начальный момент времени ключ К замкнут. Какая энергия выделится в лампе после размыкания ключа? Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь. Сопротивлением катушки и проводов пренебречь. 

 

С4-30. В цепи, изображённой на рисунке, ЭДС батареи равна 100 В, сопротивления резисторов R1 = 10 Ом и R2 = 6 Ом, а ёмкости конденсаторов C1 = 60 мкФ и C2 = 100 мкФ. В начальном состоянии ключ К разомкнут, а конденсаторы не заряжены. Через некоторое время после замыкания ключа в системе установится равновесие. Какое количество теплоты выделится в цепи к моменту установления равновесия?  

 

С4-30. На фотографии представлена установка, в которой электродвигатель (1) с помощью нити (2) равномерно перемещает каретку (3) вдоль направляющей горизонтальной линейки. При прохождении каретки мимо датчика А секундомер (4) включается, а при прохождении каретки мимо датчика В секундомер выключается.

 

После измерения силы тока (6), напряжения (7) и времени (дисплей 5) ученик с помощью динамометра измерил силу трения скольжения каретки по направляющей. Она оказалась равной 0,4 Н. Рассчитайте отношение A работы силы упругости нити к работе электрического тока во внешней цепи.

 
 

С4-31. На фотографии представлена установка, в которой электродвигатель (1) с помощью нити (2) равномерно перемещает каретку (3) вдоль направляющей горизонтальной линейки. При прохождении каретки мимо датчика А секундомер (4) включается, а после прохождения каретки мимо датчика В – выключается. Показания секундомера после прохождения датчика В показаны на дисплее рядом с секундомером. Сила трения скольжения каретки по направляющей была измерена с помощью динамометра. Она оказалась равной 0,4 Н. Чему равно напряжение на двигателе, если при силе тока, зафиксированной амперметром (5), работа силы упругости нити составляет 5% от работы источника тока во внешней цепи?

 

 

С4-32. Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника ε = 6 В, его внутреннее сопротивление r = 2 Ом. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 Ом до 5 Ом. Чему равна максимальная мощность тока, выделяемая на реостате? 

 

С4-33. Электрическая цепь состоит из источника тока с конечным внутренним сопротивлением и реостата. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 Ом до 5 Ом. Максимальная мощность тока Рmax, выделяющаяся на реостате, равна 4,5 Вт и достигается при сопротивлении реостата R = 2 Ом. Какова ЭДС источника? 

 
 

С4-35. При проведении лабораторной работы ученик собрал электрическую цепь по схеме на рисунке.

 

Сопротивления R1 и R2 равны 20 Ом и 150 Ом соответственно. Сопротивление вольтметра равно 10 кОм, а амперметра – 0,4 Ом. ЭДС источника равна 36 В, а его внутреннее сопротивление – 1 Ом. На рисунке показаны шкалы приборов с показаниями, которые получил ученик. Исправны ли приборы или же какой-то из них даёт неверные показания?  

 

С4-34. В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном – многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке А – положительного, а к точке В – отрицательного полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением, потребляемая мощность равна 4,8 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая мощность оказалась равной 14,4 Вт. Укажите условия протекания тока через диод и резисторы в обоих случаях и определите сопротивление резисторов в этой цепи.  

 
 

С4-21. В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диодов в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном — многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке А — положительного, а к точке В — отрицательного полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая в цепи мощность равна 7,2 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая в цепи мощность равна 14,4 Вт. Укажите условия протекания тока через диоды и резисторы в обоих случаях и определите сопротивление резисторов в этой цепи.

 
 
С4-36. В цепи, изображённой на рисунке, сопротивление диода в прямом направлении пренебрежимо мало, а в обратном многократно превышает сопротивление резисторов. При подключении к точке А положительного, а к точке В отрицательного полюса батареи с ЭДС 12 В и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением потребляемая в цепи мощность равна 4,8 Вт. При изменении полярности подключения батареи потребляемая в цепи мощность оказалась равной 7,2 Вт. Укажите условия протекания тока через диоды и резисторы в обоих случаях и определите сопротивление резисторов R1 и R2.  
 

Учащимся 10 и 11 класса

приобрести
ЕГЭ 2002-2010. Физика. Примеры решения задач части С
скачать (300.9 kb.)
Доступные файлы (3):

k1_p_11_07.doc632kb.27.03.2009 12:32скачать
k2_p_11_07.doc424kb.23.06.2009 20:56скачать
k3_p_11_07.doc246kb.27.03.2009 12:31скачать

    Смотрите также:
  • ЕГЭ 2007. Физика. Тесты (Документ)
  • Шпоры для ЕГЭ, экзаменов по физике (Документ)
  • Второв В.Б. Примеры решения задач по ТАУ (Документ)
  • Демонстрационные варианты ЕГЭ по дисциплинам естественно-научного профиля за 2002-2010 гг (Документ)
  • Жданов М. Сборник заданий части C. Подготовка к ЕГЭ по математике. Решения задач (Документ)
  • ЕГЭ 2002-2007. Физика. Задачи по механике части С (Документ)
  • ЕГЭ 2002-2007. Физика. Задачи по электродинамике части С (Документ)
  • Филонович Н.В. Физика: 7 класс: Задачи и решения к учебнику А.В.Перышкина Физика: 7 класс (Документ)
  • ЕГЭ 2002-2007. Физика. Задачи по квантовой физике части С (Документ)
  • ЕГЭ 2002-2004. Физика. Задания части C (Документ)
  • Боровой А.А., Финкельштейн Э.Б., Херувимов А.Н. Законы электромагнетизма (Документ)
  • Монастырский Л.М. и др. Физика. Подготовка к ЕГЭ-2010. (3 книги) (Документ)

k1_p_11_07.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8

Учащимся 10 и 11 класса

Движение материальной точки по окружности

Лукина Галина Степановна

Методист ХКЗФМШ

Анализ контрольных, экзаменационных, олимпиадных заданий по физике показывает, что одной из наиболее трудных для учащихся тем является вращательное движение. Поэтому еще раз обратимся к вопросам, связанным как с кинематикой, так и с динамикой вращательного движения материальной точки.


  1. Кинематика вращательного движения

Если точка движется по окружности радиуса R c угловой скоростью  ( рис. 1), то вектор, соединяющий центр вращения с движущейся точкой, называют радиусом-вектором точки. Радиус-вектор поворачивается на угол , а точка при этом проходит по дуге расстояние S.

1.1. Уг­ловой скоростью вращения ω называет­ся предел отношения угла поворота Δφ радиуса, проходящего через тело, ко времени Δt поворота на этот угол при стремлении Δt к нулю: ω = lim при Δt→ 0.

В СИ угол поворота измеряется в радианах (рад), а время – в секундах (с). Поэтому единица измерения угловой скорости рад/с (радиан в секунду). Размерность этой единицы 1/с или с-1, что прочитыватся, как «радиан в секунду».

1.2. Модуль скорости |v| при движении по окружности называют линейной ско­ростью. Линейная и угловая скорости в любой момент времени связаны соот­ношением v = ωR, где R — радиус ок­ружности.

1.3. Движение по окружности называется равномерным, если линейная скорость, а значит, и угловая, остается постоянной =const, в противном случае движение называет­ся неравномерным. Угол поворота при равномерном движении по окружности равен  = t.

1.4. Период Т – это время одного оборота, частота n – число оборотов в секунду.

1 оборот соответствует 2 радиан, и ω = 2πn (если задана частота не в об/с, а в об/мин, не забудьте перевести ее значение в об/с, разделив данную частоту на 60 (1 мин = 60 с).

1.5.В случае неравномерного движения по окружности угловая скорость изменяется. По аналогии с поступательным движением характеристикой скорости изменения угловой скорости является ускорение, только в этом случае его называют угловым ускорением и обозначают :  = lim при Δt→ 0. Измеряется угловое ускорение в СИ в 1/с2 (радиан в секунду за секунду.

1.6. Очень важный параметр движения – полное ускорение точки а, определяется полное ускорение двумя составляющими: нормальной и тангенциальной а = аn + аτ. (рис. 2).

Нормальная составляющая ускорения (или нормальное ускорение) характеризует изменение скорости по направлению в единицу времени, направлено перпендикулярно (нормально) к вектору скорости по радиусу к центру кривой; вычисляется по формулам аn = = 2R.

Тангенциальная (касательная) составляющая ускорения (тангенциальное ускорение) характеризует изменение скорости по модулю в единицу времени; направлена по касательной к данной точке параллельно (или антипараллельно) к вектору скорости; вычисляется по формуле аτ.=.

Полное ускорение является векторной суммой нормального и тангенциального; а так как нормальное и тангенциальное ускорения взаимно перпендикулярны, а =.

Даже если точка движется по окружности равномерно, скорость ее постоянно меняет направление, и, значит, присутствует нормальное ускорение.

1.7. Очень часто приходится выражать угловые величины через линейные или наоборот. Посмотрите внимательно на формулы, по которым рассчитываются параметры прямолинейного движения и движения по окружности, и вы обязательно увидите аналогию.


Прямолинейное движение

Движение по окружности

аn= 0




длина пути S = R

угол поворота 

Скорость v = R

угловая скорость 

ускорение тангенциальное a = R

угловое ускорение 
Равномерное

а= 0

 = 0

S = v t

 =  t
Равнопеременное

a = а= const

 = const

S = v0t +

φ = ω0t +

v = v0 + at

 = 0+t

v2 – v02 = 2aS

2 – 02 = 2 

vср=



  1. Динамика вращательного движения

2. 1. По второму закону Ньютона, F = ma, ускорение появляется только в том случае, если равнодействующая всех сил, действующих на точку, отлична от нуля.

Обратимся еще раз к понятию ускорения. Модуль скорости изменяется только в случае, если равнодействующая сила направлена параллельно вектору скорости. Иными словами, сила, параллельная вектору скорости, сообщает телу тангенциальное ускорение, F׀׀= maτ.

Направление скорости может изменить сила, перпендикулярная вектору скорости. То есть,

сила, перпендикулярная вектору скорости, сообщает телу нормальное ускорение, F= man.

Поскольку при равномерном движе­нии по окружности а= 0, значит, полное ускорение тела а есть ускорение нормальное аn. Направлено оно к центру вращения (окруж­ности), поэтому при равномерном движе­нии точки по окружности нормальное ускорение называют еще центростремительным.

2.2. При неравномерном движении по ок­ружности вектор ускорения а не на­правлен к центру вращения и его удобно разложить на две составляющие – нормальное и тангенциальное ускорение. Модуль нормального ускорения в любой момент времени можно найти по формуле , где v и ω — линейная и угловая скорости в этот момент. Из рисунка 2 видно, что при неравномерном движении по окружнос­ти проекция ускорения а на ось X, направленную вдоль радиуса к центру вращения, всегда равна аn. На этом основано решение многих задач на не­равномерное движение по окружности.

2.3. Очень большие трудности у учащихся вызывают задачи, в которых рассматривается движение тела под действием нескольких сил, не всегда направленных вдоль одной оси. В этом случае можно посоветовать не отходить от принятой схемы расчета:


  1. Выявление всех сил, действующих на тело.

  2. Обязательное изображение всех этих сил на рисунке.

  3. Выбор удобной для расчета системы координат.

  4. Составление динамических уравнений (вначале в векторном виде, а затем в проекциях на выбранные координатные оси).

5. Сила, параллельная вектору скорости, сообщает телу тангенциальное ускорение. Сила, перпендикулярная вектору скорости, сообщает телу нормальное ускорение: F׀׀= maτ, F= man.
3. Примеры решения задач
Задача 1. При какой скорости автомобиль “не занесет” на повороте горизонтальной дороги радиусом r = 100 м, если коэффициент трения между колесами и дорогой равен  = 0,1?

Решение

На автомобиль действует сила тяжести mg; сила реакции опоры N и сила трения Fтр, направленная перпендикулярно скорости к центру окружности (рис.3).

Выберем систему координат так, чтобы одна из осей (например, Х) была направлена в плоскости движения к центру вращения. Тогда вторая ось Y, перпендикулярная оси Х, будет направлена вертикально (вверх или вниз – значения не имеет). Направим ось Y вниз.

Запишем динамическое уравнение в векторном виде

mg + N+ Fтр= ma и в проекциях на координатные оси:

на ось Y: mg – N = 0, так как вдоль оси Y ускорение равно 0; отсюда N = mg ; Fтр= N = mg;

на ось Х: Fтр = man, действующая вдоль этой оси сила трения перпендикулярна скорости Fтрv, поэтому она сообщает автомобилю нормальное (центростремительное) ускорение an = v2/r.

Получаем mg = mv2/r, откуда находим значение скорости v ==10 м/с = 36 км/ч. (ускорение свободного падения принимаем равным 10 м/с2 ).

Ответ: скорость автомобиля не должна превышать 10 м/с, что соответствует 36 км/ч.
Задача 2. При каком числе оборотов в минуту тело, лежащее на горизонтальной вращающейся платформе на расстоянии r = 5 м от ее центра, не удержится на ней при коэффициенте трения между телом и платформой  = 0,1?

Решение

На тело действует сила тяжести mg; сила реакции опоры N и сила трения Fтр, направленная перпендикулярно скорости к центру вращения платформы (рис.3).

Выберем систему двух взаимно перпендикулярных координат Х и Y, направив их по принципу, обусловленному в предыдущей задаче. Динамическое уравнение имеет вид: mg+N+Fтр = ma. Запишем его в проекциях на координатные оси.

На ось Y: mg-N=0, так как вдоль оси Y ускорение равно 0; отсюда N= mg ; Fтр= N = mg.

На ось Х: Fтр = man, так как действующая вдоль этой оси сила трения перпендикулярна скорости, и, значит, сообщает телу нормальное ускорение an = 2минr . Здесь удобен именно этот вариант формулы нормального ускорения, так как искомая величина может быть выражена через угловую скорость nмин= /2 (заметьте, что значение частоты вращения n получается в этом случае в оборотах в секунду). Итак, mg = m2минr, g = 42n2 минr, . Подставляя данные величины, получаем n ≥ 0,45 об/с = 4,2 об/ мин.

Ответ: тело не удержится на платформе при частоте вращения большей, чем 4,2 об/мин.
Задача 3. С какой угловой скоростью  должна вращаться горизонтальная центрифуга, чтобы космонавт испытывал 8-кратную перегрузку, если радиус центрифуги r = 5 м?

Решение

Перегрузкой называют число, равное отношению реакции опоры, действующей на тело (в данном случае, на космонавта), к силе тяжести его. Значит, N = 8 mg.

Рассмотрим силы, действующие на космонавта в горизонтально-вертикальной системе координат ХОУ. В вертикальном направлении сила тяжести mg уравновешивается силой реакции горизонтальной опоры R (рис. 4), mg = R.

Сила реакции опоры N (в данной задаче опорой является вертикальная стенка центрифуги) направлена горизонтально к центру вращения. Значит, в направлении оси Х единственная сила реакции опоры N, перпендикулярная скорости движения, сообщает космонавту нормальное ускорение: N = man= m2r. 8 mg = m 2r, отсюда  =;  = 4 с-1.

  1   2   3   4   5   6   7   8



Учащимся 10 и 11 класса

«самое полное издание типовых вариантов реальных заданий егэ»


©dereksiz. org 2022
әкімшілігінің қараңыз


Z. Rodchenko


Решения задач уровня С к пособию

«САМОЕ ПОЛНОЕ ИЗДАНИЕ ТИПОВЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ ЕГЭ»

2010 Физика.

ФЕДЕРАЛЬНЫЙ

ИНСТИТУТ ПЕДЕГОГИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ

ОФИЦИАЛЬНЫЙ

РАЗРАБОТЧИК ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

ДЛЯ ЕДИНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА.

Издательство Астроль Москва 2010.

В данном решебнике отсутствуют повторяющиеся задания, а также задания, составленные по практической работе.

Задача 1. На рисунке показана принципиальная схема электрической цепи, состоящей из источника тока с отличным от нуля внутренним сопротивлением, резистора, реостата, измерительных приборов – идеального амперметра и идеального вольтметра. Как будут изменяться показания приборов при перемещении движка вправо?

Решение.

При перемещении движка вправо сопротивление реостата уменьшается, и, следовательно, сопротивление внешней цепи тоже уменьшается R = RрR1/( Rр + R1) . Согласно закона Ома для полной цепи I=ξ / (R+r0), сила тока (показ амперметра) увеличивается.

ξ = IR+Ir0. ξ = const, r0 = const, Ir0 увеличивается, следовательно, IR (показания вольтметра) уменьшается.
Задача 2. Плотность планеты Плюк равна плотности Земли, а первая космическая скорость для Плюка в 2 раза больше чем для Земли. Чему равно отношение периодов спутников, движущихся по круговым орбитам вокруг Плюка и вокруг Земли?

Решение.

Найдём первую космическую скорость для Земли и Плюка: υ= √GM /R. υп/υз =√(GMп /Rп)/(GMз /Rз).

M=ρV. V ~ R3, плотности ρ планет одинаковы, следовательно M ~ R3. Получаем υп/υз = Rп / Rз =2.

Период обращения спутника T = 2πR /υ Tп /Tз = (2πRп /υп)/ (2πRз /υз) = 1.


Задача 3. В сосуде с небольшой трещиной находится идеальный одноатомный газ, который может просачиваться сквозь трещину. Во время опыта давление газа уменьшилось в 8 раз, а его абсолютная температура уменьшилась в 4 раза при неизменном объёме. Во сколько раз изменилась внутренняя энергия газа в сосуде?

Решение. Используя уравнение Менделеева-Клапейрона для каждого состояния газа, находим массу газа в каждом состоянии. Отношение масс газа m2/m1 = 2.

Используя формулу внутренней энергии идеального газа , находим внутреннюю энергию газа для каждого состояния. Изменение энергии газа в сосуде U2 / U1 = 1/8.


Задача 4. На фотографии представлена установка, в которой электродвигатель с помощью нити равномерно перемещает каретку вдоль направляющей горизонтальной линейки. Путь определяется по координатам датчиков (0,26 м). Время прохождения каретки фиксируется секундомером ( 3,98 с). Сила трения скольжения каретки по направляющей оказалась равной 0, 4 Н. Чему равно напряжение на двигателе, если при силе тока зафиксированной амперметром (0,2 А), работа силы упругости составляет 5% от работы источника тока во внешней цепи.

Решение. (В данной задаче необходимо правильно снять показания приборов). Работа силы упругости составляет 5% от работы источника тока во внешней цепи. Следовательно, Fупр S = 0,05 UIt, U= Fупр S/0,05It.

U=0,4·0,26 / 0,05· 0,2 ·3,98 = 2,4 (В).
Задача 5. Горизонтальный проводник движется равноускоренно в вертикальном однородном магнитном поле, индукция которого равна 1 Тл. Скорость проводника направлена горизонтально, перпендикулярно проводнику. При начальной скорости проводника равной нулю и ускорении 8 м/с2 он через некоторое время переместился на 1 м. ЭДС индукции на концах проводника в конце перемещения равна 6 В. Какова длина проводника?

Решение. ЭДС индукции в движущихся проводниках ξ = Bυl, υ = √2aS, l = ξ /B√2aS =1,5м.
Задача 6. В сосуде находится разряжённый атомарный водород. Атом водорода в основном состоянии 1 = – 13,6 эВ) поглощает фотон и ионизуется. Электрон, вылетевший из атома в результате ионизации, движется вдали от ядра со скоростью 1000 км/с. Какова частота поглощённого фотона? Энергией теплового движения атомов водорода пренебречь.

Решение. Энергия фотона hν = Е1 + Ек, где Е1энергия ионизации атома (работа выхода), которая равна энергии атома в основном состоянии, Еккинетическая энергия электрона. hν = Е1 + mv22/2; ν = ( Е1 + mv22/2)/ h,

ν = (13,6 · 1,6 · 10-13+ 9,1· 10-31· 10-6/2)/(6,6· 10-34) = 4· 10151 Гц.
Вариант 2.

Задача 2. Начальная скорость снаряда, выпущенного из пушки вертикально вверх, равна υ= 500 м/с. В точке максимального подъёма снаряд разорвался на два осколка. Первый упал на землю вблизи точки выстрела, имея скорость в два раза больше начальной скорости снаряда, а второй – в этом же месте через 100 с после разрыва. Чему равно отношение массы первого осколка к массе второго осколка. Сопротивлением воздуха пренебречь.

Решение. В верхней точке траектории импульс снаряда равен 0, следовательно, и сумма импульсов осколков, согласно закона сохранения импульсов тел, тоже будет равна 0. Осколки упали в одно и то же место. Это возможно лишь в том случае, если первый осколок полетит вертикально вниз, а второй вертикально вверх. Из этого следует m1υ1 = m2υ2, m1 / m2 = υ2 / υ1. Высота, на которую взлетит снаряд, H = υ2/2g =12500м. Найдем скорость первого осколка, используя закон сохранения энергии: m1gH + m1 υ12/2 = m1 (2υ)2/2,

υ12 = 4υ 2– 2gH, υ12 = 750000 (м/с)2, υ1 = 866 м/с.

Найдём скорость второго осколка, используя уравнение равноускоренного движения, считая направление оси ох вертикально вниз H = – υ2t + gt2/2, υ2 = (gt2/2 – H)/t = 375 м/с ,

m1 / m2 = υ2 / υ1 = 378/866 =0,43
Задача 3. Один моль идеального одноатомного газа сначала нагрели, а потом охладили до первоначальной температуры 300 К, уменьшив давление в 3 раза. Какое количество теплоты сообщено газу на участке 1-2.

Решение. На участке 1-2 газ совершает работу при изобарном процессе. Первый закон термодинамики для данного процесса имеет вид Q = AU = RΔT + 3RΔT/2 = 5RΔT/2. Изменение температуры найдём используя закон Шарля на участке 2-3: Р11 = Р22. Давление уменьшилось в 3 раза, следовательно, и температура уменьшилась в 3 раза и стала равной 300К. Отсюда следует, что температура в точке 2 была 900 К, . ΔT = 600К. На участке 1-2 изменение температуры также равно 600 К. Q = 5RΔT/2 = 2,5 · 8,31 · 600 = 12500Дж.

Задача 4. Конденсатор ёмкостью 2 мкФ присоединён к источнику постоянного тока с ЭДС 3,6 В и внутренним сопротивлением 1 Ом. Сопротивление резисторов R1 = 4 Ом, R2= 7 Ом R3 = 3 Ом. Каков заряд на левой обкладке конденсатора?

Решение. Заряд на обкладках конденсатора отличается только знаком. На левой обкладке он будет положительным, т.к. она подключена к положительному полюсу источника тока и в соответствии с направлением тока зарядки. Чтобы найти величину заряда необходимо найти напряжение на конденсаторе. Конденсатор в цепи постоянного тока является разрывом в цепи. Ток после зарядки конденсатора по участку с конденсатором течь не будет. Следовательно, на R3 напряжение равно 0, и при расчёте силы тока R3 не учитывается. Тогда напряжение на конденсаторе будет равно напряжению на R2 (параллельное соединение). Uc = U2 =IR2, I = ξ/( R1 + R2 + r) = 3,6/(4+7+1)= 0,3А, Uc = U2 =IR2 = 0,3 ·7 = 2,1 В, Q = CUc =4,2мкФ.
Задача 5. На экране с помощью тонкой линзы получено изображение стержня с пятикратным увеличением. Стержень и плоскость экрана расположены перпендикулярно главной оптической оси линзы.. Экран передвинули на 30 см вдоль главной оптической оси линзы. Затем, при неизменном положении линзы, передвинули стержень так, чтобы изображение снова стало резким. В этом случае получили изображение с трёхкратным увеличением. Определить фокусное расстояние линзы.

Решение. Уменьшение линейного увеличения произойдёт если расстояния от линзы до предмета и, соответственно, от линзы до экрана увеличатся. Следовательно, f2 =f1 + 0,3, d2 = d1 + x. Составляя уравнения для тонкой линзы в первом и втором случаях, получим: f1 = 5d1, D =1/f1 + 1/d1, f2 = 3d2 D =1/f2 + 1/d2. Решая систему уравнений, получим , f 1+ 0,3 = 3(d1 + х), 5d1+ 0,3 = 3(d1 + х), х = (2 d + 0,3 )/3,

1/f1 + 1/d1 = 1/f2 + 1/d2, 1/f1 + 1/d1 = 1/(f1+0,3) + 1/(d1+х), подставляя значение х, получим d1 = 0,18 м, f1 = 0,9 м. F= f1 d1/( f1 + d1) = 0,18·0,9/1,08 = 0,15м
Задача 6. Препарат активностью А = 1,7 ·1011 частиц в секунду помещён в медный контейнер массой 0,5 кг. На сколько повысилась температура контейнера за 1 час, если известно, что данное радиоактивное вещество испускает альфа-частицы энергией Е1 = 5,3 МэВ. Считать, что энергия всех альфа-частиц полностью переходит во внутреннюю энергию контейнера. Теплоёмкостью препарата и теплообменом с окружающей средой пренебречь.

Решение. Энергия излучения W = А· Е1 · 3600 = 1,7 ·1011·5,3·1,6·10 -13 · 3600

Количество теплоты нагревания Q = m c Δ t = 0,5 · 370 · Δ t.

1,7 ·1011·5,3·1,6·10 -13 · 3600 = 0,5 · 370 · Δ t. Δ t = 2,7 К.
Вариант 3.

Задача 1.В цилиндрическом сосуде под поршнем длительное время находятся вода и пар. Поршень начинают вдвигать в сосуд. При этом температура воды и пара остаётся неизменной. Как будет при этом меняться масса жидкости в сосуде?

Решение. Масса жидкости будет увеличиваться, так как при постоянной температуре давление насыщенного пара и концентрация молекул остаются неизменными. Следовательно, при уменьшении объёма часть молекул из пара будет возвращаться в жидкость.

Задача 2. На гладкой горизонтальной плоскости находится длинная доска массой М = 2 кг. По доске скользит шайба массой m = 0,5 кг. Коэффициент трения между шайбой и доской μ = 0,2. В начальный момент времени скорость шайбы υ0 = 2 м/с, а доска покоится. Сколько времени потребуется для того, чтобы шайба перестала скользить по доске?

Решение. Используя закон сохранения импульса тел при взаимодействии, получим m υ0 = (M + m) υ, где υскорость доски в момент остановки шайбы на доске υ = m υ0/(M + m). Эту скорость доска приобрела за время движения шайбы по доске υ = at под действием силы трения шайбы о доску. Сила трения, действующая на шайбу, равна по модулю силе трения, действующей на доску F= μ mg, следовательно, a =F /M = μ mg/M.

t = υ/a = M m υ0 / (M + m) μ mg = 0, 8 с. 
Задача 3. Один моль одноатомного идеального газа переходит из состояния 1 в состояние 3 в соответствии с графиком зависимости его объёма от температуры. Начальная температура Т0 = 100 К. на участке 2 – 3 к газу подводят 2,5 кДж теплоты. Найдите отношение работы газа А123 ко всему количеству подведённой к газу теплоты Q123.

Решение. На участке 1-2 процесс изохорный. A = 0. T2 =300K. Первый закон термодинамики для данного процесса Q1-2 = A + ΔU = 3RΔT/2, т.к. А = 0. На участке 2-3 процесс изотермический. Первый закон термодинамики для данного процесса Q2-3 = A = 2,5 кДж, т. к. ΔU = 0. Q123 = Q1-2 + Q2-3. А123 / Q123 = Q2-3 / ( Q1-2 + Q2-3 ) = Q2-3 / ( 3RΔT/2 + Q2-3 )= 2500 /( 3· 8,32 · 100 + 2500) = 0,5.
Задача 4. Напряженность электрического поля плоского конденсатора равна 24 кВ/м. Внутреннее сопротивление источника r0 = 10 Ом, а ЭДС = 30 В, сопротивление резисторов R1 = 20 Ом, R2 = 40 Ом. Найдите расстояние между пластинами конденсатора.

Решение. Напряженность электрического поля плоского конденсатора находится по формуле Е = U/d, d = U / E. Необходимо найти напряжение на конденсаторе. Конденсатор в цепи постоянного тока является разрывом в цепи. Ток после зарядки конденсатора по участку с конденсатором течь не будет. Следовательно, на R1 напряжение равно 0, и при расчёте силы тока R1 не учитывается. Тогда напряжение на конденсаторе будет равно напряжению на R2 (параллельное соединение). Uc = U2 =IR2, I = ξ/( R2 + r) = 30 / 50= 0,6А, Uc = U2 =IR2 = 0,6 ·40 = 24(В).

d = U / E = 24 / 24000 = 1 мм.
Задача 5. На непроводящей горизонтальной поверхности стола лежит проводящая жёсткая рамка из однородной тонкой проволоки, согнутой в виде равностороннего треугольника AВC со стороной равной а. Рамка, по которой течёт ток I , находится в однородном горизонтальном магнитном поле, вектор индукции которого перпендикулярен стороне ВC. Каким должен быть модуль индукции магнитного поля, чтобы рамка начала поворачиваться вокруг стороны ВC, если масса рамки m?

Решение. На рамку с током, помещённую в магнитное поле, действуют силы, создающие вращающий момент M = BIS, где S площадь рамки (S = На/2) и момент силы тяжести M = mgl, где – плечо силы тяжести относительно оси ВС. Рамка находится в равновесии, если алгебраическая сумма этих моментов = 0.

Точка приложения силы тяжести – центр масс рамки. Он находится в точке пересечения медиан. Медиана равна высоте (треугольник равносторонний) и равна Н = а√3 / 2, l = Н / 3 = а√3 / 6. M = mgl = mg а√3 / 6.

BIS = mg а√3 / 6. B = (mg а√3 / 6)/ IS . S = На/2 = а2√3 / 4. B = (mg а√3 / 6)/ (I а2√3 / 4)= 2 mg/ 3 I а. Рамка начнёт поворачиваться, если В>2 mg/ 3 I а.

жүктеу/скачать 292 Kb.


Достарыңызбен бөлісу:

II) адиабатным расширением — Мегаобучалка

Какую работу совершит газ в процессе II?

Сфера с центром в точке О равномерно заряжена. В центре сферы потенциал равен 100 В, а в некоторой точке А – 50 В. Расстояние от центра сферы до точки А равно 30 см. Определите напряжённость поля в точке А.

5. Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника ε=6 В, его внутреннее сопротивление r=2 Ом. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 Ом до 5 Ом. Чему равна максимальная мощность тока, выделяемая на реостате?

6. Прямоугольный контур, образованный двумя рельсами и двумя перемычками, находится в однородном магнитном поле, перпендикулярном плоскости контура (рис.1). Правая перемычка скользит по рельсам, сохраняя надежный контакт с ними. Известны величины: индукция магнитного поля B=0,1 Тл, расстояние между рельсами l=10 см, скорость движения перемычки υ=2 м/с, сопротивление контура R=2 Ом. Какова сила индукционного тока в контуре? Ответ выразите в миллиамперах (мА).

Вариант 10

1. Грузы массами М=1 кг и m связаны легкой нерастяжимой нитью, переброшенной через блок, по которому нить может скользить без трения (рис.1). Груз массой М находится на шероховатой наклонной плоскости (угол наклона плоскости к горизонту α=30°, коэффициент трения μ=0,3). Чему равно максимальное значение массы m, при котором система грузов ещё не выходит из первоначального состояния покоя?



2. На вертикально расположенный пружинный маятник с высоты H=20 см падает шайба массой m1=100 г. Масса платформы маятника m2=200 г. Длина пружины L=11 см (рис.2). После соударения платформа с шайбой колеблются как единое целое. Рассчитайте энергию, которая перешла во внутреннюю при этом соударении.

3. На рисунке 3 представлен график зависимости температуры некоторого вещества массой 100 г от времени при постоянной мощности теплоподвода к нему. Известно, что в начальный момент наблюдения вещество находилось в твердом состояния и что удельная теплоемкость вещества в твердом состоянии равна 230 Дж/(кг.°С). Рассчитайте удельную теплоту плавления вещества и мощность теплоподвода.

4. Найдите КПД тепловой машины, работающей по циклу 1–2–3–1 (рис.4). Рабочее тело – одноатомный идеальный газ.

5. Шар массой 0,1 кг, подвешенный на длинной нити, совершает гармонические колебания. Во сколько раз изменится частота колебаний, если шарику сообщить положительный электрический заряд 100 мкКл и поместить в однородное электрическое поле напряженностью 80 кВ/м, направленное вертикально вниз?

6. В схеме, изображенной на рисунке 5, после замыкания ключа К и установления стационарного состояния заряд на конденсаторе С уменьшился в α=1,5 раза. Определите внутреннее сопротивление батареи, если сопротивление резистора R=10 Ом, а ёмкость конденсатора и ЭДС батареи не заданы.

Вариант 11

1. Пуля массой m=20 г летящая со скоростью υ0=700 м/с под углом α=60° к горизонту, попадает в мешок с песком, лежащий на гладком горизонтальном столе, и застревает в нем (рис.1). Масса мешка М=4 кг. Оцените, какое количество теплоты выделилось за время взаимодействия пули и мешка с песком.

2. В сосуд, содержащий 1 кг льда при 0°С, влили 600 г воды, имеющей температуру 90°С. Определите количество льда в сосуде после установления теплового равновесия. Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг.К). Удельная теплота плавления льда равна λ=0,33 МДж/кг. Теплоемкостью сосуда и теплообменом с внешней средой пренебречь.

3. 10 моль одноатомного идеального газа сначала охладили, уменьшив давление в 3 раза, а затем нагрели до первоначальной температуры 300 К (рис.2). Какое количество теплоты получил газ на участке 2–3?

4. К источнику тока с ЭДС 9 В и внутренним сопротивлением r=1 Ом подключили параллельно соединенные резистор с сопротивлением R=8 Ом и плоский конденсатор, расстояние между пластинами которого d=0,002 м (рис. 3). Какова напряженность электрического поля между пластинами конденсатора?

5. Металлический стержень равномерно вращается вокруг одного из его концов в однородном магнитном поле в плоскости, перпендикулярной к силовым линиям поля (рис.4). Угловая скорость вращения стержня ω=75 рад/с, его длина l=0.4 м, магнитная индукция В=0.1 Тл. Найти ЭДС индукции в стержне.

6. Положительно заряженная пылинка, имеющая массу 10–8 г, влетает в электрическое поле конденсатора в точке, находящейся посередине между его пластинами (рис.5). Минимальная скорость, с которой пылинка должна влететь в конденсатор, чтобы затем пролететь его насквозь, равна 30 м/с. Длина пластин конденсатора 10 см, расстояние между пластинами 1 см, напряженность электрического поля внутри конденсатора 500 кВ/м. Чему равен заряд частицы? Силой тяжести пренебречь. Система находится в вакууме.

Вариант 12

1. Груз массой m1=300 г прикреплен к нерастянутой пружине жесткостью k=20 Н/м и лежит на гладкой поверхности (рис. 1). Груз m2=100 г начинает съезжать с горки высотой h=10 см и налетает на груз 1. Найдите максимальное смещение груза 1 после абсолютно неупругого удара.

2. Некоторое количество гелия расширяется сначала изобарно, затем – изотермически, совершая при этом работу А=3 Дж. Начальная и конечная абсолютные температуры отличаются в 2 раза. Начальные давление и объем: р1=1кПа, V1=2 л. Найти количество теплоты Q, полученное газом в этом процессе.

3. Электрон влетает в пространство ABCD между разноименно заряженной пластинами вблизи отрицательно заряженной пластины со скоростью υ0=3.107 м/с (рис.2). На пластины АВ и CD подано напряжение U=100 В. Вектор направлен параллельно пластинам, которые имеют форму квадрата со стороной L=АВ=DC=10 см. Расстояние между пластинами d=1 см. На сколько изменилась кинетическая энергия электрона после пролета пространства ABCD? Электрическое поле между пластинами считать однородным.

Шар массой 0,1 кг, подвешенный на длинной нити, совершает гармонические колебания. Во сколько раз изменится период колебаний, если шарику сообщить положительный электрический заряд 100 мкКл и поместить в однородное электрическое поле напряженностью 80 кВ/м, направленное вертикально вниз?

5. Круговой виток радиусом 5 см с током 1 А находится в однородном магнитном поле с индукцией В=0,04 Тл (рис.3). Какую работу нужно совершить, чтобы повернуть виток на 90° вокруг оси, совпадающей с его диаметром?

 
 

6. В электрической цепи, изображенной на рисунке 4, сопротивления резисторов равны: R1=R2=2 Ом. Амперметр показывает силу тока 1,5 А, а вольтметр, будучи подключенным к точкам В и С параллельно реостату, показывает напряжение 3,0 В. Напряжение между точками K и L равно…В.

Вариант 13

1. Напишите уравнение траектории движения тела, если его координаты изменяются по закону х =3. t+2 (м), y= –3+7.t 2 (м).

Два груза, связанные между собой нитью, движутся по горизонтальной гладкой поверхности. Когда к правому грузу приложена сила 100 Н в горизонтальном направлении, тогда сила натяжения нити 30 Н. Каким будет натяжение нити, если грузы, поменять местами? Чему равно отношение масс грузов?

3. Теплоизолирующий поршень делит горизонтально расположенный цилиндрический сосуд, содержащий газ при температуре 17°С, на две равные части. Длина каждой части 0,3 м. При нагревании одной части сосуда поршень сместился на 1 см. Температура газа в другой части сосуда не изменилась. На сколько градусов нагрели газ?

4. Над идеальным одноатомным газом в количестве вещества 1,6 моль совершают процесс 1–2–3–1 (рис.1). Какое количество теплоты газ отдает на участке 2–3, если температура газа в точке 1 равна 220 К?

5. Три гальванических элемента с ЭДС ε1=3 В, ε2= 2 В, ε3=1 В и внутренними сопротивлениями r1=2 Ом, r2=1,5 Ом, r3=0,5 Ом соединены так, что образуют замкнутый круг – контур радиусом 40 см (рис. 2). Контур пронизывается перпендикулярно его плоскости магнитным полем, индукция которого изменяется по закону , где . Определите силу тока в цепи.

6. Шар массой 0,4 кг, подвешенный на длинной нити, совершает гармонические колебания. Во сколько раз изменится период колебаний, если шарику сообщить отрицательный электрический заряд 100 мкКл и поместить в однородное электрическое поле напряженностью 30 кВ/м, направленное вертикально вниз?

Вариант 14

1. Шарик свободно падает по вертикали на пыльную наклонную поверхность, составляющую с горизонтом угол α=30о. Пролетев расстояние h=0,5 м, он упруго отражается и второй раз падает на ту же плоскость. Найдите расстояние между первыми двумя следами шарика на поверхности.

2. Два шарика, массы которых отличаются в 3 раза, висят, соприкасаясь, на вертикальных нитях (рис.1). Легкий шарик отклоняют на угол 90о и отпускают без начальной скорости. Каким будет отношение кинетических энергий тяжелого и легкого шариков тотчас после их абсолютно упругого центрального удара?

3. Одноатомный идеальный газ неизменной массы совершает циклический процесс, показанный на рисунке 2. За цикл от нагревателя газ получает количество теплоты Qн=8 кДж. Чему равна работа газа за цикл?

4. Электрическая цепь состоит из источника тока и реостата. ЭДС источника ε=6 В, его внутреннее сопротивление r=2 Ом. Сопротивление реостата можно изменять в пределах от 1 Ом до 5 Ом. Чему равна максимальная мощность тока, выделяемая на реостате?

5. Медное кольцо, диаметр которого 20 мм, расположено в однородном магнитном поле. Плоскость кольца перпендикулярна вектору магнитной индукции. Определите модуль скорости изменения магнитной индукции со временем, если при этом в кольце возникает индукционный ток 10 А. Удельное сопротивление меди ρCu=1,72.10-8 Ом м.

6. Горизонтально расположенная положительно заряженная пластина создает электрическое поле напряженностью E=104 В/м. На нее с высоты h=10 см падает шарик малого размера массой 20 г, имеющий заряд q=+10-5 Кл с начальной скоростью υ0=1 м/с, направленной вертикально вниз. Какую энергию шарик передаст пластине при абсолютно упругом ударе?

Вариант 15

1. В последнюю секунду свободного падения с высоты 31,25 м тело прошло путь, в n раз больший, чем в предыдущую. Найдите n, если начальная скорость тела была равна нулю.

2. Небольшое тело массой 0,99 кг лежит на вершине гладкой полусферы радиусом 1 м. В тело попадает пуля массой 0,01 кг, летящая горизонтально со скоростью 200 м/с, и застревает в нем. Пренебрегая смещением тела во время удара, определите высоту (в см), на которой оно оторвется от поверхности полусферы. g=10 м/с2.

3. Воздушный шар наполняется горячим воздухом при нормальном атмосферном давлении (рис.1). Абсолютная температура T горячего воздуха в 2 раза больше температуры T0 окружающего воздуха. При каком отношении массы оболочки к массе наполняющего его газа шар начнет подниматься? Оболочка шара нерастяжима и имеет в нижней части небольшое отверстие.

4. Плоский конденсатор электроемкостью C0 с расстоянием между пластинами d=4 мм погружается наполовину (до середины пластин) в диэлектрик с ε=3 (рис.2). Как и на сколько миллиметров надо изменить расстояние между пластинами для того, чтобы электроемкость конденсатора вновь стала равной C0?

5. В электрической схеме, показанной на рисунке 3, ключ К замкнут. ЭДС батарейки ε=24 В, ее внутреннее сопротивление r=5 Ом, сопротивление резистора R=25 Ом. После размыкания ключа К в результате разряда конденсатора на резисторе выделяется количество теплоты Q=20 мкДж. Найдите емкость конденсатора C.

6. Тонкий алюминиевый брусок прямоугольного сечения соскальзывает из состояния покоя по гладкой наклонной плоскости из диэлектрика в вертикальном магнитном поле индукцией B=0,1 Тл (рис.4). Плоскость наклонена к горизонту под углом α=300. Продольная ось бруска при движении сохраняет горизонтальное направление. Величина ЭДС индукции на концах бруска в момент, когда брусок пройдет по наклонной плоскости расстояние 1. 6 м, равна 0.17 В. Найдите длину бруска L.

Вариант 16

1. С аэростата, опускающегося со скоростью u=5 м/с, бросают камень вверх со скоростью υ0=20 м/с относительно земли. Каково наибольшее расстояние Lmax между камнем и аэростатом?

2. Брусок массой m1=500 г соскальзывает по наклонной плоскости с высоты h=0.8 м и, двигаясь по горизонтальной поверхности, сталкивается с неподвижным бруском массой m2=300 г. Считая сопротивление абсолютно неупругим, определите изменение кинетической энергии первого бруска в результате столкновения. Трением при движении пренебречь. Считать, что наклонная плоскость плавно переходит в горизонтальную.

3. Воздушный шар имеет газонепроницаемую оболочку массой 400 кг и содержит 100 кг гелия. Какой груз он может удерживать в воздухе на высоте, где температура воздуха 17о С, а давление 105 Па? Считать, что оболочка шара не оказывает сопротивления изменению объема шара.

4. В двух вершинах (точках 1 и 2) равностороннего треугольника (рис.1) размещены заряды q и –2q. Каковы направление и модуль вектора напряженности электрического поля в точке 3, являющейся третьей вершиной этого треугольника? Известно, что точечный заряд q создает на расстоянии L электрическое поле напряженность E=10 мВ/м.

5. Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1, а затем по схеме 2 (рис.2). Сопротивление резистора равно R, сопротивление амперметра , сопротивление вольтметра 9R. Найдите отношение показаний амперметра в схемах. Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь.

6. Из двух одинаковых кусков проволоки изготовлены два контура: первый – в виде квадрата, второй – в виде равностороннего треугольника. Оба контура помещены в однородное магнитное поле. Плоскости контуров перпендикулярны линиям магнитной индукции поля. Когда магнитное поле стало изменяться, в квадратном контуре появился постоянный ток 0,4 А. Какой величины ток возникает во втором контуре?

Вариант 17

1. Из миномёта ведётся обстрел объекта, расположенного на склоне горы (рис.1). Угол наклона горы β=300, угол стрельбы α=600 по отношению к горизонту. На каком расстоянии l=АВ будут падать мины, если их начальная скорость равна υ0=560 м/с?

2. В шар массой 250 г, висящий на нити длиной 50 см, попадает и застревает в нем горизонтально летящая пуля массой 10 г. При какой минимальной скорости пули шар после этого совершит полный оборот в вертикальной плоскости? g=10 м/с2.

3. Идеальный газ сначала адиабатно расширяется, а затем изохорно нагревается до первоначальной температуры. Какую работу совершил газ при адиабатном расширении, если при изохорном нагревании газу передано количество теплоты, равное 400 Дж?

4. Два одинаковых положительных точечных заряда величиной q каждый закреплены на расстоянии d друг от друга. Посередине между ними перпендикулярно к отрезку, соединяющему их, расположена гладкая непроводящая штанга, по которой может скользить бусинка массой m с отрицательным зарядом q1. Рассчитайте период малых колебаний бусинки. Влиянием силы тяготения пренебречь.

5. Клеммы источника тока с ЭДС, равной 10 В, замыкают один раз резистором с сопротивлением R1=4 Ом, второй – резистором с сопротивлением R2=9 Ом. Выделяемая мощность в обоих случаях одинакова и равна … Вт.

6. Частица, заряд которой q и масса m, вращалась в магнитном поле по окружности радиусом R0=1 см. После прохождения частицы через металлическую фольгу радиус вращения стал R=0,5 см. Определите относительные потери кинетической энергии частицы (в %).

Вариант 18

1. Два тела брошены вертикально вверх из одной и той же точки с одинаковой скоростью υ0=10 м/с с промежутком времени t0=0,4 с. Через какое время от момента бросания второго тела они встретятся?

2. Брусок массой m кладут на плоскость, наклоненную под углом α к горизонту, и отпускают с начальной скоростью, равной нулю (рис. 1). Коэффициент трения между бруском и плоскостью равен μ. При каких α брусок будет съезжать по плоскости? Чему равна при этом сила трения бруска о плоскость?

3. Идеальный газ в количестве 1 моль находится в вертикальном цилиндре под легко скользящим поршнем. Площадь поперечного сечения поршня равна 100 см2. При нагревании газа на 58оС поршень поднимается на 40 см. Чему равна масса поршня? Атмосферное давление считать нормальным.

4. Три конденсатора, электроемкости которых равны С1, С2 и С3, и два резистора с сопротивлениями R1 и R2 подключены в электрическую цепь по схеме (рис.2). Чему равны установившиеся заряды на конденсаторах? Напряжение U0 считать известным.

5. Ареометр массой m представляет собой стеклянный сосуд, заполненный дробью, и цилиндрическую трубку с площадью поперечного сечения S (рис.3). Он помещён в жидкость плотностью ρ. Ареометр погружают в жидкость несколько глубже, чем это нужно для его равновесия, и затем отпускают. Он начинает совершать колебания в вертикальной плоскости. Считая колебания гармоническими, определите период свободных колебаний ареометра.

6. Плоская проволочная рамка находится в магнитном поле, её плоскость перпендикулярна линиям индукции. При равномерном уменьшении индукции магнитного поля до нуля за время t1=2 с в рамке возник постоянный ток силой I1=0,024 А. Какой будет сила тока I2 в рамке при её повороте с постоянной угловой скоростью на угол 60о за время t2=4 с вокруг оси, перпендикулярной вектору и лежащей в плоскости рамки?

Вариант 19

1. Лыжник скатился с горы длиной S1=60 м за t1=15 с, а затем проехал по горизонтальному участку еще S2=30 м до остановки. На обоих участках движение было равноускоренным. Найдите скорость υ1 лыжника в конце спуска и ускорение а2 на горизонтальном участке. Постройте график зависимости скорости от времени.

2. Два пластилиновых шарика со скоростями υ1=3 м/с и υ2=5 м/с испытывают встречный центральный абсолютно неупругий удар. Чему равна скорость шариков после удара, если кинетическая энергия первого шарика до удара была в k=1,6 раза больше, чем кинетическая энергия второго шарика?

3. Вертикальный цилиндр делится на две части тяжелым поршнем, который может перемещаться без трения. Под поршнем находится в три раза больше газа, чем над поршнем. При температуре 300 К поршень делит сосуд пополам. Во сколько раз объем газа под поршнем будет больше, чем над поршнем, при температуре 800 К?

4. Два плоских конденсатора емкостью С=90 пФ каждый соединили последовательно и подключили к источнику тока с напряжением U=20 В. Когда в один из конденсаторов поместили между пластинами диэлектрик, то по цепи прошел заряд Δq=0,45 нКл. Определите диэлектрическую проницаемость диэлектрика.

5. Два сопротивления, присоединенные последовательно к источнику тока, дают силу тока I=3 А. Если присоединить к тому же источнику одно сопротивление, то сила тока будет равна I1=12 А. Какой будет сила тока, если к источнику присоединить другое сопротивление?

6. Протон, влетевший со скоростью в однородное магнитное поле перпендикулярно его силовым линиям, движется по окружности с периодом обращения Т. Каким будет период обращения ядра атома гелия, состоящего из двух протонов и двух нейтронов, влетевшего таким же образом и с такой же скоростью в это поле?

Вариант 20

1. С края балкона, находящегося на высоте 24 м, бросают вниз под углом к горизонту мяч с начальной скоростью 10 м/с. Мяч в полете упруго (без потери скорости) отскакивает от вертикальной стены соседнего дома и падает на землю прямо под точкой бросания. Определите расстояние до стены соседнего дома, если время полета мяча равно 2 с. Сопротивлением воздуха пренебречь.

2. Цепочка из 21 тел одинаковой массы m, соединенных упругими невесомыми нитями, движется по горизонтальной плоскости под действием горизонтально направленной силы, модуль которой равен F=63 Н. Чему равна сила упругости, действующая на двадцатое тело со стороны двадцать первого?

3. В теплоизолированный сосуд с большим количеством льда при температуре t1=0°С заливают определенную массу воды с температурой t2=50°С. При этом лёд массой Δm=0,185 кг расплавится при установлении теплового равновесия в сосуде. Удельная теплоемкость воды с=4170 Дж/(кг.К), теплота плавления льда q=2,26.106 Дж/кг. Какова масса залитой воды?

4. Два конденсатора, электроёмкость которых С1, и С2, и три резистора сопротивлениями R1, R2 и R3 подключены в электрическую цепь, схема которой представлена на рисунке 1. Чему равны установившиеся заряды на конденсаторах? Напряжение U0 считать известным.

5. Железный проводник длиной 100 м подключают с источнику постоянного напряжения. За 10 с проводник нагрелся на 28 К. Чему равно напряжение источника? Изменением сопротивления проводника при его нагревании и теплообменом с окружающей средой, а также внутренним сопротивлением источника пренебречь. Удельное сопротивление железа 0,1.10–6 Ом.м.

6. Треугольная проволочная рамка площадью 0,1 м и сопротивлением 5 Ом находится в магнитном поле, силовые линии которого перпендикулярны её плоскости. Индукция магнитного поля медленно и равномерно возрастает от начального значения В1=0,07 Тл до конечного значения В2=0,47 Тл. Какой заряд при этом протекает по контуру?

Вариант 21

1. Горизонтально летящая пуля попадает в неподвижный шар из пенопласта с массой, в 5 раз большей, чем у пули, и пробивает его по диаметру. После вылета из шара скорость пули стала в 2 раза меньше первоначальной. Сколько процентов первоначальной энергии пули перешло при этом в тепло?

2. Цепочка из 16 тел одинаковой массы m, соединенных упругими невесомыми нитями, движется по горизонтальной плоскости под действием горизонтально направленной силы, модуль которой равен F=40 Н. Чему равна сила упругости, действующая на десятое тело со стороны одиннадцатого?

3. Для получения сверхвысоких температур используется установка, состоящая из закрытого с одного конца цилиндра (ствола) и поршня, которым является пуля, влетающая в цилиндр с открытого конца. Верхний предел температуры аргона, подвергнутого сжатию в такой установке, равен 3.104 К. Какова при этом была начальная скорость пули массой m=100 г, влетающей в ствол объёмом V0=200 см3? Начальные значения температуры и давления равны: T0=300 К, p0=105 Па. Принять, что при высокой температуре сжатые газы можно считать идеальными газами.

4. Плоский конденсатор без диэлектрика (ε=1) подключен к источнику тока напряжением U. Определите работу, которую надо совершить, чтобы увеличить расстояние между обкладками конденсатора в 3 раза, и напряжение на конденсаторе после раздвижения пластин, если: а) источник отключают; б) источник не отключают.

5. Цепь состоит из аккумулятора и лампы. При этом напряжение на зажимах аккумулятора U1=20 В. При параллельном подключении еще одной такой же лампы напряжение падает до U2=15 В. Найдите сопротивление R каждой лампы. Считайте, что сопротивление лампы не зависит от ее накала. Внутреннее сопротивление аккумулятора r=1 Ом.

6. Рамка, имеющая форму равностороннего треугольника, помещена в однородное магнитное поле индукцией В=0,04 Тл. Плоскость рамки составляет с направлением силовых линий магнитного поля угол α=60°. Определите длину а стороны рамки, если при равномерном уменьшении индукции магнитного поля от B до нуля в течение времени Δt=0,03 с в проводнике рамки выделяется количество теплоты 0,5 мДж. Сопротивление рамки R=15 Ом.

Вариант 22

1. Цепочка из 9 тел одинаковой массы m, соединенных упругими невесомыми нитями, движется по горизонтальной плоскости под действием горизонтально направленной силы, модуль которой равен F=30 Н. Чему равна сила упругости, действующая на третье тело со стороны четвертого?

2. Электрический нагреватель сопротивлением R=23 Ом, включенный в бытовую сеть с напряжением U=220 В, нагревает сосуд с водой на ΔT=30 К за минуту. Удельная теплоемкость воды с=4170 Дж/(кг.К). Чему равна масса нагреваемой воды? Теплоемкостью сосуда пренебречь.

3. Плоский конденсатор, заполненный веществом с диэлектрической проницаемостью ε и удельным сопротивлением ρ, подключен к источнику тока, ЭДС которого равна ε и с внутренним сопротивлением r. Чему равен заряд, накопившийся на конденсаторе, если сопротивление утечки конденсатора равно R? Сопротивлением проводов пренебречь.

4. Горизонтальный проводник сопротивлением R может скользить по двум вертикальным проводящим стержням. Стержни разнесены на расстояние l друг от друга и соединены снизу источником тока, ЭДС которого равна ε (рис.1). Перпендикулярно плоскости движения приложено постоянное однородное магнитное поле с индукцией В. При какой массе проводника его установившаяся скорость равна υ? Сопротивлением стержней и источника тока, а также трением пренебречь. Система находится в поле тяготения Земли.

5. На рис. 2 изображён горизонтально расположенный цилиндр с подвижным поршнем, заполненный инертным одноатомным газом неоном массой 2 г. Масса поршня М=110 г. В центр поршня попадает пуля массой m=10 г, летящая со скоростью 300 м/с и застревающая в нем. За время удара поршень смещается в крайнее правое положение на расстояние L. Определите, как при этом изменится температура газа. Трением поршня о сосуд и теплообменом с окружающей средой следует пренебречь.

6. Шарик массой m=20 г подвешен на шелковой нити длиной l=10 см. Шарик имеет положительный заряд q=+10–5 Кл и находится однородном электрическом поле напряженностью Е=10 В/м, направленном вертикально вниз. Каков период малых колебаний шарика?

Вариант 23

1. Поезд прошёл расстояние S=17 км между двумя станциями со средней скоростью υср.=60 км/ч. При этом на разгон в начале движения и торможение перед остановкой ушло в общей сложности t1=4 мин, а остальное время поезд двигался с постоянной скоростью. Чему равна эта скорость?

2. Человек стоит на неподвижной тележке и бросает камень массой m=5 кг со скоростью υ1=10 м/с относительно земли под углом α=60o к горизонту. Определите, какую работу совершает при этом человек, если масса человека М=60 кг, масса тележки М1=40 кг. Трением пренебречь.

3. Тонкостенный цилиндр, наполненный газом, лежит на гладкой поверхности. Внутри цилиндра находится перегородка, отделяющая такой же газ, но при давлении большем, чем в остальной части цилиндра (рис.1). Длина цилиндра l=1 м. Перегородка находится на расстоянии от правого торца. В результате повреждения перегородка лопнула. Определите, во сколько раз увеличилось давление в левой части цилиндра, если он сместился вправо на расстояние b=0,3 м. Массой цилиндра и перегородки пренебречь. Температуру газа считать постоянной.

4. По гладкому кольцу радиусом r, расположенному вертикально, могут скользить два одинаковых шарика массой m и зарядом q каждый. Какой заряд нужно сообщить неподвижно закрепленному в нижней точке кольца третьему шарику, чтобы шарики расположились в вершинах равностороннего треугольника?

5. Определите разность потенциалов между точками A и B в схеме, изображенной на рисунке 2, если ёмкости конденсаторов C1=5 пФ, C2=7 пФ, C3=10 пФ, C4=30 пФ, а ЭДС источника тока ε=24 В.

6. Электрон движется в однородном магнитном поле индукцией В=10 мТл по винтовой линии. Определите скорость электрона, если шаг винтовой линии h=3 см, а ее радиус R=5 мм. Отношение заряда электрона к его массе .

Вариант 24

1. Камень брошен с башни под углом 30° к горизонту со скоростью 10 м/с. Каково кратчайшее расстояние между точкой бросания и точкой нахождения камня через 3 с?

2. На гладкой горизонтальной плоскости находится длинная доска массой M=2 кг (рис.1). По доске скользит шайба массой m=0,5 кг. Коэффициент трения между шайбой и доской μ=0,2. В начальный момент времени скорость шайбы υ0=2 м/с, а доска покоится. Сколько времени потребуется для того, чтобы шайба перестала скользить по доске?

3. Один моль одноатомного идеального газа переходит из состояния 1 в состояние 3 в соответствии с графиком зависимости его объёма V от температуры T (рис.2). Температура T0=100 К. На участке 2–3 к газу подводят 2.5 кДж теплоты. Найдите отношение работы газа A123 ко всему количеству подведенной к газу теплоты Q123.

4. Напряженность электрического поля плоского конденсатора (рис.3) равна 24 кВ/м. Внутреннее сопротивление источника r=10 Ом, ЭДС ε=30 В, сопротивления резисторов R1=20 Ом, R2=40 Ом. Найдите расстояние между пластинами конденсатора.

5. На непроводящей горизонтальной поверхности стола лежит проводящая жёсткая рамка из однородной тонкой проволоки, согнутой в виде равностороннего треугольника АDС со стороной, равной а (рис.4). Рамка, по которой течет ток I, находится в однородном горизонтальном магнитном поле, вектор индукции которого перпендикулярен стороне СD. Каким должен быть модуль индукции магнитного поля, чтобы рамка начала поворачиваться вокруг стороны СD, если масса рамки m?

6. Протон, обладающий импульсом 3,27. 10–22 кг.м/с, влетает в плоский конденсатор длиной 1 см под углом 15° к пластинам. Расстояние между пластинами конденсатора 0,5 см. Определите разность потенциалов между пластинами, если при выходе из конденсатора протон будет двигаться параллельно пластинам.

Вариант 25

1. Лифт начинает подниматься с ускорением а=2.2 м/с2. Когда его скорость достигла υ=2.4 м/с, с потолка кабины лифта оторвался болт. Чему равны время t падения болта и перемещение болта относительно Земли за это время? Высота кабины лифта Н=2.5 м.

2. У бруска одна сторона гладкая, вторая шероховатая. Если брусок положить на наклонную плоскость шероховатой стороной, он будет лежать на плоскости на грани соскальзывания. С каким ускорением будет двигаться брусок по наклонной плоскости, если положить его гладкой стороной? Коэффициент трения между шероховатой поверхностью бруска и наклонной плоскостью равен 0,5. Ответ округлите до десятых.

3. Устройство, в котором выделяется мощность 8400 Вт, охлаждается проточной водой, текущей по трубе с площадью поперечного сечения 1 см2. В установившемся режиме проточная вода нагревается на 10°С. Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг.К), плотность воды равна 103 кг/м3. Если предположить, что на нагрев воды идет все выделяемое устройством количество теплоты, то скорость воды равна … м/с.

4. Два конденсатора емкостями С1=3 мкФ и С2=4 мкФ зарядили и соединили одноименными полюсами друг с другом. При этом выделилось количество теплоты Q=4,2.105 Дж. Определите, на сколько напряжение на первом конденсаторе было больше напряжения на втором конденсаторе до соединения.

5. Два соединенных последовательно вольтметра подключены к клеммам источника тока. Показания вольтметров U1= 5,0 В и U2=15 В. Если подключить к источнику только первый вольтметр, он покажет U1‘=19 В. Найдите ЭДС источника.

6. Отрицательно заряженная частица влетает в однородное магнитное поле с индукцией В=103 Тл и движется по дуге окружности радиусом R=0,2 м. Затем частица попадает в однородное электрическое поле параллельно силовым линиям и ускоряется разностью потенциалов U=103 В. При этом скорость частицы возрастает в 3 раза. Определите конечную скорость частицы.

Вариант 26

1. Тело брошено со стола горизонтально. При падении на пол его скорость равна 7.8 м/с. Высота стола H=1.5 м. Чему равна начальная скорость тела?

2. Шар массой 1 кг, подвешенный на нити длиной 90 см, отводят от положения равновесия на угол 60о и отпускают (рис.1). В момент прохождения положения равновесия в него попадает пуля массой 10 г, летящая навстречу шару. Она пробивает его и продолжает двигаться горизонтально. Определите изменение скорости пули в результате попадания в шар, если он, продолжая движение в прежнем направлении, отклоняется на угол 39о. (Массу шара считать неизменной, диаметр шара – пренебрежимо малым по сравнению с длиной нити; .)

3. Воздушный шар объёмом 2500 м3 с массой оболочки 400 кг имеет внизу отверстие, через которое воздух в шаре нагревается горелкой. Чему равна максимальная масса груза, который может поднять шар, если воздух в нем нагреть до температуры 77°С? Температура окружающего воздуха 7°С, его плотность 1,2 кг/м3. Оболочку шара считать нерастяжимой.

Результаты государственной итоговой аттестации 2014. Задания ЕГЭ по физике презентация, доклад

Слайд 1
Текст слайда:

Результаты государственной итоговой аттестации 2014


Слайд 2
Текст слайда:

Марина Юрьевна Демидова:

выпускники могут решать лишь базовые задания ЕГЭ по физике


Слайд 3
Текст слайда:

С1. Цилиндрический проводник длиной ℓ= ℓ2, постоянного поперечного сечения включён в цепь постоянного тока. К нему подключают вольтметр таким образом, что одна из клемм вольтметра все время подключена к началу проводника, а вторая может перемещаться вдоль проводника.

ρ2

Вариант 340 (основной поток)

Результаты выполнения: 1 балл – 17,2%; 2 балла – 3,6%; 3 балла – 3,7%

На рисунке приведена зависимость показаний вольтметра U от расстояния х до начала проводника. Как зависит от х удельное сопротивление проводника? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали.


Слайд 4
Текст слайда:

С2. Небольшие шарики, массы которых
т= 30г и М=60г, соединены лёгким стержнем и помешены в гладкую сферическую выемку. И начальный момент шарики удерживаются в положении, изображенном па рисунке. Когда их отпустили без толчка, шарики стали скользить по поверхности выемки.

Максимальная высота подъёма шарика массой М относительно нижней точки выемки оказалась равной 12см. Каков радиус выемки R?

R = H/2·(1+M2/m2)= 30см


Слайд 5
Текст слайда:

С2. Небольшие шарики, массы которых т=25г и М=50г, соединены лёгким стержнем и помешены в гладкую сферическую выемку радиусом R=20см. В начальный момент шарики удерживаются в положении, изображенном на рисунке.

Когда их отпустили без толчка, шарики стали скользить по поверхности выемки. Минимальная высота, на которой оказался шарик m в процессе движения, равна 4см от нижней точки выемки . Определите отношение масс M и m.

Вариант 334, 345 …


Слайд 6
Текст слайда:

С3. Изменение состояния постоянной массы одноатомного идеального газа происходит по циклу, показанному на рисунке. При переходе из состояния 1 в состояние 2 газ совершает работу Ап = 5 кДж. Какое количество теплоты газ получает за цикл от нагревателя?

QH = 23·A12/8 ≈14 кДж


Слайд 7
Текст слайда:

С4. Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1, а затем по схеме 2 (см. рисунок). Сопротивление резистора равно R, сопротивление амперметра 0,1R, а сопротивление вольтметра 9R. Найдите отношение U1/U2 показаний вольтметра в схемах. Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь.

U1/U2 = 0,9


Слайд 8
Текст слайда:

С5. Металлический стержень, согнутый и виде буквы II, закреплён в горизонтальном положении. Hа параллельные стороны стержня опираемся концами перпендикулярная перемычка массой
370г и длиной 1м. Сопротивление перемычки равно 0,025 Ом. Вся система находится в однородном вертикальном магнитном поле с индукцией 0,1Тл.

F= B2L2V/R+ μmg = 1,54Н

Какую горизонтальную силу нужно приложить к перемычке, чтобы двигать её с постоянной скоростью 2 м/с, если коэффициент трения между стержнем и перемычкой равен 0,2? Сопротивлением стержня пренебречь. Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на перемычку.


Слайд 9
Текст слайда:

С6. Значения энергии электрона в атоме водорода задаются формулой Еп =-13,6эВ/n2, n=1,2, 3…
При переходе с верхнего уровня энергии на нижний атом излучает фотон. Переходы с верхних уровней на уровень с n = 1 образуют серию Лаймана; на уровень с п = 2 – серию Бальмера; на уровень с п = 3 – серию Пашена и т.д. Найдите отношение β минимальной частоты фотона в серии Бальмера к максимальной частоте фотона в серии Пашена.

β = 1,25


Слайд 10
Текст слайда:

Результаты выполнения заданий части С резерва

На проверку поступило 15 работ из 78!

По1 баллу
получили за задания части С 4 человека!!!


Слайд 11
Текст слайда:

С1. На тонкую собирающую линзу от удалённого источника падает пучок параллельных лучей (см. рисунок). Как изменится положение изображения источника, создаваемое линзой, если между линзой и фокусом поставить плоскопараллельную стеклянную пластинку (на рисунке положение пластинки отмечено пунктиром)? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали. Сделайте рисунок, поясняющий ход лучей.

не изменится

Вариант 401 (резерв)


Слайд 12
Текст слайда:

μ >0,2

С2. Массивные шарики, имеющие массы М=100г и т=25г, неподвижно соединены друг с другом прямым стержнем пренебрежимо малой массы. Полученная гантель помещена в неподвижную сферическую выемку радиусом R так, что шарик М находится в нижней точке выемки,

а шарик т касается стенки выемки на высоте R от этой точки (см. рисунок). Коэффициент трения между шариком М и дном выемки равен μ, трение между шариком т и стенкой выемки отсутствует. При каких значениях μ гантель покоится в показанном на рисунке положении? Сделайте рисунок с указанием сил, действующих на шарики.


Слайд 13
Текст слайда:

С3. Сосуд разделён тонкой перегородкой на две части, отношение объёмов которых V2 / V1= 3. В первой части сосуда находится воздух с относительной влажностью φ1 = 80%. Какой была влажность воздуха во второй части сосуда, если после того, как перегородку убрали, в сосуде установилась относительная влажность 50%? Считать, что температура воздуха постоянна.

φ2 = 40%


Слайд 14
Текст слайда:

С4. При изучении закона Ома для полной электрической цепи ученик исследовал зависимость напряжения на полюсах источника тока от силы тока во внешней цепи (см. рисунок). Внутреннее сопротивление источника не зависит от силы тока. Сопротивление вольтметра велико, сопротивление амперметра пренебрежимо мало. При силе тока в цепи 1 А вольтметр показывает напряжение 4,4 В, а при силе тока 2 А – напряжение 3,3 В. Определите, какое напряжение покажет вольтметр при силе тока 4,1 А.

U0 ≈ 1,0В


Слайд 15
Текст слайда:

С5. Квадратная рамка из медного провода помещена в однородное поле электромагнита. Hа рисунке приведён график зависимости от времени t для проекции Bn вектора индукции этого поля на перпендикуляр к плоскости рамки. За время τ = 5с в рамке выделяется количество теплоты Q=80мкДж, площадь поперечного сечения провода S0 = 2мм2. Удельное сопротивление меди ρ=1,7 ∙10-8Ом∙м. Определите длину стороны рамки ℓ.

ℓ ≈ 24 мм


Слайд 16
Текст слайда:

С6. π0 -мезон распадается на два γ-кванта. Длина волны одного из образовавшихся γ -квантов в системе отсчёта, где первичный π0 -мезон покоится, λ = 1,83∙10-4м. Найдите массу π0 -мезона.

т ≈ 2,4 ∙10-28кг


Слайд 17
Текст слайда:

Вариант 301

С1. При изучении давления света проведены два опыта с одним и тем же лазером. В первом опыте свет лазера направляется на пластинку, покрытую сажей, а во втором – на зеркальную пластинку такой же площади. В обоих опытах пластинки находятся на одинаковом расстоянии от лазера и свет падает перпендикулярно поверхности пластинок. Как изменится сила давления света на пластинку во втором опыте по сравнению с первым? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.


Слайд 18
Текст слайда:

C2. Шайба массой m = 100г начинает движение по желобу AB из точки А из состояния покоя. Точка А расположена выше точки В на высоте H =6м. В процессе движения по желобу механическая энергия шайбы из-за трения уменьшается на величину ΔE. В точке В шайба вылетает из желоба под углом α = 15° к горизонту и падает на землю в точке D , находящейся на одной горизонтали с точкой В (см. рисунок). BD = 4м. Найдите величину ΔE. Сопротивлением воздуха пренебречь.


Слайд 19
Текст слайда:

C3. Тепловой двигатель использует в качестве рабочего p вещества 1 моль идеального одноатомного газа. Цикл работы двигателя изображён на pV-диаграмме и состоит из двух адиабат, изохоры, изобары. Зная, что КПД этого цикла η = 15%, а минимальная и максимальная температуры газа при изохорном процессе tmin=37°C и tmax=302°C, определите количество теплоты, получаемое газом за цикл.


Слайд 20
Текст слайда:

Результаты выполнения: 1 балл – 18,9%; 2 балла – 10,2%;
3 балла – 25,7%


Слайд 21
Текст слайда:

C5. Квадратная проволочная рамка со стороной ℓ = 10см находится в однородном магнитном поле с индукцией B. На рисунке изображено изменение проекции вектора B на перпендикуляр к плоскости рамки с течением времени. За время t = 10 с в рамке выделяется количество теплоты Q = 0,1мДж. Каково сопротивление проволоки, из которой сделана рамка?


Слайд 22
Текст слайда:

C6. На рисунке представлены энергетические уровни атома и указаны частоты световых волн, испускаемых и поглощаемых при переходах между ними: ν13 = 7∙1014Гц; ν32 = 3∙1014Гц. При переходе с уровня Е4 на уровень Е1 атом излучает свет с длиной волны λ=360нм. Какова частота колебаний световой волны, поглощаемой атомом при переходе с уровня Е2 на уровень Е4?


Слайд 23
Текст слайда:

Вариант 701

С1. Два одинаковых лазера освещают узкими пучками красного света два тела, имевших в начальный момент одинаковые температуры. Первое тело красного цвета, а второе зелёного. Опираясь на законы квантовой и молекулярной физики, объясните, температура какого из тел будет больше через некоторый промежуток времени.


Слайд 24
Текст слайда:

С2. Пушка, закреплённая на высоте 5м, стреляет снарядами в горизонтальном направлении. Вследствие отдачи её ствол, имеющий массу 1000кг, сжимает на 1м пружину жёсткостью 6∙103 Н/м, производящую перезарядку пушки. При этом только η = 1/6 часть всей энергии отдачи идёт на сжатие пружины. Какова масса снаряда, если дальность его полёта равна 600м?

m =10кг


Слайд 25
Текст слайда:

С3. Два одинаковых теплоизолированных сосуда соединены короткой трубкой с краном. Объём каждого сосуда V =1 м3. В первом сосуде находится ν1= 1моль гелия при температуре T1 = 400 К; во втором ν2= 3 моль аргона при температуре T2 = 300 К. Кран открывают. Определите давление р в сосуде после установления равновесного состояния.

p ≈ 5,4 кПа


Слайд 26
Текст слайда:

С4. Шарик массой m =10г с положительным зарядом q = 2мКл подвешен на нити в горизонтальном электрическом поле. Шарик сначала удерживают в нижнем положении, а затем отпускают. Найдите величину напряжённости электрического поля, если в тот момент, когда при движении шарика нить составляет с вертикалью угол α = 45º, натяжение нити T =100мН.

E ≈ 20,7 В/м


Слайд 27
Текст слайда:

C5. Проводник длиной ℓ = 10см и массой m = 60г равномерно скользит вниз (без трения и потери контакта) по двум вертикальным шинам в однородном магнитном поле. Внизу шины замкнуты резистором сопротивлением R = 0,01 Ом. Параллельно резистору подключён конденсатор ёмкостью С = 40мкФ (см. рис). Определите индукцию магнитного поля В, если заряд конденсатора q = 3мкКл. Сопротивлением проводника пренебречь.

B = 0,8 Тл

B = 0,8 Тл

B = 0,8 Тл


Слайд 28
Текст слайда:

C6. Частота световой волны, соответствующая красной границе фотоэффекта для калия, ν1 = 4∙1015 Гц. Этой волной облучают фотокатод, изготовленный из некоторого (другого) металла. При этом оказалось, что максимальная кинетическая энергия выбитых электронов равна работе выхода из этого металла. Определите частоту ν2, соответствующую красной границе фотоэффекта для этого металла.

ν2=2∙1015 Гц


Слайд 29
Текст слайда:

Логинова Татьяна Алексеевна

http://tanchek.clan.su/
[email protected]

лицей «Технический» г.о.Самара

группа в Контакте «Физика в Техническом лицее»
http://vk.com/club57958532


Скачать презентацию

ЕГЭ 2017. Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов. Вариант 9. Решение

ЕГЭ 2017. Физика. Демидова М. Ю. 30 вариантов. Вариант 9. Решение

Задание 1. На графике приведена зависимость проекции скорости vх от времени t. Определите проекцию aх ускорения тела.

Решение.

Ускорение тела на интервале времени  можно найти как

.

Из графика видно, что при  секунд, скорость  м/с, следовательно, ускорение равно

 м/с2.

Ответ: 6.

Задание 2. Четыре одинаковых кирпича массой m = 3 кг каждый сложены в стопку (см. рисунок). Сверху положили ещё один такой же кирпич. Насколько при этом увеличится модуль силы N, действующей со стороны первого кирпича на второй?

Решение.

Модуль силы реакции опоры N со стороны 1-го кирпича в данном случае будет равна весу, который давит на 1-й кирпич: . Так как сверху положили еще 5-й кирпич, то значение силы N изменится на величину, пропорциональную весу этого кирпича, то есть:

 Н.

Ответ: 30.

Задание 3. Тело массой 1 кг, брошенное вертикально вверх с поверхности Земли, достигло максимальной высоты 20 м. Какой кинетической энергией обладало тело тотчас после броска? Сопротивлением воздуха пренебречь.

Решение.

Так как сопротивление воздуха равно нулю, то вся начальная кинетическая энергия тела перешла в потенциальную, и на высоте 20 метров эта потенциальная энергия равна

 Дж.

Следовательно, кинетическая энергия в начальный момент времени также была равна 200 Дж.

Ответ: 200.

Задание 4. Коромысло весов, к которому подвешены на нитях два тела (см. рисунок), находится в равновесии. Массы тел m1 = 2 кг и m2 = 4 кг соответственно, а длина плеча d1=60 см. Чему равна длина плеча d2? (Коромысло и нити считать невесомыми.)

Решение.

Так как коромысло находится в равновесии, то моменты для левого и правого плеча равны, то есть можно записать равенство

,

где F1, F2 – силы, с которыми тела массами m1 и m2 давят на плечи длиной d1 и d2 соответственно. Так как грузы висят на нитях, то силы , . Таким образом, для плеча d2 имеем:

Ответ: 30.

Задание 5. На рисунке приведены графики зависимости от времени t проекций скоростей Vx на ось Ох двух тел, движущихся по этой оси. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения и укажите их номера.

1) Проекция на ось Ох ускорения тела 1 меньше проекции на ось Ох ускорения тела 2.

2) Проекция на ось Ох ускорения тела 1 равна 0,3 м/с2.

3) Тело 2 в момент времени 15 секунд находилось в начале отсчёта.

4) Первые 15 секунд тела двигались в противоположные стороны.

5) Проекция на ось Ох ускорения тела 2 равна 0,1 м/с2.

Решение.

1) Чем выше ускорение тела, тем вертикальнее будет проекция скорости тела. Из рисунка видно, что проекция скорости 1-го тела возрастает быстрее, чем проекция скорости 2-го тела. Следовательно, ускорение 1-го тела выше.

2) Из рисунка видно, что за время  с скорость изменилась на  м/с. Следовательно, ускорение 1-го тела равно  м/с2.

3) При t=15 секунд скорость тела стала равна 0 – это момент, когда тело меняет направление своего движения (так как далее знак скорости меняется).

4) Из графика видно, что первые 15 секунд скорость 1-го тела была положительной, а второго – отрицательной. Следовательно, тела двигались в противоположных направлениях.

5) За время  секунд скорость 2-го тела изменилась на  м/с. Следовательно, ускорение 2-го тела равно  м/с2.

Ответ: 24.

Задание 6. Груз изображённого на рисунке пружинного маятника совершает свободные гармонические колебания между точками 1 и 3. Как меняется кинетическая энергия груза маятника и потенциальная энергия пружины при движении груза маятника от точки 2 к точке 1?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

Решение.

В точке 2 скорость движения груза максимально, следовательно, кинетическая энергия груза маятника, равная  в точке 2 будет максимальна, и при движении в точку 1 будет убывать.

Потенциальная энергия пружины, равная , где x – степень деформации пружины (сжатие или растяжение), будет возрастать, так как при движении в точку 1 пружина сжимается на большую величину, чем в точке 2.

Ответ: 21.

Задание 7. Груз, привязанный к нити, отклонили от положения равновесия и в момент t=0 отпустили из состояния покоя (см. рисунок). На графиках А и Б показано изменение физических величин, характеризующих движение груза после этого. (Т — период колебаний груза.) Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать.

ГРАФИКИ

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

1) координата х

2) проекция скорости vx

3) кинетическая энергия Ек

4) потенциальная энергия Еп

Решение.

1) Координата x, как видно из рисунка, сначала принимает отрицательное значение, затем проходит через 0, становится положительной, а затем, вновь возвращается в исходную точку и становится отрицательной. Это один период колебания T маятника. Данное описание подходит к рисунку Б.

2) Изначально скорость маятника равна 0. Это не соответствует ни одному из графиков.

3) Кинетическая энергия маятника при t=0 равна 0, так как скорость маятника равна 0. Также не подходит ни для одного графика.

4) Потенциальная энергия при t=0 максимальна, затем, в точке 0 становится равной 0, после этого вновь достигает максимального значения, и все повторяется при обратном ходе маятника. Это соответствует рисунку под буквой А.

Ответ: 41.

Задание 8. На рисунке приведён график процесса 1-2, в котором участвует неон. Абсолютная температура газа в состоянии 1 равна 150 К. Определите абсолютную температуру неона в состоянии 2, если в процессе 1-2 количество вещества газа не меняется.

Решение.

Из уравнения состояния идеального газа имеем для точки 1

,

для точки 2

.

Так как давления одинаковы, то имеем равенство:

,

откуда

 К.

Ответ: 750.

Задание 9. На рисунке изображён график зависимости температуры тела от подводимого к нему количества теплоты. Удельная теплоёмкость вещества этого тела равна 500 Дж/(кг • К). Чему равна масса тела?

Решение.

Из рисунка видно, что при передаче телу количества теплоты Q=60 кДж оно нагревается на  К. Найдем массу тела из формулы

,

откуда

 кг.

Ответ: 2.

Задание 10. 12 г гелия в ходе адиабатического процесса сжали, увеличив его внутреннюю энергию на 1500 Дж. Какую работу при этом совершили внешние силы?

Решение.

При адиабатическом процессе обмен тепла с окружающей средой отсутствует. Тогда первое начало термодинамики можно записать в виде

,

то есть совершенная газом (или над газом) работа равна изменению его внутренней энергии, то есть

A=1500 Дж.

Ответ: 1500.

Задание 11. В понедельник и вторник температура воздуха была одинаковой. Парциальное давление водяного пара в атмосфере в понедельник было меньше, чем во вторник.

Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения и укажите их номера.

1) Плотность водяных паров, содержащихся в воздухе, в понедельник была меньше, чем во вторник.

2) Относительная влажность воздуха в понедельник была меньше, чем во вторник.

3) Концентрация молекул водяного пара в воздухе в понедельник и вторник была одинаковой.

4) Давление насыщенных водяных паров в понедельник было больше, чем во вторник.

5) Масса водяных паров, содержащихся в 1 м3 воздуха, в понедельник была больше, чем во вторник.

Решение.

1) Парциальное давление водяного пара – это давление этого отдельно взятого пара в атмосфере. Так как в понедельник это давление было меньше, чем во вторник, а температура оставалась постоянной, то плотность водяного пара в понедельник была меньше, чем во вторник.

2) Относительная влажность воздуха определяется как

,

где p – парциальное давление водяного пара;  – давление насыщенного пара (табличная величина, зависящая только от температуры). Так как давление p в понедельник было меньше, чем во вторник, а давление насыщенного пара оставалось неизменным (температура не менялась), то относительная влажность в понедельник была меньше, чем во вторник.

3) Концентрация молекул пара при постоянной температуре пропорциональна давлению пара, следовательно, в понедельник концентрация была меньше.

4) Давление насыщенных паров было одинаковым в оба дня, так как температура не менялась.

5) Так как концентрация молекул водяного пара в понедельник была меньше, чем во вторник, следовательно, масса этого пара была меньше, чем во вторник.

Ответ: 12.

Задание 12. На рисунках приведены графики А и Б двух процессов: 1-2 и 3-4, — происходящих с 1 моль гелия. Графики построены в координатах V-T и p-V, где р — давление; V — объём и Т — абсолютная температура газа. Установите соответствие между графиками и утверждениями, характеризующими изображённые на графиках процессы.

ГРАФИКИ

УТВЕРЖДЕНИЯ

1) Над газом совершают работу, при этом его внутренняя энергия увеличивается.

2) Над газом совершают работу, при этом газ отдаёт положительное количество теплоты.

3) Газ получает положительное количество теплоты и совершает работу.

4) Газ получает положительное количество теплоты, при этом его внутренняя энергия увеличивается.

Решение.

На графике А изображен процесс с постоянным объемом и увеличивающейся температурой.

На графике Б имеет место линейная зависимость между давлением и объемом вида , где  – угловой коэффициент. Тогда из уравнения Менделеева-Клайперона для состояния газа в точках 3 и 4 имеем:

И так как , то температура , то есть температура уменьшается.

1) Над газом совершают работу, то есть объем газа должен уменьшаться. Внутренняя энергия газа увеличивается, значит, температура газа должна также увеличиваться. Этому не соответствует ни один из графиков.

2) Над газом совершают работу и газ отдаёт положительное количество теплоты. На рисунке Б видим, что при уменьшении объема газа (над ним совершили работу) температура газа также уменьшается (он отдает тепло). Подходит.

3) Газ получает положительное количество теплоты, то есть его температура увеличивается, и газ совершает работу, то есть его объем увеличивается. Этим условиям не соответствует ни один из графиков.

4) Газ получает положительное количество теплоты, то есть его температура увеличивается, при этом его внутренняя энергия увеличивается. Это график под буквой А.

Ответ: 42.

Задание 13. На протон р, влетевший в зазор между полюсами электромагнита, со стороны магнитного поля, вектор индукции В которого направлен горизонтально (см. рисунок), действует сила Лоренца F. Куда направлена (вверх, вниз, влево, вправо, от наблюдателя, к наблюдателю) скорость протона v, если известно, что она перпендикулярна вектору В? Ответ запишите словом (словами).

Решение.

Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки. В соответствии с этим правилом получаем, что условное направление тока будет направлено к наблюдателю. Так как правило левой руки было разработано для тока, идущего от «+» к «-», то движение протона будет совпадать с направлением этого тока (протонного тока), то есть он будет двигаться к наблюдателю.

Ответ: к наблюдателю.

Задание 14. В цепи из двух одинаковых последовательно включённых резисторов за час выделяется количество теплоты, равное 200 Дж. Какое количество теплоты будет выделяться за час в цепи, в которой количество резисторов и подводимое к ним напряжение увеличено в 3 раза?

Решение.

При последовательном соединении резисторов общее сопротивление участка цепи равно сумме этих сопротивлений, то есть R=R1+R2. Тогда в соответствии с законом Джоуля-Ленца, количество выделяемой теплоты, равно

.

Если напряжение U и сопротивление R увеличить в 3 раза, то количество теплоты

увеличится в 3 раза и станет равно

 Дж.

Ответ: 600.

Задание 15. Какому из предметов 1-4 соответствует изображение АВ в тонкой линзе с фокусным расстоянием F?

Решение.

Фокусное расстояние – это точка F, в которой пересекаются параллельно идущие лучи на вход линзы (см. как пример красная линия на рисунке ниже).

Вершина (точка B) формируется лучом, проходящего через нее и фокусное расстояние F. Тогда на входе линзы этот луч будет идти параллельно главной оптической оси линзы. Из рисунка видно, что красная линия соответствует предмету 1, которому соответствует изображение AB.

Ответ: 1.

Задание 16. Школьник, изучая законы геометрической оптики, провёл опыт по преломлению света (см. рисунок). Для этого он направил узкий пучок света на стеклянную пластину. Пользуясь приведённой таблицей, выберите из приведённого ниже списка два правильных утверждения и укажите их номера.

угол a

20°

40°

50°

70°

sin a

0,34

0,64

0,78

0,94

1) Угол падения равен 20°.

2) Показатель преломления стекла примерно равен 1,22.

3) Угол преломления равен 50°.

4) В воздухе скорость света больше, чем в стекле.

5) Угол отражения равен 70°.

Решение.

1) Из рисунка видно, что цена одного деления равна 5°. Падающий луч захватывает четыре цены деления, то есть 20°. Угол падения – это угол между нормалью и лучом. Этот угол равен 90°-20°=70°.

2) Показатель преломления можно вычислить как отношение синуса падающего угла к синусу преломленного угла. Из таблицы видно, что синус падающего угла равен 0,94, а синус преломленного угла (для 40°) 0,64. Тогда показатель преломления стекла равен

.

3) Из рисунка видно, что угол преломления равен 40° (относительно нормали – в данном случае вертикальная линия).

4) Воздух более разреженная среда, чем стекло. Соответственно, скорость света в разреженной среде выше, чем в более плотной, то есть в стекле она будет ниже, чем в воздухе.

5) Угол падения равен углу отражения, то есть 70°.

Ответ: 45.

Задание 17. Протон в однородном магнитном поле движется по окружности. Чтобы в этом поле двигалась по окружности с той же скоростью а-частица, радиус окружности и частота обращения а-частицы по сравнению с протоном должны:

1) увеличиться

2) уменьшиться

3) не измениться

Решение.

На заряженную частицу (протон) со стороны магнитного поля действует сила Лоренца , где q – заряд частицы; v – скорость частицы; B – напряженность магнитного поля. Так как протон движется по окружности, то магнитное поле направлено перпендикулярно его движению, то есть  и сила Лоренца в данном случае запишется в виде

.

В соответствии со вторым законом Ньютона, силу Лоренца также можно записать как

,

где  – центростремительное ускорение. Получаем значение для радиуса окружности R:

.

Теперь вычислим изменение радиуса окружности для альфа-частицы, движущейся с той же скоростью. Альфа-частица имеет в своем составе два протона и два нейтрона, то есть ее масса в 4 раза больше массы протона, а заряд в 2 раза больше заряда протона. В итоге получаем:

,

то есть радиус окружности увеличится в 2 раза.

Частота обращения, равная , где T – период обращения, уменьшится, так как альфа-частица с той же скоростью должна пройти больший круг, следовательно, период обращения T увеличивается, а частота уменьшается.

Ответ: 12.

Задание 18. На неподвижном проводящем уединённом шарике радиусом R находится заряд Q. Точка О — центр шарика, OA = 3R/4, ОВ = 3R, ОС = 3R/2. Модуль напряжённости электростатического поля заряда Q в точке С равен Ес. Чему равен модуль напряжённости электростатического поля заряда Q в точке А и точке В?

Установите соответствие между физическими величинами и их значениями.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

А) модуль напряжённости электростатического поля шарика в точке А

Б) модуль напряжённости электростатического поля шарика в точке В

ИХ ЗНАЧЕНИЯ

Решение.

А) Внутри полого проводящего шара напряженность электростатического поля равна 0. Следовательно, в точке А напряженность поля равна 0.

Б) Напряженность электростатического поля убывает в квадратической зависимости от расстояния. Точка B расположена на расстоянии в два раза большем от точки C, в которой напряженность равна . Следовательно, напряженность в точке B будет в 4 раза меньше, чем в точке C и равна .

Ответ: 14.

Задание 19. Укажите массовое и зарядовое число ядра, которое образовалось вместе с нейтроном в результате столкновения ядра бора  и а-частицы.

Решение.

Изотоп бора сталкивается с альфа-частицей в результате чего получается нейтрон и еще одна частица. Учитывая, что альфа-частица содержит два протона и два нейтрона, имеем реакцию вида

Используя закон сохранения массовых и порядковых чисел до ядерной реакции и после нее, получаем для неизвестной частицы:

откуда следует, что

то есть массовое число частицы равно 14, а порядковый номер 7.

Ответ: 147.

Задание 20. Из ядер таллия  при бета-распаде с периодом полураспада 3 мин образуются стабильные ядра свинца. В момент начала наблюдения в образце содержится  ядер таллия. Через какую из точек, кроме начала координат, пройдёт график зависимости числа ядер свинца от времени (см. рисунок)?

Решение.

При бета-распаде распавшееся вещество становится свинцом. Найдем количество свинца в момент времени t=3 минуты, используя формулу радиоактивного распада изотопа:

,

то есть свинца образовалось

,

что соответствует точке 2 на графике.

Ответ: 2.

Задание 21. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым их можно рассчитать (v — частота фотона, h — постоянная Планка, р — импульс фотона). К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

А) длина волны фотона

Б) энергия фотона

ФОРМУЛЫ

Решение.

А) Импульс фотона определяется выражением , откуда длина волны фотона равна .

Б) Энергия фотона определяется как .

Ответ: 23.

Задание 22. Для того чтобы более точно измерить массу одного винта, на электронные весы положили 50 таких винтов. Весы показали 25 г. Погрешность весов равна ±1 г. Чему равна масса одного винта по результатам этих измерений?

Запишите ответ с учётом погрешности измерений.

Решение.

Масса 50 винтов составляет 25 грамм, следовательно, масса одного винта равна  грамма. Погрешность измерения веса одного винта также уменьшается в 50 раз и становится равной . В итоге имеем результат измерения одного винта

.

Ответ: .

Задание 23. Ученик изучает закон Ома для полной цепи. В его распоряжении имеются пять установок, состоящие из источников с различными ЭДС и внутренними сопротивлениями, резисторов разного сопротивления и амперметра. Какие две установки необходимо использовать ученику для того, чтобы на опыте обнаружить зависимость силы тока в цепи от внешнего сопротивления?

  

В ответ запишите номера выбранных установок.

Решение.

Закон Ома для полной цепи можно записать в виде

.

Следовательно, чтобы найти зависимость силы тока I от внешнего сопротивления R, нужно взять две установки с одинаковой ЭДС и его внутренним сопротивлением r. Этому условию удовлетворяют установки под номерами 3 и 5.

Ответ: 35.

Задание 24. Мимо остановки по прямой улице проезжает грузовик со скоростью 10 м/с. Через 5 с от остановки вдогонку грузовику отъезжает мотоциклист, движущийся с ускорением 3 м/с2. Чему равна скорость мотоциклиста в момент, когда он догонит грузовик?

Решение.

В момент времени =5 с грузовик уже проехал  метров. Начиная с этого момента времени, мотоциклист движется вдогонку грузовику с ускорением  м/с2. Пусть за время t мотоциклист догоняет грузовик. За это время грузовик пройдет от остановки путь

,

а мотоциклист проедет

.

Так как , то получаем квадратное уравнение:

Решаем квадратное уравнение, имеем:

Через 10 секунд мотоциклист догоняет грузовик и его скорость будет равна

 м/с.

Ответ: 30.

Задание 25. Во время опыта абсолютная температура воздуха в сосуде понизилась в 3 раза, и он перешёл из состояния 1 в состояние 2 (см. рисунок). Кран у сосуда был закрыт неплотно, и сквозь него мог просачиваться воздух. Рассчитайте отношение N2/N1 числа молекул воздуха в сосуде в конце и начале опыта. Воздух считать идеальным газом.

Решение.

Запишем уравнение Менделеева-Клайперона газа в состоянии 1:

,

где  – начальная концентрация молекул воздуха; k – постоянная Больцмана;  – начальная температура воздуха. После того как температура воздуха уменьшилась в 3 раза, газ перешел в состояние 2:

.

Из этих формул найдет отношение , получим:

Ответ: 1.

Задание 26. Частица массой 1 мг переместилась за 3 с на расстояние 0,45 м по горизонтали в однородном горизонтальном электрическом поле напряжённостью 50 В/м. Начальная скорость частицы равна нулю. Каков заряд частицы? Сопротивлением воздуха и действием силы тяжести пренебречь.

Решение.

В горизонтальном однородном электрическом поле, на частицу будет действовать сила Лоренца, равная . В соответствии со вторым законом Ньютона можно записать равенство:

,

откуда заряд частицы равен

.

Найдем ускорение частицы. В задаче сказано, что она двигалась горизонтально с ускорением и за 3 секунды прошла 0,45 метров, имеем:

,

откуда

 м/с2.

Таким образом, заряд частицы равен

 Кл,

что составляет 2 нКл.

Ответ: 2.

Задание 27. К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с частотой v.

Индуктивность L катушки колебательного контура можно плавно менять от максимального значения Lmax до минимального Lmin, а ёмкость его конденсатора постоянна.

Ученик постепенно уменьшал индуктивность катушки от максимального значения до минимального и обнаружил, что амплитуда силы тока в контуре всё время возрастала. Опираясь на свои знания по электродинамике, объясните наблюдения ученика.

Решение.

В описанном опыте колебания в контуре являются вынужденными, они совершаются с частотой v, задаваемой источником тока. Но колебательный контур имеет собственную частоту колебаний v0, и амплитуда колебаний тока в нём зависит от разности значений этих частот: по мере уменьшения  она увеличивается (резонансная кривая), достигая максимального значения при  (явление резонанса). Собственная частота колебаний в контуре зависит от индуктивности катушки и согласно формуле Томсона

.

Таким образом, ученик, уменьшая индуктивность катушки от Lmax до Lmin, увеличивал собственную частоту колебаний контура от  до , что привело к возрастанию амплитуды тока от  до  в соответствии с резонансной кривой.

Задание 28. На границе раздела двух несмешивающихся жидкостей, имеющих плотности р1 = 400 кг/м3 и р2 = 2р1, плавает шарик (см. рисунок). Какой должна быть плотность шарика р, чтобы выше границы раздела жидкостей была одна четверть его объёма?

Решение.

Шарик и жидкости неподвижны в ИСО, связанной с Землёй. В этом случае, как следует из второго закона Ньютона, сила Архимеда, действующая на шарик, уравновешивает действующую на него силу тяжести:  (здесь V1 и V2 соответственно объёмы шарика, находящиеся выше и ниже границы раздела). Отсюда:

.            (1)

Доли объёма шарика, находящиеся выше и ниже границы раздела жидкостей, связаны соотношением

.                   (2)

Решая систему уравнений (1)-(2), получаем:

.

По условию задачи , так что , откуда

 кг/м3.

Ответ: 700 кг/м3.

Задание 29. Тепловой двигатель использует в качестве рабочего вещества 1 моль идеального одноатомного газа. Цикл работы двигателя изображён на pV-диаграмме и состоит из двух адиабат, изохоры, изобары. Зная, что КПД этого цикла  = 15 %, а минимальная и максимальная температуры газа при изохорном процессе  = 37 °С и  = 302 °С, определите количество теплоты, получаемое газом за цикл.

Решение.

При изобарном расширении на участке 1-2 газ получает от нагревателя количество теплоты Q12, а на участке 3-4 отдаёт холодильнику в изохорном процессе количество теплоты Q34. На других участках теплообмен отсутствует, В соответствии с первым началом термодинамики работа газа за цикл А равна разности количества теплоты, полученного от нагревателя, и количества теплоты, отданного холодильнику: А = Ql2 – Q34.

По определению КПД теплового двигателя , что позволяет найти количество теплоты, полученное от нагревателя: , если известно Q34.

Количество теплоты Q34, отданное при изохорном охлаждении на участке 3-4, равно уменьшению внутренней энергии газа этом участке: . Внутренняя энергия идеального газа пропорциональна абсолютной температуре, и для 1 моль одноатомного газа , а модуль её изменения на участке 3-4

.

В итоге получим:

.

Подставляя значения физических величин, получим:

 Дж.

Ответ: 3886 Дж.

Задание 30. Одни и те же элементы соединены в электрическую цепь сначала по схеме 1, а затем по схеме 2 (см. рисунок). Сопротивление резистора равно R, сопротивление амперметра R/100 сопротивление вольтметра 9R. В первой схеме показания амперметра равны I1. Каковы его показания во второй схеме? Внутренним сопротивлением источника и сопротивлением проводов пренебречь.

Решение.

Пусть  — сопротивление амперметра;  — сопротивление вольтметра; E — ЭДС источника. В схеме 1 сопротивление внешней цепи , внутреннее сопротивление источника равно нулю, поэтому показание амперметра .

В схеме 2 внутреннее сопротивление источника равно нулю, поэтому напряжение на участке, содержащем резистор и амперметр, равно E.

Показание амперметра .

Отсюда: .

Подставляя значения сопротивлений, получим ответ:

.

Ответ: .

Задание 31. Равнобедренный прямоугольный треугольник ABC расположен перед тонкой собирающей линзой оптической силой 2,5 дптр так, что его катет АС лежит на главной оптической оси линзы (см. рисунок). Вершина прямого угла С лежит ближе к центру линзы, чем вершина острого угла А, Расстояние от центра линзы до точки А равно удвоенному фокусному расстоянию линзы, АС = 4 см. Постройте изображение треугольника и найдите площадь получившейся фигуры.

Решение.

Длину х горизонтального катета А’С’ изображения находим по формуле линзы:

,

откуда

.

Длину y вертикального катета В’С’ изображения находим из подобия:

.

Площадь изображения

 см2.

Ответ: 9,9 см2.

Создание и моделирование простой схемы с использованием специализированных систем питания – MATLAB и Simulink

Введение

Симскейп™ Специализированные системы электропитания Electrical™ позволяют создавать и моделировать электрические схемы, содержащие линейные и нелинейные элементы.

В этом разделе вы

  • Исследуете Simscape Библиотека электрических специализированных энергосистем.

  • Узнайте, как построить простую схему из Simscape Библиотека электрических специализированных энергосистем.

  • Соедините блоки Simulink ® с вашей схемой.

Схема на рисунке представляет эквивалентную энергосистему, питающую 300-км линия передачи. Линия компенсируется шунтирующим индуктором на приемном конце. Автоматический выключатель позволяет включать и выключать питание линии. Упростить имеет значение, представлена ​​только одна из трех фаз. Параметры, указанные в цифры типичны для энергосистемы 735 кВ.

Схема для моделирования

Построение электрической цепи с помощью библиотеки Simscape Electrical Specialized Power Systems

Графический пользовательский интерфейс использует функциональность Simulink для соединения различных электрических компонентов. электрические компоненты сгруппированы в Simscape Библиотека электрических специализированных энергосистем.

  1. Чтобы открыть Simscape Основная библиотека Electrical Specialized Power Systems в MATLAB ® командная строка, введите:

     sps_lib 
  2. Откройте новую пустую модель, содержащую вашу первую схему и сохраните его как Circuit1 .

  3. Добавьте блок AC Voltage Source из > > > библиотеки.

  4. Установите параметры амплитуды, фазы и частоты блок AC Voltage Source в соответствии со значениями, показанными в Цепь для моделирования.

    Амплитуда, которая должна быть указана для синусоидального источника, является его пиковым значением (в данном случае 424,4e3*sqrt(2) вольта).

  5. Измените название этого блока с AC Voltage Источник Vs.

  6. Добавьте блок Parallel RLC Branch из библиотеки > > >, установите его параметры, как показано в Circuit, на Be Modeled и назовите его Z_экв.

  7. Сопротивление Rs_eq цепи может быть получено из блока Parallel RLC Branch. Дублируйте блок Parallel RLC Branch, который уже находится в вашем окне Circuit1 . Выберите R для параметра Тип ответвления и установите параметр R в соответствии с Цепь для моделирования.

    После закрытия диалогового окна обратите внимание на то, что компоненты L и C исчез, так что значок теперь показывает один резистор.

  8. Назовите этот блок Rs_eq.

  9. Измените размеры различных компонентов и соединительных блоков, перетаскивание линий с выходов на входы соответствующих блоков.

  10. Добавьте блок PI Section Line из > > > библиотека. Вы добавите автоматический выключатель позже в Моделирование переходных процессов.

    Модель линии с равномерно распределенными параметрами R, L и C обычно состоит из задержки, равной времени распространения волны вдоль линия. Эта модель не может быть смоделирована как линейная система, потому что задержка соответствует бесконечному числу состояний. Однако хорошее приближение линии с конечным числом состояний можно получить путем каскадирования несколько ПИ-цепей, каждая из которых представляет небольшой участок линии.

    Секция PI состоит из последовательной ветви R-L и двух шунтирующих ветвей C. Точность модели зависит от количества секций PI, используемых для модели. Копировать блок PI Section Line из библиотеку > > > в схему 1 окно, установите его параметры, как показано в Circuit to Be Modeled, и укажите один участок линии.

  11. Шунтирующий реактор моделируется последовательно включенным резистором с индуктором. Вы можете использовать блок Series RLC Branch для смоделируйте шунтирующий реактор, но тогда вам пришлось бы рассчитывать и уточнять значения R и L вручную на основе добротности и реактивной мощности указанный в Схеме для моделирования.

    Поэтому может оказаться более удобным использовать блок загрузки Series RLC, который позволяет указать непосредственно активную и реактивную мощности, поглощаемые шунтирующий реактор.

    Добавить блок загрузки серии RLC из > > > библиотека. Назовите этот блок 110 Мвар. Установите его параметры как следует:

    Вн

    424.4e3 V

    fn

    60 Hz

    P

    110e6/300 W (quality factor = 300 )

    QL

    110E6 VARS

    Qc

    0

    Поскольку реактивная емкостная мощность не указана, конденсатор исчезает на значок блока, когда диалоговое окно закрыто. Соедините новые блоки как показано.

  12. Добавить блок измерения напряжения из > > > библиотеки. Назовите его У1. Подключите его положительный вход к узлу B1 и его отрицательный вход в новый блок Ground.

  13. Для наблюдения за напряжением, измеренным U1, система индикации нужно.

    Добавьте блок Scope в свой контур1 окно. Если бы размах был подключенный непосредственно к выходу измерения напряжения, он будет отображать напряжение в вольтах. Однако инженеры-электрики в энергосистемах привыкли работать с нормированными величинами (на единицу системы). напряжение нормируется путем деления значения в вольтах на базовое напряжение соответствует пиковому значению номинального напряжения системы. В таком случае, коэффициент масштабирования K is

    K=1424,4×103×2

  14. Добавьте блок усиления и установите его усиление как указано выше. Соедините его выход с блоком Scope и соедините вывод блока измерения напряжения в блок усиления. Дублировать это система измерения напряжения в узле B2, как показано ниже.

  15. Добавьте блок powergui из > > библиотеки. Назначение этого блока обсуждается в разделе Использование блока Powergui для моделирования моделей специализированных энергосистем Simscape Electrical.

  16. Запустить симуляцию.

  17. Откройте блоки Scope и посмотрите напряжения в узлах B1 и B2.

  18. Во время моделирования откройте блок Vs диалоговое окно и измените амплитуду. Наблюдайте за эффектом на двух осциллографах. Вы также можете изменить частоту и фазу. Вы можете увеличить масштаб осциллограммы в окнах осциллографа, нарисовав рамку вокруг области интерес левой кнопкой мыши.

Взаимодействие электрической цепи с другими блоками Simulink

Блок измерения напряжения действует как интерфейс между Simscape Блоки Electrical Specialized Power Systems и блоки Simulink. Для показанной выше системы вы реализовали такой интерфейс от электрической системы к системе Simulink. Блок измерения напряжения преобразует измеренные напряжения в сигналы Simulink.

Аналогичным образом, блок Current Measurement из библиотеки > > > можно использовать для преобразования любого измеренного тока в сигнал Simulink.

Блоки Simulink также могут взаимодействовать с электрической системой. Например, вы можете использовать блок Controlled Voltage Source, чтобы подать напряжение в электрическую цепь, как показано на следующем рисунке.

Измерение напряжения и тока

Когда вы измеряете ток с помощью блока измерения тока, положительное направление тока указано на значке блока (положительное течет от + клеммы к – клемме). Точно так же, когда вы измеряете напряжение с помощью Блок измерения напряжения, измеряемое напряжение представляет собой напряжение на клемме + по отношению к клемме – Терминал.

Основные принципы соединения конденсаторов и катушек индуктивности

Обратите особое внимание при соединении конденсаторных элементов вместе с напряжением источники или элементы индуктора последовательно с источниками тока. Когда вы начинаете симуляции, программа выводит сообщение об ошибке, если происходит одно из следующих двух событий. на вашей схеме присутствуют ошибки подключения:

  1. Вы подключили источник напряжения параллельно с конденсатор или ряд последовательно соединенных конденсаторных элементов, как в двух примеры ниже.

    Чтобы решить эту проблему, вы можете добавить небольшое сопротивление последовательно между источник напряжения и конденсаторы.

  2. Вы подключили источник тока последовательно с индуктор или ряд индукторов, соединенных параллельно, как в пример ниже.

    Чтобы решить эту проблему, вы можете добавить большое сопротивление параллельно с индуктор.

Использование блока Powergui для моделирования моделей специализированных энергосистем Simscape Electrical

Блок Powergui — это среда блок для Simscape Модели электрических специализированных энергосистем. Используется для хранения эквивалента Схема Simulink, которая представляет уравнения в пространстве состояний Simscape Блоки Специализированных электрических систем электроснабжения. Он также открывает инструменты для стационарного и анализ результатов моделирования, а также для расширенного проектирования параметров. Когда ты начнешь симуляции, вы получите сообщение об ошибке, если блок Powergui не будет найден в вашем модель.

См. powergui для получения дополнительной информации о как использовать блок powergui в вашем модели.

Системы электропроводки и методы электромонтажа

Краткое описание

Введение

Системы электропроводки в основном стандартизированы несколькими правилами, положениями и законами. Электрическая проводка должна быть установлена ​​правильно и безопасно в соответствии с электротехническими нормами и стандартами. Если электрическая проводка выполнена неправильно или без соответствия какому-либо стандарту, это может привести к таким инцидентам, как короткое замыкание, поражение электрическим током, повреждение устройства / устройства или привести к неисправности устройства, что в дальнейшем приведет к сокращению срока службы устройства.

Прежде чем приступить к фактической установке электропроводки в жилом, коммерческом или промышленном секторе, необходимо учесть несколько факторов. Эти факторы включают в себя тип конструкции здания, тип конструкции потолка, стены и пола, методы электропроводки, требования к установке и т. д.

Давайте обсудим некоторые основы электропроводки, т. типы электропроводки вкратце.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Это не руководство пользователя и не учебное пособие по электромонтажу. Это всего лишь теория, объясняющая различные системы электропроводки и различные возможные способы установки электропроводки. Если вы планируете проект, который включает в себя электрическую проводку сети переменного тока, обязательно обратитесь за помощью и руководством к профессионалу.

Электробезопасность

Перед началом любых монтажных работ в первую очередь необходимо позаботиться о безопасности персонала. Электричество опасно, и прямой или косвенный контакт с электрическим оборудованием или проводами при включенном питании может привести к серьезным травмам, а иногда даже к смерти. Следуйте приведенным ниже инструкциям, чтобы обеспечить безопасность на рабочем месте.

  1. Всегда используйте защитные средства, такие как защитные очки, перчатки, обувь и т. д., и избегайте любого прямого контакта с цепями под напряжением или под напряжением.
  2. Обладать навыками и методами различения открытых токоведущих частей электрооборудования.
  3. Отключите источник питания при установке или подключении проводов.
  4. Электропитание, подаваемое на установку, должно контролироваться на главном распределительном щите, который должен состоять из автоматического выключателя.
  5. Токопроводящие инструменты и материалы должны храниться на безопасном расстоянии от токоведущих частей цепи или оборудования.
  6. Используйте неэлектропроводные ручные инструменты, для которых они предназначены для выполнения электромонтажных работ. Если они используются для номинального напряжения (или тока), отличного от номинального, прочность изоляции инструмента нарушится, что приведет к поражению электрическим током.

Узнайте больше об электробезопасности в этой статье: Электробезопасность

Распределение электроэнергии

Управление/отдел электроснабжения обеспечивает подачу электроэнергии за пределы помещения потребителя (жилого, коммерческого или промышленного). Потребитель должен подключиться от этой точки к главному распределительному щиту / распределительному щиту дома.

От главного распределительного щита через соответствующие цепи и электропроводку подключаются различные типы электрических нагрузок, таких как вентиляторы, освещение, комнатные охладители и холодильники.

Image

Существуют различные типы проводки, используемые для подключения нагрузки к сети, которые могут использоваться как для домашней электропроводки, так и для промышленной электропроводки. Некоторые из них обсуждаются ниже.

Типы систем электропроводки

Электропроводка является важной частью здания, будь то жилой дом (индивидуальные дома или квартиры), большие коммерческие помещения (офисные здания) или промышленные предприятия (заводы). Существует несколько методов и систем электропроводки, которые используются для освещения и других силовых цепей.

Тип электропроводки играет важную роль в общей стоимости установки. Поэтому очень важно понимать, какой тип электропроводки подходит для конкретной работы.

Некоторые общие факторы, которые следует учитывать при выборе конкретной системы электропроводки:

  • Стоимость системы электропроводки
  • Тип используемых проводов/кабелей
  • Качество проводов
  • Тип нагрузки (свет, HVAC, двигатели и т. д.)
  • Безопасность системы электропроводки
  • Возможность будущих модификаций/расширений
  • Срок службы установки
  • Строительство здания (деревянное, бетонное, кирпично-известковое и др.)
  • Пожарная безопасность

Независимо от типа проводки и выбора провода система электропроводки должна обеспечивать защиту от регулярного механического износа при нормальных условиях эксплуатации.

Обычно тип провода определяет Систему Электропроводки (или, по крайней мере, их классификацию). Некоторые из наиболее часто используемых систем электропроводки в жилых, коммерческих, промышленных, аудиториях и т. д.:0012

  • Корпус и крышка Проводка
  • Обрешетка (CTS или TRS)
  • Кабелепровод (поверхностный или скрытый)
  • Проводка в свинцовой оболочке
  • Давайте теперь рассмотрим эти системы электропроводки / установки одну за другой.

    Проводка с скобами

    При этом фарфоровые, деревянные или пластмассовые скобы крепятся к стенам или потолку через равные промежутки, т. е. 0,6 м между каждой скобой. Кабели с изоляцией из ПВХ проходят через отверстия каждой скобы, и, следовательно, скоба поддерживает и удерживает провод.

    Это недорогой метод подключения, который используется для временных установок. Поэтому он не подходит для домашней электропроводки, а также является устаревшим методом.

     

    Image

    Оболочка и заглушка Проводка

    В этом случае кабель проходит через деревянный кожух с канавками. Деревянный кожух изготавливается таким образом, чтобы он имел необходимую фиксированную длину с параллельными канавками, в которых проходят кабели. Деревянный кожух крепится к стенам или потолку саморезами.

    После укладки кабелей в пазы корпуса на него надевается деревянная заглушка с пазами, закрывающая кабели. Это также дешевая система электропроводки, но при коротком замыкании высок риск возгорания.

    Электропроводка из реек

    В этом случае изолированные провода проложены через прямые рейки из тикового дерева. Деревянные рейки крепятся к потолку или стенам с помощью дюбелей и шурупов. Кабели крепятся к рейкам с помощью хомутов из луженой латуни. №

    Эти зажимы крепятся к рейкам с помощью устойчивых к ржавчине гвоздей. Эта установка проводки проста и дешева по сравнению с другими системами электропроводки, а также требует меньше времени для установки. В основном они используются для внутренней установки.

    В этом типе электропроводки в качестве электрического проводника обычно используется провод с оболочкой Cabtyre (CTS) или провод с жесткой резиновой оболочкой (TRS).

    Кабелепровод

    В этой проводке ПВХ-кабели прокладываются либо через кабелепроводы из ПВХ, либо через стальные кабелепроводы. Этот кабелепровод может быть либо поверхностным, либо скрытым кабелепроводом.

    Если кабелепроводы проходят по поверхности стен и потолков, это называется поверхностным кабелепроводом. Если трубопроводы проходят внутри поверхности стен и потолков и покрыты штукатуркой, то это называется скрытой проводкой трубопроводов.

    Поверхностная проводка используется в промышленности для подключения тяжелых двигателей. С другой стороны, скрытая проводка является наиболее популярным и распространенным способом электропроводки в жилых домах. Кабелепроводная проводка является самым безопасным методом электропроводки, а также выглядит красиво (скрытая проводка кабелепровода).

    Проводка со свинцовой оболочкой

    Этот метод проводки также аналогичен проводке CTS/TRS, за исключением типа провода/кабеля. При этом электрический проводник сначала изолируется вулканизированной индийской резиной, а затем покрывается оболочкой из свинцово-алюминиевого сплава (9).5% свинца и 5% алюминия).

    Подобно проводке из реек, эта проводка также проложена по деревянной рейке и закреплена лужеными зажимами.

    Виды чертежей

    Электротехнические чертежи играют важную роль в электромонтажных работах, так как несут информацию о подключении различных устройств и оборудования к сети. Информация на чертежах обеспечивает полный проект или план электромонтажа, а также помогает собрать различное оборудование.

    Некоторые электрические схемы приведены ниже. Прежде чем знакомиться с этими схемами, сначала вы должны знать и иметь представление о различных символах, используемых при подготовке чертежа, а также для понимания соединений проводки. Ознакомьтесь с различными символами электропроводки.

    Блок-схема

    Это функциональный чертеж, на котором показаны и описаны основные принципы работы оборудования или устройств. Он состоит из основных функций или частей, представленных блоками и соединенных линиями, которые показывают взаимосвязь между блоками.

    Эта схема обычно рисуется перед созданием принципиальной схемы. Он не даст подробной информации о системе, а также оставит информацию о более мелких компонентах. И, следовательно, большинство технических специалистов мало интересуются этой диаграммой.

    Чертеж цепи (диаграмма)

    Здесь электрическая цепь представлена ​​графически в упрощенном виде. Он включает информацию о расположении (в мм, см или м) различных элементов, таких как светильники, розетки, распределительные коробки, потолочные вентиляторы и т. д.

    Линейная схема

    Это упрощенное обозначение электрической системы, также называемое однолинейной схемой или однолинейной схемой. Она похожа на блок-схему, за исключением того, что различные электрические элементы, такие как трансформаторы, выключатели, лампы, вентиляторы, автоматические выключатели и двигатели, представлены стандартными схематическими символами.

    Он состоит из символов, обозначающих компоненты, и линий, обозначающих провода или проводники, соединяющие компоненты вместе.

    Линейная диаграмма фактически получена из блок-схемы. Он не дает никакого расположения частей и их подробной информации о подключении компонентов.

    Однако вы можете выполнить подключение, следуя информации, приведенной на этой схеме. Эти диаграммы обычно предназначены для иллюстрации работы электрической цепи.

    Электрическая схема

    Электрическая схема представляет собой графическое изображение цепи, показывающее проводку между частями, элементами или оборудованием.

    Дает подробную информацию о подключении, чтобы можно было легко понять, как выполнить соединение между устройствами. Он включает в себя относительное положение, расположение устройств, а также клеммы на устройствах.

    Показывает источники питания и заземления, функции управления и сигнализации (упрощенные формы), заделку неиспользуемых контактов и проводов, соединение через вилки, колодки, розетки, клеммные колодки, вводы и т. д.

    Схема подключения

    Перечень кабелей или проводов, используемых в установке, с их справочным номером, длиной, типом и количеством зачистки изоляции, необходимой для пайки кабеля. На нем указаны дорожки кабеля, а также точки начала и окончания.

    В некотором сложном оборудовании в таблице соединений указано взаимосвязь оборудования (например, двигателей и нагревателей) с исходными и конечными контрольными точками. Он также включает идентификационную маркировку проводов, цвета проводов, размер и так далее.


    Список деталей

    Хотя это и не чертеж, список деталей является неотъемлемой частью чертежа, который определяет различные символы и детали, используемые на других чертежах, таких как электрическая схема, линейная схема и блок-схема.

    Дает информацию о типе компонентов схемы с их справочными номерами. Этот список полезен для идентификации, определения местоположения и перекрестных ссылок на фактический компонент, помеченный или указанный на других электрических чертежах, чтобы обеспечить выбор соответствующих деталей перед выполнением электропроводки.

    Подготовка электропроводки

    Поскольку мы обсуждаем последовательность этапов электромонтажа, таких как понимание безопасности, знание типов электропроводки, понимание различий между различными электрическими чертежами и символами, следующим шагом процесса электромонтажа является подготовка провода или кабели и электрические инструменты.

    Подготовка электропроводки включает следующие аспекты.

    1. Тип проводника может быть одножильным или многопроволочным (состоящим из нескольких тонких стержней). Одиночные сплошные провода не являются гибкими и используются там, где требуются жесткие соединения, например, подрядчики по переключению питания. Для электроустановок предпочтительны в основном многожильные проводники.
    2. Характеристики провода зависят от нескольких факторов, таких как количество жил в проводнике, тип изоляции, площадь поперечного сечения провода, диаметр жил и т. д.
    3. Выбор проводов зависит от цветового кода, указанного в различных стандартах, таких как коричневый для фазного провода, синий для нейтрали, зеленый для земли и так далее. Нажмите здесь, чтобы кратко узнать о цветах электропроводки проводов или кабелей.
    4. Для выполнения монтажных работ требуются различные основные электроинструменты, и некоторые из этих инструментов включают резак, съемники, тестеры, плоскогубцы и т. д. Эти инструменты описаны в наших предыдущих статьях, поэтому, пожалуйста, проверьте эти электроинструменты, нажав здесь.
    5. Выберите компоненты, такие как электрические коробки, выключатели, розетки и т. д., в зависимости от их размера и номинала.
      Начните соединять компоненты вместе, следуя монтажным схемам. После выбора компонентов, инструментов и кабелей, принимая во внимание безопасность персонала и оборудования, приступайте к установке.

    Типы электропроводки

    Мы знаем, что электрическая цепь представляет собой замкнутый путь, по которому электричество течет от фазы или горячего провода к устройству или аппарату, а затем обратно к источнику через нейтральный провод.

    Путь электричества может состоять из светильников, выключателей, розеток, распределительных коробок и т. д. Таким образом, проводка может быть проложена через эти элементы до фактического подключения к аппарату или устройству.

    В основном проводка делится на два типа в зависимости от способа питания устройств или подключения к источнику питания. Это:

    • Параллельная проводка
    • Проводка серии

    При параллельном подключении несколько устройств в установке питаются от одной цепи. Это наиболее распространенная проводка в домах и на производстве, при которой устройства подключаются параллельно источнику питания, как показано на рисунке.

    При этом как фазные (или горячие), так и нулевые кабели прокладываются через электрические коробки (распределительные коробки), от которых отходят отдельные розетки, светильники и устройства.

    Серийная проводка — это редко используемая проводка, в которой провод под напряжением проходит через несколько устройств, а затем последний вывод устройства подключается к нейтральному проводу. Это как старая рождественская гирлянда или последовательная разводка гирлянд, при которой перегорание одной лампочки приводит к отключению всей сети.

    Примеры электропроводки

    Для лучшего понимания концепции электропроводки здесь мы приводим несколько примеров электропроводки, которые обычно используются в наших домах/офисах.

    Одинарная лампа (или любая другая нагрузка), управляемая односторонним выключателем

    При этом горячий провод подключается к одной клемме выключателя, а другая клемма выключателя подключается к положительной клемме лампы, а затем к отрицательной клемме лампы. подключается к нейтральному проводу, как показано на рисунке.

    Две лампы, управляемые односторонним переключателем

    В этом случае две лампы соединены параллельно с проводами питания (фаза и нейтраль), которые проложены одним односторонним переключателем, как показано на рисунке.

    Одинарная розетка, управляемая двухпозиционными переключателями

    Эта проводка также называется лестничной проводкой. При этом лампочка/лампа управляется из двух разных мест/источников с помощью двух двухпозиционных переключателей. Этот тип проводки используется в спальных комнатах для включения/выключения светильника от двух источников (у кровати и на распределительном щите). Соединение выключателей с лампой показано ниже.

    Складская электропроводка

    Электропроводка этого типа используется в больших складских помещениях, длинных переходах, складах и туннелях, имеющих много помещений или частей. Он следует линейной последовательности переключения света с одного конца на другой.

    Когда человек выходит из одной комнаты и входит в следующую, поворот выключателя света приводит к выключению лампы в предыдущей комнате и включению ламп в текущей комнате. Он выключает одну лампу и включает другую. Принципиальная схема электропроводки склада показана ниже.

    Люминесцентная лампа, управляемая односторонним выключателем

    Переключение люминесцентной лампы с одним односторонним выключателем через балласт и конденсатор показано на рисунке ниже. При этом фазный провод подключается к одному концу выключателя, а другой конец выключателя подключается к дросселю (или балласту). Один электрод лампы подключен к дросселю, а другой к нейтральному выводу, как показано на рисунке.

    Проводка розетки

    Розетка держит вилку и пропускает через нее ток, когда питание подается в розетку через выключатель. Соединение с одинарной розеткой и радиальное соединение с розеткой показаны на рисунке ниже.

    Проводка платы переключателей управления

    Принципиальная схема платы переключателей управления показана на рисунке ниже. При этом потолочный вентилятор, люминесцентная лампа и электрическая лампочка управляются соответствующими выключателями.

    Заключение

    Это простое учебное пособие по системам электропроводки, различным типам электропроводки, факторам, которые следует учитывать при выборе метода установки, различным типам используемых электрических чертежей, а также несколько примеров схем / цепей электропроводки.

    Патент США на согласование динамических элементов в интегральной схеме. Патент (Патент № 10 545 053, выдан 28 января 2020 г.) для интегральной схемы (ИС).

    ПРЕДПОСЫЛКИ

    Схемы измерения температуры являются важными функциями, связанными с интегральными схемами (ИС), такими как большие системы на кристалле (SoC), программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA) и подобные устройства. Один тип схемы измерения температуры реализован путем управления первым биполярным транзистором с диодным соединением (BJT) с единичным током и вторым биполярным транзистором с диодным соединением с током, несколько кратным единичному току. Второй биполярный транзистор с диодным соединением соединяется с первым биполярным транзистором с диодным соединением. То есть массив BJT 1:1 управляется с текущим смещением 1:N, где N — положительное целое число, большее единицы. Такая схема измерения температуры занимает большую площадь, по крайней мере частично, из-за требования согласования источников смещения тока 1:N. Несоответствия между биполярными транзисторами, подключенными к диодам, приводят к неточным измерениям температуры.

    РЕЗЮМЕ

    Описаны методы динамического согласования элементов (DEM) в интегральной схеме (IC). В примере схема DEM включает в себя: множество транзисторов с биполярным переходом (BJT), каждый из множества BJT имеет вывод базы и вывод коллектора, соединенные с заземлением; множество пар силовых переключателей, каждая пара силовых переключателей соединена с эмиттером соответствующего одного из множества BJT; множество пар сенсорных переключателей, где каждая пара сенсорных переключателей соединена с эмиттером соответствующего одного из множества BJT, первый переключатель в каждой паре сенсорных переключателей соединен с первым узлом, а второй переключатель в каждая пара сенсорных переключателей соединена со вторым узлом; первый источник тока, соединенный с первым переключателем в каждой паре силовых переключателей; и второй источник тока, соединенный со вторым переключателем в каждой паре силовых переключателей.

    В примере интегральная схема (ИС) включает в себя схему системного монитора и по меньшей мере одну схему ЦМР, соединенную со схемой системного монитора. Каждая из по меньшей мере одной схемы DEM включает в себя: множество транзисторов с биполярным переходом (BJT), каждый из множества BJT имеет вывод базы и вывод коллектора, соединенные с электрическим заземлением; множество пар силовых переключателей, каждая пара силовых переключателей соединена с эмиттером соответствующего одного из множества BJT; множество пар сенсорных переключателей, где каждая пара сенсорных переключателей соединена с эмиттером соответствующего одного из множества BJT, первый переключатель в каждой паре сенсорных переключателей соединен с первым узлом, а второй переключатель в каждая пара сенсорных переключателей соединена со вторым узлом; первый источник тока, соединенный с первым переключателем в каждой паре силовых переключателей; и второй источник тока, соединенный со вторым переключателем в каждой паре силовых переключателей.

    В другом примере метод ЦМР в интегральной схеме (ИС) включает в себя: управление силовыми переключателями и сенсорными переключателями, соединенными с эмиттерами в массиве биполярных транзисторов с диодным соединением (BJT) в течение множества циклов, каждый цикл включает : подача первого тока в выбранный один из биполярных транзисторов с диодным соединением; подачу второго тока в цепь, образованную оставшимися биполярными транзисторами с диодным соединением; соединение эмиттера выбранного одного из BJT с диодным соединением с первым узлом; и соединяют эмиттер оставшихся биполярных транзисторов с диодным соединением со вторым узлом.

    Эти и другие аспекты могут быть поняты со ссылкой на следующее подробное описание.

    КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

    Для того, чтобы можно было подробно понять вышеизложенные признаки, более подробное описание, кратко изложенное выше, может быть получено со ссылкой на примеры реализации, некоторые из которых проиллюстрированы в прилагаемые рисунки. Однако следует отметить, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только типичные примеры реализации и поэтому не должны рассматриваться как ограничивающие его объем.

    РИС. 1 представляет собой блок-схему, изображающую интегральную схему (ИС) в соответствии с примером.

    РИС. 2 представляет собой блок-схему, изображающую схему измерения температуры в соответствии с примером.

    РИС. 3 представляет собой блок-схему, изображающую часть схемы измерения температуры по фиг. 2 по образцу.

    РИС. 4 представляет собой временную диаграмму, показывающую сигналы управления переключением согласно примеру.

    РИС. 5 представляет собой график, иллюстрирующий выходной спектр схемы измерения температуры в соответствии с примером.

    РИС. 6 представляет собой блок-схему, изображающую способ ЦМР в ИС в соответствии с примером.

    РИС. 7 представляет собой блок-схему, изображающую пример программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA), в которой может использоваться описанная здесь схема измерения температуры.

    Для облегчения понимания одинаковые ссылочные позиции использовались, где это возможно, для обозначения одинаковых элементов, которые являются общими для чертежей. Предполагается, что элементы одного примера могут быть успешно включены в другие примеры.

    ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

    Различные особенности описаны ниже со ссылкой на чертежи. Следует отметить, что чертежи могут быть выполнены в масштабе, а могут и не быть выполнены в масштабе, и что элементы с аналогичными конструкциями или функциями представлены на чертежах одинаковыми ссылочными позициями. Следует отметить, что рисунки предназначены только для облегчения описания функций. Они не предназначены для исчерпывающего описания заявленного изобретения или ограничения объема заявленного изобретения. Кроме того, проиллюстрированный пример не обязательно должен иметь все показанные аспекты или преимущества. Аспект или преимущество, описанные в связи с конкретным примером, не обязательно ограничены этим примером и могут быть реализованы на практике в любых других примерах, даже если они не проиллюстрированы таким образом или не описаны в явном виде.

    Описаны методы динамического согласования элементов в интегральной схеме (ИС). Например, схема динамического согласования элементов (DEM) включает в себя массив транзисторов с биполярным переходом (BJT), выполненных в виде диодов (например, BJT с диодным соединением). BJT организованы в массив 1:N, в который подаются два тока. Эта операция генерирует два разных напряжения перехода база-эмиттер, которые обеспечивают дельта-напряжение база-эмиттер. Схема DEM включает аналоговое усреднение на более высокой частоте DEM, чтобы уменьшить рассогласование между биполярными транзисторами, а также для более эффективного использования последующей фильтрации аналого-цифрового преобразователя (АЦП). В примере схема DEM используется в приложении для измерения температуры, но специалистам в данной области техники понятно, что схема DEM может иметь и другие применения. В приложении для измерения температуры два тока могут быть номинально идентичными (например, I1:I2 с соотношением 1:1). В других приложениях два тока могут быть в другом соотношении (например, I1:I2 может быть 2:3, 3:2 или вообще N:1 или 1:N). В различных примерах здесь схема DEM описывается со ссылкой на приложение для измерения температуры. Следует понимать, что схему DEM можно использовать и в других приложениях. Эти и другие аспекты описаны ниже в отношении чертежей.

    РИС. 1 представляет собой блок-схему, изображающую интегральную схему (ИС) 100 в соответствии с примером. ИС 100 включает в себя по меньшей мере одну схему 102 измерения температуры (обычно называемую по меньшей мере одной схемой согласования динамических элементов (DEM)), соединенную со схемой 106 системного монитора. Примеры реализации схемы измерения температуры , 102, описаны ниже. В общем, каждая схема измерения температуры 102 включает в себя матрицу 1:N соединенных диодами биполярных транзисторов, в которые подаются два номинально идентичных (или по существу близких) тока (например, соотношение токов 1:1). Цепь измерения температуры 102 генерирует два разных напряжения база-эмиттер, из которых получается дельта-напряжение база-эмиттер. Каждая схема измерения температуры , 102, сконфигурирована для выполнения аналогового усреднения на более высокой частоте согласования динамических элементов (DEM) с эффектами рассогласования между биполярными транзисторами. В примере каждая схема измерения температуры , 102, включает в себя источники тока и логику управления переключением. В качестве альтернативы ИС 100 может включать в себя схему управления 108 , который обеспечивает источники тока и/или логику управления переключателем для множества цепей измерения температуры 102 . Схема 106 монитора системы получает дельта-напряжения база-эмиттер от схем 102 измерения температуры. Схема системного монитора 106 может преобразовывать дельта-напряжения база-эмиттер в цифровые значения, представляющие температуры.

    РИС. 2 представляет собой блок-схему, изображающую схему 9 согласования динамических элементов (DEM).0027 200 согласно примеру. Цепь DEM 200 можно использовать в качестве цепи измерения температуры или в других приложениях. Схема 200 DEM включает в себя матрицу 202 BJT с диодным соединением, силовые переключатели 204 , сенсорные переключатели 206 , источники тока 208 и 210 переключатель 2,8 902 102

    , и контроллер Силовые выключатели 204 подключены между источниками тока 208 , 210 и массив биполярных транзисторов с диодным подключением. Массив 202 биполярных транзисторов с диодным соединением включает в себя n биполярных транзисторов для реализации массива 1:N (где N — целое число, большее единицы, и n=N+1). Таким образом, матрица , 202, биполярных транзисторов с диодным соединением включает в себя n выводов эмиттера. Силовые переключатели , 204, соединены с n выводами эмиттера массива , 202, биполярных транзисторов с диодным соединением. Выводы базы и коллектора биполярных транзисторов в массиве биполярных транзисторов с диодным соединением 202 соединены с заземлением. Сенсорные переключатели , 206, также соединены с выводами n эмиттеров массива , 202, BJT с диодным соединением. Смысловые переключатели 206 выходного напряжения Vbe 1 и Vbe 2 .

    В примере силовые переключатели 204 включают в себя n переключателей, подключенных между источником тока 208 и n выводами эмиттера массива BJT с диодным соединением 202 , и n переключателей, соединенных между источником тока 210 и n выводов эмиттера массива BJT с диодным соединением 202 . Таким образом, силовые переключатели , 204, включают в себя 2n переключателей. Аналогичным образом сенсорные переключатели 206 включают в себя n переключателей, соединенных между n эмиттерными выводами матрицы 202 биполярных транзисторов с диодным соединением и клеммой Vbe 1 , и n переключателей, соединенных с n эмиттерными выводами матрицы биполярных транзисторов с диодным соединением. 202 и терминал Vbe 2 . Таким образом, смысл переключается 206 включает 2 переключателя. Контроллер , 212, переключателя включает в себя 2n выходов, соединенных с 2n переключателями в переключателях , 204 принудительного управления соответственно. Аналогично, 2n выходы контроллера переключателя , 212, соединены с 2n переключателями в сенсорных переключателях , 206 соответственно.

    При работе каждый из источников тока 208 и 210 обеспечивает одинаковый или по существу одинаковый ток. В заданном цикле контроллер переключения 212 управляет принудительными переключателями 204 для подачи тока от источника тока 208 в выбранный один из биполярных транзисторов в массиве биполярных транзисторов с диодным соединением 202 . Контроллер переключения 212 управляет принудительными переключателями 204 для подачи тока от источника тока 210 в оставшиеся N биполярных транзисторов в массиве 202 биполярных транзисторов, соединенных диодами. Контроллер переключателей 212 управляет сенсорными переключателями 206 для подключения эмиттера выбранного одного из BJT в массиве BJT с диодным соединением 202 к клемме Vbe 1 . Контроллер переключателей , 212, управляет сенсорными переключателями , 206, для соединения эмиттеров оставшихся N биполярных транзисторов массива биполярных транзисторов, соединенных диодами, , 202 с клеммой Vbe 2 . Таким образом, напряжение на выводе Vbe 2 является аналоговым средним значением эмиттерных напряжений N биполярных транзисторов, управляемых источником тока 9.0027 210 . Напряжение на клемме Vbe 1 является напряжением эмиттера выбранного биполярного транзистора, управляемого источником тока 208 . Контроллер переключателя , 212, работает, как описано выше, в течение n циклов, выбирая каждый из n биполярных транзисторов матрицы , 202, биполярных транзисторов, соединенных диодами, для получения тока от источника , 208, тока. Контроллер переключения , 212, может повторять операцию для множества наборов из n циклов с течением времени.

    РИС. 3 представляет собой схематическое изображение части 9.0027 300 схемы ЦМР 200 по примеру. В примере матрица 202 биполярных транзисторов с диодным соединением включает в себя n транзисторов Q 1 . . . Qn, где каждый транзистор представляет собой BJT типа PNP. Выводы базы и коллектора каждого из транзисторов Q 1 . . . Qn соединены с заземлением. Эмиттерный вывод каждого транзистора Q 1 . . . Qn соединен с парой переключателей SW в силовых переключателях 204 , а также с парой переключателей SW в сенсорных переключателях 9.0027 206 . Для заданного транзистора Qx (x между 1 и n) первый переключатель принудительного действия подключен к источнику тока 208 , второй переключатель принудительного действия подключен к источнику тока 210 , переключатель первого датчика подключен к клемме Vbe 1 , а второй сенсорный переключатель подключен к терминалу Vbe 2 . Для заданного транзистора Qx (x между 1 и n) первый переключатель принудительного управления управляется сигналом pwx, а второй переключатель принудительного управления управляется сигналом pwxb, где сигнал pwxb является логическим дополнением сигнала pwx. Аналогично, для данного транзистора Qx (x от 1 до n) первый сенсорный переключатель управляется сигналом pwx, а второй сенсорный переключатель управляется сигналом pwxb. В примере контроллер переключения 212 выводит сигналы pw 1 . . . pwn и сигналы pw 1 b . . . пвнб.

    РИС. 4 представляет собой временную диаграмму, показывающую сигналы управления переключением согласно примеру. В целях ясности в качестве примера на фиг. 4 показаны только истинные логические сигналы pw 1 . . . pwn. Специалистам в данной области техники понятно, что дополнительные логические сигналы pw 1 b . . . pwnb являются логическим дополнением сигналов pw 1 . . . pwn, показанный на фиг. 4. Как показано на фиг. 4, логические сигналы pw 1 . . . pwn образуют набор последовательных тактовых сигналов. Логический сигнал pw 1 включает в себя импульс, за которым следует логический сигнал pw 2 , за которым следует логический сигнал pw 3 и так далее. Для заданного логического сигнала временной интервал между последовательными импульсами не меньше N*PW, где PW — ширина импульса.

    Как обсуждалось выше, биполярные транзисторы используются для измерения температуры. BJT – это паразитные устройства в процессах комплементарных оксидов металлов и полупроводников (CMOS). Производительность BJT, изготовленных с использованием процесса CMOS, ухудшается по мере масштабирования процесса CMOS (который управляется цифровой логикой ИС). В приведенных выше примерах два разных напряжения база-эмиттер Vbe 1 и Vbe 2 , которые могут быть выражены как: kT/q )ln( Ic 2/ Is )
    где η – фактор идеальности, величина kT/q – тепловое напряжение, Is ток насыщения, Ic 1 – ток коллектора первого биполярного транзистора, а Ic 2 — ток коллектора второго биполярного транзистора. Тепловое напряжение представляет собой произведение постоянной Больцмана (k) и температуры T, деленное на величину заряда электрона (q). В таком случае дельта-база-эмиттер может быть выражена как:
    Δ Vbe 1=η( kT/q )ln( Ic 2/ Ic 1)
    В идеале при постоянном отношении Ic 2 :Ic 8 1 дельта-база-эмиттер изменяется пропорционально изменению температуры. В практических приложениях фактор идеальности не является постоянным и изменяется как с плотностью тока, так и с температурой.

    Динамическое сопоставление элементов (DEM) используется для уменьшения несоответствия между BJT, сформированными с использованием процесса CMOS. В приведенных выше примерах контроллер переключения 212 реализует DEM, управляя переключателями усилия 204 и датчиками 206 . В каждом цикле один BJT управляется источником тока 208 , а каждый другой BJT управляется источником тока 210 . Несоответствие между BJT преобразуется с повышением частоты в тон Fdem/n, где Fdem — частота вращения. Более высокая частота тона приводит к лучшей работе схемы измерения температуры.

    Рассмотрим матрицу биполярных транзисторов с диодным соединением, состоящую из восьми биполярных транзисторов, для реализации массива биполярных транзисторов 1:7. В одной схеме измерения температуры (схема цифрового измерения) напряжение база-эмиттер каждого биполярного транзистора измеряется во время каждого цикла и преобразуется в цифровые значения. Для каждого цикла цифровые значения напряжений база-эмиттер N биполярных транзисторов усредняются, чтобы получить Vbe 2 . Цифровое значение напряжения база-эмиттер выбранного биполярного транзистора используется как Vbe 1 . С переключателями практического смысла (имеющими сопротивление включения) и с несоответствием сопротивлений тракта компоновки в цифровой схеме измерения требуется более восьми циклов вращения. Например, в рассмотренной выше схеме цифрового измерения 8*7=56 циклов на период измерения. Таким образом, тон несоответствия появляется на Fdem/56.

    РИС. 5 представляет собой график, иллюстрирующий выходной спектр схемы измерения температуры в соответствии с примером. На фиг. 5 ось Y представляет мощность выходного спектра, а ось X представляет частоту. Спектр выходного сигнала 504 находится в диапазоне от 0 Гц до Fsig Гц. ИНЖИР. 5 также показывает передаточную функцию , 502, фильтра нижних частот в схеме , 106, монитора системы. В рассмотренной выше схеме цифрового зондирования тон 506 появляется на частоте Fdem/{(N+1)*N} (например, Fdem/56). Примеры реализации схемы измерения температуры , 102, , описанные выше, используют аналоговое усреднение, а не цифровое усреднение. В описанной схеме требуется только 8 циклов за период зондирования (при условии, что n=8). Таким образом, тон рассогласования появляется при Fdem/8, что выше, чем в схеме цифрового усреднения. В предлагаемой схеме аналогового зондирования тон 508 появляется на частоте Fdem/(N+1). Таким образом, фильтр нижних частот в схеме , 106, монитора системы может лучше ослабить тон несовпадения при использовании описанной здесь схемы , 102, измерения температуры. Хотя методы, описанные в данном документе, применяются для измерения температуры, следует понимать, что эти методы могут быть применены к другим типам ЦМР, включающим активные или пассивные элементы.

    РИС. 6 представлена ​​блок-схема способа 9.0027 600 ЦМР в ИС по примеру. Способ 600 включает в себя блок 602 , где контроллер 212 переключателей управляет переключателями 204 усилия и датчиками 206 в течение множества циклов для выполнения DEM. Как показано на фиг. 3, силовые переключатели , 204, и сенсорные переключатели , 206, соединены с эмиттерами транзисторов в матрице , 202, биполярных транзисторов, соединенных диодами. Каждый цикл, выполненный на шаге 602 включает в себя следующие подблоки. Обратите внимание, что подблоки блока 602 не обязательно расположены последовательно и что некоторые или все блоки могут выполняться одновременно. Блок 602 может повторяться для множества циклов измерения ЦМР (например, циклов измерения температуры).

    В блоке 604 источник тока 208 подает первый ток в выбранный один из биполярных транзисторов 202 , соединенных диодами. В блоке 606 , второй источник тока 210 подает второй ток в цепь, образованную оставшимися биполярными транзисторами 202 , соединенными с диодами (т. е. теми, которые не подключены к источнику тока 208 ). Блоки 604 и 606 выполняются контроллером переключателей 212 , выборочно управляющим принудительными переключателями 204 . На этапе 608 эмиттер выбранного BJT 202 соединяется с первым узлом. В блоке 610 эмиттер остальных BJT (кроме выбранного BJT) соединен со вторым узлом. Блоки 608 и 610 выполняются контроллером переключателей 212 , выборочно управляющим сенсорными переключателями 206 . Блоки 604 610 могут повторяться для каждого из множества циклов, где для каждого последующего цикла выбирается другой BJT в массиве BJT 202 . Блок 602 может включать дополнительный блок 612 , где схема (например, системный монитор 106 ) измеряет напряжение первого узла по отношению ко второму узлу.

    Схема измерения температуры 102 (или схема DEM 200 ), описанная выше, может быть реализована в интегральной схеме, такой как программируемая пользователем вентильная матрица (FPGA) или программируемая схема подобного типа. ИНЖИР. 7 иллюстрирует архитектуру FPGA 700 , которая включает в себя большое количество различных программируемых элементов, включая многогигабитные приемопередатчики («MGT») 1 , конфигурируемые логические блоки («CLB») 2 , блоки оперативной памяти («BRAM») 3 , блоки ввода/вывода («IOB») 4 , конфигурационная и синхронизирующая логика («CONFIG/ CLOCKS») 5 , блоки цифровой обработки сигналов («DSP») 6 , специализированные блоки ввода/вывода («I/O») 7 (например, порты конфигурации и порты синхронизации) и другая программируемая логика 8 , такие как диспетчеры цифровых часов, аналого-цифровые преобразователи, логика системного мониторинга и т.д. Некоторые ПЛИС также включают в себя выделенные процессорные блоки («PROC») 9.0027 10 . FPGA 700 может включать в себя один или несколько экземпляров схемы 102 измерения температуры, описанной выше.

    В некоторых ПЛИС каждая программируемая ячейка может включать в себя по крайней мере один программируемый соединительный элемент («INT») 11 , имеющий соединения с входными и выходными клеммами 20 программируемого логического элемента в той же ячейке, как показано на примерах, включенных в верхней части фиг. 7. Каждый программируемый элемент межсоединений 11 также может включать соединения с сегментами межсоединений 22 соседнего программируемого элемента(ов) межсоединений в той же плитке или другой плитке(ах). Каждый программируемый элемент 11 межсоединений может также включать в себя соединения с сегментами 24 межсоединений общих ресурсов маршрутизации между логическими блоками (не показаны). Общие ресурсы маршрутизации могут включать в себя каналы маршрутизации между логическими блоками (не показаны), содержащие дорожки сегментов межсоединения (например, сегменты 24 межсоединения) и блоки переключения (не показаны) для соединения сегментов межсоединения. Сегменты межсоединений общих ресурсов маршрутизации (например, сегменты межсоединений 24 ) может охватывать один или несколько логических блоков. Элементы программируемого межсоединения 11 вместе с общими ресурсами маршрутизации реализуют структуру программируемого межсоединения («программируемое межсоединение») для показанной ПЛИС.

    В примере реализации CLB 2 может включать конфигурируемый логический элемент («CLE») 12 , который можно запрограммировать для реализации пользовательской логики, плюс один программируемый элемент межсоединения («INT») 11 . BRAM 3 может включать в себя логический элемент BRAM («BRL») 13 в дополнение к одному или нескольким программируемым элементам межсоединений. Как правило, количество элементов межсоединений, включенных в тайл, зависит от высоты тайла. В показанном примере плитка BRAM имеет ту же высоту, что и пять CLB, но могут использоваться и другие числа (например, четыре). Ячейка DSP 6 может включать в себя логический элемент DSP («DSPL») 14 в дополнение к соответствующему количеству программируемых элементов межсоединений. 10 B 4 может включать, например, два экземпляра логического элемента ввода-вывода («IOL») 15 в дополнение к одному экземпляру программируемого элемента межсоединения 11 . Как будет понятно специалистам в данной области техники, фактические контактные площадки ввода-вывода, подключенные, например, к логическому элементу ввода-вывода 15 , обычно не ограничиваются областью логического элемента ввода-вывода 15 . .

    В показанном примере горизонтальная область рядом с центром кристалла (показана на рис. 7) используется для конфигурации, часов и другой логики управления. Вертикальные колонны 9 , выходящие из этой горизонтальной области или столбца, используются для распределения тактовых импульсов и сигналов конфигурации по всей ширине FPGA.

    Некоторые ПЛИС, использующие архитектуру, показанную на фиг. 7 включают дополнительные логические блоки, которые нарушают обычную столбчатую структуру, составляющую большую часть ПЛИС. Дополнительные логические блоки могут быть программируемыми блоками и/или специальной логикой. Например, процессорный блок 10 охватывает несколько столбцов CLB и BRAM. Процессорный блок 10 может включать различные компоненты, начиная от отдельного микропроцессора и заканчивая полной программируемой системой обработки микропроцессоров, контроллеров памяти, периферийных устройств и т.п.

    Обратите внимание, что на РИС. 7 предназначен для иллюстрации только примерной архитектуры FPGA. Например, количество логических блоков в строке, относительная ширина строк, количество и порядок строк, типы логических блоков, включенных в строки, относительные размеры логических блоков и реализации межсоединений/логики. включены в верхней части фиг. 7 являются чисто образцовыми. Например, в реальной FPGA обычно включается более одной смежной строки CLB везде, где появляются CLB, чтобы облегчить эффективную реализацию пользовательской логики, но количество смежных строк CLB зависит от общего размера FPGA.

    Хотя вышеизложенное относится к конкретным примерам, другие и дополнительные примеры могут быть разработаны без отклонения от его основного объема, и его объем определяется следующей формулой изобретения.

    Электроэнергетическая система – производство, передача и распределение электроэнергии

    Типовая схема систем электроснабжения (производство, передача и распределение электроэнергии) и элементы системы распределения

    Содержание

    Что такое электроэнергетическая система?

    Электроэнергетическая система или электрическая сеть известна как крупная сеть электростанций, которые подключены к потребительским нагрузкам .

    Как известно, « Энергия не может быть создана или уничтожена, но может быть только преобразована из одной формы энергии в другую форму энергии». Электрическая энергия — это форма энергии, при которой мы передаем эту энергию в виде потока электронов. Итак, электрическая энергия получается путем преобразования различных других форм энергии. Исторически мы делали это с помощью химической энергии, используя элементы или батареи.

    Похожие сообщения:

    • Классификация систем распределительных сетей электроэнергии
    • Почему передача электроэнергии кратна 11, то есть 11 кВ, 22 кВ, 66 кВ и т. д.?

    Однако с изобретением генератора появилась техника сначала преобразовывать некоторую форму энергии в механическую форму энергии, а затем преобразовывать ее в электрическую форму энергии с помощью генератора. Генераторы производят два типа мощности переменного и постоянного тока. Тем не менее, 99% современных энергосистем используют генераторы переменного тока.

    Электрическая энергия значительно выросла за два столетия из-за гибкости, которую она обеспечивает для ее использования. Разнообразие использования привело к монотонному увеличению спроса на него. Однако по мере увеличения нагрузки или спроса практически одно требование остается неизменным. То есть мы должны сгенерировать количество, необходимое для нагрузки, в этот самый момент, потому что это большое количество не может быть сохранено для обеспечения такого высокого уровня спроса.

    • Связанный пост: Восстановление энергосистемы — программы отключения, падения напряжения и переключения

    Следовательно, генерация электрической энергии происходит одновременно с ее использованием. Кроме того, наш спрос всегда меняется. Поэтому поколение также меняется вместе с ним. Помимо разного спроса, тип тока, который мы потребляем, также различается. Эти вариации накладывают множество ограничений и условий. Это причина сложных и больших диспетчерских во всей энергосистеме.

    Сеть из линий между генерирующей станцией (электростанцией) и потребителем электроэнергии можно разделить на две части.

    • Система передачи
    • Распределительная система

    Мы можем исследовать эти системы в других категориях, таких как первичная передача и s вторичная передача , а также первичное распределение и вторичное распределение . Это показано на рис. 1 ниже ( однолинейная или однолинейная схема типичной схемы энергосистем переменного тока ).

    Нет необходимости, чтобы целые ступени, засеянные в ударе рис. 1, включались в другие силовые схемы. Может быть разница. Например, во многих схемах нет вторичной передачи, в других (малых) схемах энергосистемы нет передачи электроэнергии, а только распределение.

    • Читайте также: Атомная энергетика. Почему это последний вариант в большинстве стран?

    Основной задачей системы электроснабжения является получение электроэнергии и обеспечение ее безопасной доставки к точке нагрузки, где она используется в пригодной для использования форме. Это делается в пять этапов, а именно

    1. Электростанция
    2. Первичная передача
    3. Вторичная коробка передач
    4. Первичное распределение
    5. Вторичное распределение

    Следующие части типичной схемы электроснабжения показаны на рис. 1.

    Рис. 2: Типовая схема систем электроснабжения переменного тока (генерация, передача и распределение)

    После этих пяти уровней энергия должна быть доступна в установленной форме. по величине напряжения, частоте и согласованности. Генерация означает преобразование формы энергии в электрическую энергию. Передача подразумевает транспортировку этой энергии на очень большое расстояние с очень большой величиной напряжения. Кроме того, распределение удовлетворяет потребности потребителей на сертифицированном уровне напряжения и осуществляется по фидерам. Фидеры — это маленькие-маленькие куски нагрузки, физически распределенные в разных местах.

    Похожие сообщения:

    • Что такое интеллектуальная сеть? Приложения для смарт-сетей
    • Интеграция возобновляемых источников энергии с энергосистемой

    Давайте объясним все вышеперечисленные уровни один за другим.

    Генератор или Генераторная станция

    Место, где электроэнергия вырабатывается параллельно подключенными трехфазными генераторами переменного тока/генераторами, называется Генераторной станцией (т.е. электростанцией).

    Обычная мощность электростанции и генерирующее напряжение могут быть 11 кВ , 11,5 кВ 12 кВ или 13 кВ . Но экономически целесообразно увеличить производимое напряжение с (11 кВ, 11,5 кВ или 12 кВ) до 132 кВ , 220 кВ или 500 кВ или более (в некоторых странах до 1500 кВ ) с помощью Step up. трансформатор (силовой трансформатор).

    Генерация — это часть энергосистемы, в которой мы преобразуем некоторую форму энергии в электрическую. Это источник энергии в энергосистеме. Он продолжает работать все время. Он вырабатывает электроэнергию при различных уровнях напряжения и мощности в зависимости от типа станции и используемых генераторов. Максимальное количество генераторов вырабатывает мощность на уровне напряжения около 11кВ-20кВ . Повышенный уровень напряжения приводит к увеличению размера требуемого генератора и, следовательно, к увеличению стоимости.

    В настоящее время мы используем в основном следующие электростанции по всему миру:

    1. Тепловая электростанция
    2. Электростанция Hydel (гидроэлектростанция)
    3. Атомная электростанция
    4. Дизельная электростанция
    5. Газовая электростанция
    6. Солнечная электростанция
    7. Приливная электростанция
    8. Ветряная электростанция.
    • Связанный пост: Почему мощность электростанции указана в МВт, а не в МВА?

    На этих электростанциях мы вырабатываем электроэнергию с разным уровнем напряжения и в разных местах в зависимости от типа станции. Они используются для разных целей, т.

    • Станция базовой нагрузки : — Когда установка используется для обработки требований базовой нагрузки в системе
    • Установка с пиковой нагрузкой :- Когда установка рассчитана на пиковую нагрузку системы

    Соответственно, установка рассчитана на такую ​​нагрузку. Эта категоризация важна для качества разрабатываемой электроэнергии. Это также важно для того факта, что мощность должна генерироваться в тот же момент, когда нагрузка принимает мощность. Итак, поскольку мы знаем тип нагрузки и приблизительную величину нагрузки на станции, выбирается другой тип генерирующей станции.

    Например; Тепловые электростанции, электростанции Hydel, атомные электростанции, солнечные электростанции, ветряные электростанции и приливные электростанции выбираются для обработки базовой нагрузки на систему, тогда как газовые электростанции и дизельные электростанции используются для обработки пиковой нагрузки. Это в основном определяется характером времени, которое они тратят на начало подачи энергии. Станциям с базовой нагрузкой требуется больше времени для подачи электроэнергии, тогда как станции с пиковой нагрузкой должны запускаться очень быстро, чтобы удовлетворить спрос.

    Связанный пост: Почему кабели и линии электропередач не закреплены на опорах линий электропередач и опорах ЛЭП?

    Первичная передача

    Электропитание (в 132 кВ , 220 кВ , 500 кВ или больше) передается к центру нагрузки по трем фазам по трем проводам ( 70 38 0 90 3 0 Соединение треугольником ) воздушной системы передачи.

    Поскольку уровень генерируемого напряжения составляет около ( 11-20 ) кВ и потребность в различных уровнях напряжения и в очень удаленных местах от генерирующей станции. Например, генерирующая станция может вырабатывать напряжение 11кВ, но центр нагрузки находится на расстоянии 1000км и на уровне 440В .

    Таким образом, для доставки электроэнергии на такое большое расстояние необходимо предусмотреть соответствующие меры. Следовательно, система передачи имеет важное значение для доставки электрической энергии. Это стало возможным благодаря использованию линий передачи разной длины. Почти во всех случаях это воздушные линии электропередачи. Некоторые исключения случаются, когда необходимо пересечь океан. Затем возникает необходимость использовать подземные кабели.

    Но по мере того, как система росла и требования к нагрузке увеличивались, задача в этом процессе стала очень сложной. При низком уровне напряжения количество тока, протекающего по линии для высокой нагрузки, больше, и, следовательно, падение напряжения из-за сопротивления и реактивного сопротивления линии передачи очень значительно. Это приводит к увеличению потерь в линиях передачи и снижению напряжения на стороне нагрузки.

    • Связанная статья: Шины и соединители в установках высокого и сверхвысокого напряжения

    Это влияет на стоимость системы и работу оборудования, которое используют потребители. Итак, трансформатор используется для повышения уровня напряжения на определенные значения в пределах от 220кВ до 765кВ . Это делает значение тока меньше для той же нагрузки, которая будет иметь более высокие значения тока при определенной нагрузке. Значение тока можно рассчитать по формуле:

    Где = среднеквадратичное значение межфазного напряжения

    = среднеквадратичное значение линейного тока

    * обозначает сопряжение вектора.

    Возросший спрос и ограниченное расположение генерирующих станций сделали возможной потребность в очень сложной системе под названием «Сеть». Эта система соединяет несколько генерирующих станций, генерирующих напряжение на разных уровнях, которые объединяются в единую систему.

    • Связанный пост: Сравнение систем передачи переменного и постоянного тока (преимущества и недостатки)

    Это позволяет системе работать с различными центрами нагрузки, что обеспечивает большую надежность системы. В настоящее время эта система выросла до размеров страны. Еще одна система, используемая в настоящее время, — это использование HVDC. HVDC используется для больших расстояний и иногда используется для соединения двух сетей с разными уровнями напряжения или частоты. HVDC также обеспечивает более низкие потери на корону, более низкие помехи связи, устранение индуктивного эффекта и устранение частоты работы.

    Линии передачи различаются по размеру. Этот размер определяет его характеристики и поведение в системе. Например, в длинных линиях передачи напряжение на стороне потребителя становится выше своего номинального значения в условиях малой нагрузки из-за преобладания емкостной природы линий передачи.

    • Сообщение по теме: Полезна ли реактивная мощность? Важность реактивной мощности

    Вторичная передача

    Территория, удаленная от города (окраина), имеющая связь с приемными станциями линиями, называется вторичной передачей . На приемной станции уровень напряжения снижается понижающими трансформаторами до 132 кВ, 66 или 33 кВ , а электроэнергия передается по трехфазной трехпроводной ( 3-фазная – 3-проводная ) воздушной системе в разные подстанции .

    • Связанная статья: Сети электропередачи – Воздушные линии сверхвысокого и высокого напряжения

    Первичное распределение

    На подстанции уровень вторичного напряжения передачи ( 132 кВ, 66 или 33 кВ ) уменьшен до 11 кВ с помощью понижающих преобразователей .

    Как правило, электроснабжение осуществляется для тех потребителей с большой нагрузкой (коммерческое электроснабжение для промышленности), где потребность составляет 11 кВ, от линий, которые имеют напряжение 11 кВ (в трехфазной трехпроводной воздушной системе), и они составляют отдельную подстанцию ​​до контролировать и использовать тяжелую силу в промышленности и на фабриках.

    В других случаях для потребителей с большей нагрузкой (в больших масштабах) требуется до 132 кВ или 33 кВ. Таким образом, электроснабжение обеспечивалось ими напрямую путем вторичной передачи или первичного распределения (в 132 кВ, 66 кВ или 33 кВ), а затем понижало уровень напряжения с помощью понижающих трансформаторов на их собственной подстанции для использования (т.е. для электрической тяги и т. д.).

    Когда линии электропередач приближаются к центрам потребления, уровень напряжения снижается, чтобы его можно было распределить по разным местам нагрузки. Поэтому мощность берется из сети и снижается до 30-33кВ , в зависимости от мест, куда она доставляется. Затем он передается на подстанции. Например, системное напряжение на уровне подстанции в Индии составляет 33 кВ .

    Related Posts:

    • Отказы в электрических системах, оборудовании и материалах
    • Все о системах электрозащиты, устройствах и агрегатах

    На подстанциях предусмотрено множество механизмов управления, чтобы обеспечить контролируемый и непрерывный процесс подачи электроэнергии без особых помех. Эти подстанции обеспечивают электроэнергией более мелкие блоки, называемые «Фидерами ». Это делается либо « Воздушные линии », либо « Подземные кабели ». Эти фидеры находятся в поселках, городах или деревнях, или это может быть какая-то группа предприятий, которые получают мощность от подстанции и преобразуют ее уровень напряжения в соответствии с собственным использованием.

    Для бытового использования , напряжение дополнительно снижается на 110В-230В ( фаза-земля ) для использования отдельными лицами с другим коэффициентом мощности. Совокупный объем спроса является нагрузкой на всю систему и должен быть сгенерирован в данный момент.

    В зависимости от схемы распределительной системы подразделяются на радиальные и кольцевые. Это придает разную степень надежности и устойчивости системе. Все эти системы защищены различными схемами защиты, состоящими из автоматических выключателей, реле, грозозащитных разрядников, заземляющих проводов и т. д.

    Многие измерительные и чувствительные элементы также связаны, такие как «Трансформатор тока» и « Трансформатор напряжения », и измерения на всех местах от подстанций до фидеров и мест потребителей.

    Вторичное распределение

    Электроэнергия передается (от первичной распределительной линии, т.е. 11 кВ) на распределительную подстанцию, известную как вторичное распределение . Эта подстанция расположена рядом с жилыми и потребительскими районами, где уровень напряжение снижено до 440В с помощью понижающих трансформаторов .

    Эти трансформаторы называются Распределительные трансформаторы , трехфазная четырехпроводная система (3 фазы – 4 провода, также известная как Соединение звездой ). Таким образом, имеется 400 Вольт (трехфазная система питания) между любыми двумя фазами и 230 Вольт ( однофазное питание ) между нейтральным и фазным (под напряжением) проводами .

    Жилая загрузка (т. е. вентиляторы, освещение, телевизор и т. д.) могут быть подключены между любыми однофазными и нейтральными проводами, в то время как трехфазная нагрузка может быть подключена непосредственно к трехфазным линиям.

    Вкратце, вторичное распределение электроэнергии можно разделить на три секции, такие как фидеры, распределители и линии обслуживания (подробности ниже).

    Связанное сообщение:

    • Что такое распределенная система управления (DCS)?
    • Распределение электроэнергии в промышленности — все, что вам нужно знать

    Комбинированный процесс энергосистемы

    Вся структура энергосистемы состоит из источника (генерирующей станции), передачи (передачи и распределения) и нагрузки (потребителя). Цели:-

    • Номинальное напряжение и частота для центров нагрузки.
    • Надежность системы, обеспечивающая непрерывную подачу энергии.
    • Гибкость системы, обеспечивающая питание при различных уровнях напряжения
    • Более быстрое устранение неисправностей, чтобы устройство работало дольше и продлевалось срок службы
    • Стоимость энергии должна быть как можно ниже
    • Потери в системе должны быть как можно меньше
    Рис. 3: Комбинированный процесс энергосистемы

    Все эти цели достигаются за счет использования различных наборов генерирующих станций, систем передачи, систем распределения и повышенного качества оборудования для обеспечения безопасности.

    В любой момент наша нагрузка меняется в разной степени. Поэтому, чтобы следовать спросу, поколение должно меняться и догонять спрос. Для этого существует множество механизмов управления, таких как регулирующий клапан на тепловых установках, регулирующие стержни на атомных станциях, которые изменяют количество вырабатываемой мощности. И для этой цели существует ряд мер, направленных на передачу запроса на генерирующую станцию. Это ПЛК, SCADA, волоконно-оптическая связь, связь GSM и т. д.

    • Сообщение по теме: Интернет вещей (IOT) и его приложения в электроэнергетике

    Кроме того, в энергосистеме используются некоторые методы оценки состояния для прогнозирования нагрузки в различные моменты времени. Это помогает в определении количества энергии, которая будет произведена в нужное время. Теперь, с появлением новых методов, очень перспективным является использование «методов мягких вычислений» для управления работой энергосистемы. Кроме того, он сопровождается различным программным обеспечением и численными методами. Следовательно, можно констатировать, что этапы работы энергосистемы следующие:0005

    • Изменение нагрузки
    • Связь между подстанцией и электростанцией
    • Контрольные операции на генерирующих станциях
    • Непрерывная оценка на подстанции изменений спроса

    Современная энергосистема работает и буквально справляется с таким огромным количеством энергии с помощью этих четырех основных шагов. Чем больше контролируется подаваемая мощность, тем лучше будет ее качество, потому что качество электроэнергии — это просто поддержание номинального значения напряжения и частоты в каждом месте. Эта цель достигается только тогда, когда вся система работает в постоянной координации и эффективности.

    • Связанная статья: Проектирование и монтаж подстанций СВН/СВН и СВН/ВН

    Поскольку наша нагрузка меняется от состояния легкой нагрузки до состояния высокой нагрузки, подстанция связывается с генерирующей станцией, чтобы увеличить выработку электроэнергии, и она продолжает проверять требования, чтобы обеспечить непрерывную подачу энергии.

    Связь осуществляется в соответствии с величиной нагрузки и стоимостью процесса. Кроме того, это увеличение спроса затем подтверждается генерирующей станцией путем изменения мощности, подводимой к генератору. Кроме того, от генерирующей станции до центров нагрузки существуют различные уровни (а именно передача и распределение).

    Поэтому для обеспечения качества и надежности электроэнергии используется множество устройств для эффективного выполнения различных механизмов управления, состоящих из систем управления неисправностями, систем повышения коэффициента мощности, систем измерения и т. д.

    Все эти операции выполняются непрерывно в любой энергосистеме по всему миру, чтобы сделать поставку электроэнергии возможной и эффективной. С увеличением спроса произошло увеличение изобретений различных устройств.

    Кроме того, доход, полученный от распределения электроэнергии, сделал возможным дальнейшее изобретение и использование новых технологий. Это позволяет нам использовать энергию в таком простом виде, в то время как в действительности постоянно выполняется множество сложных операций.

    ниже приведена полная типовая схема системы электроснабжения переменного тока, другими словами, вся вышеизложенная история на рис. 4 ниже.

    Нажмите на изображение, чтобы увеличить

    Рис. Электроэнергия)

    Элементы системы распределения

    Вторичное распределение можно разделить на три части следующим образом.

    1. Питатели
    2. Дистрибьюторы
    3. Служебные линии или служебная сеть
    4. Рис. 5. Элементы распределительной системы кормушки . Помните, что ток в фидерах (в каждой точке) постоянный, а уровень напряжения может быть разным. Ток, протекающий в фидерах, зависит от сечения проводника. Рис. 5.

      • Связанная статья: Защита кабельных фидеров — типы неисправностей, причины и дифференциальная защита
      Распределители

      Те ленты, которые извлекаются для подачи электроэнергии к потребителям или линиям, откуда потребители получают прямое электроснабжение, называются распределителями, как показано на рис. напряжение может быть одинаковым. Выбор распределителей зависит от падения напряжения и может быть спроектирован в соответствии с разным уровнем падения напряжения. Это связано с тем, что потребители должны получать номинальное напряжение согласно правилам и конструкции.

      Связанный пост: Техническое обслуживание трансформатора – Техническое обслуживание, диагностика и мониторинг силовых трансформаторов

      Служебные линии или служебная сеть

      Обычный кабель, который подключается между распределителями и терминалом нагрузки потребителя, называется служебной линией или служебной сетью. , другими словами, кабель, который был подключен к линиям электропередач 11 кВ (от понижающего трансформатора) для получения трехфазного или однофазного питания. Фаза или фаза до нейтральной мощности равна 230 В переменного тока (120 В или 240 В и т. д. в US ) и 440 В переменного тока (208 В, 240 В, 277 В или 480 В и т. д. в US ) в трехфазной (фаза к фазе) системе.

      Статьи по теме:

      • Влияние гармоник на энергосистему
      • Выключатели-разъединители и изоляторы высокого и среднего напряжения в энергосистеме
      • Первичная и вторичная или резервная защита в энергосистеме
      • Эффект короны и разряд в линиях электропередачи и энергосистеме
      • Что такое HVDC? – Высоковольтная передача электроэнергии постоянного тока
      • Типы систем HVDC и конфигурации MTDC
      • Различия между HVAC и HVDC — передача энергии
      • Преимущества передачи энергии HVDC по сравнению с HVAC
      • FACTS — Гибкая система передачи переменного тока — Типы контроллеров и устройств FACTS

      Гидроаккумулирующая электростанция | Департамент энергетики

      Управление гидроэнергетических технологий

      Учить больше

      Программа гидроэнергетики

      Как работает аккумулирующая гидроэнергетика

      Международный форум по аккумулирующей гидроэнергетике

      Надежность, отказоустойчивость и интеграция энергосистем

      Что такое аккумулирующая гидроэнергетика?

      Гидроаккумулирующие гидроэлектростанции (ГАЭС) — это тип хранения гидроэлектроэнергии. Это конфигурация двух резервуаров с водой на разных высотах, которые могут генерировать энергию, когда вода движется вниз из одного в другой (выброс), проходя через турбину. Системе также требуется питание, так как она перекачивает воду обратно в верхний резервуар (подзарядка). PSH действует подобно гигантской батарее, потому что может накапливать энергию, а затем высвобождать ее, когда это необходимо. В видеоролике Министерства энергетики «Гидроаккумулирующие гидроэлектростанции» объясняется, как работает гидроаккумулирующая станция.

      Первые известные варианты использования PSH были обнаружены в Италии и Швейцарии в 1890-х годах, а PSH впервые был использован в Соединенных Штатах в 1930 году. Теперь средства PSH можно найти по всему миру! Согласно выпуску Отчета о рынке гидроэнергетики за 2021 год, на PSH в настоящее время приходится 93% всех хранилищ энергии коммунального масштаба в Соединенных Штатах. В настоящее время в Америке 43 электростанции PSH, и у нее есть потенциал добавить достаточное количество новых электростанций PSH, чтобы более чем удвоить свою текущую мощность PSH.

      URL-адрес видео

      На сегодняшний день гидроаккумулирующие электростанции являются наиболее распространенной формой хранения энергии в электрической сети. Он также играет важную роль в привлечении большего количества возобновляемых ресурсов в сеть.

      Министерство энергетики США

      Разомкнутый контур в сравнении с замкнутым контуром Гидроаккумулирующие электростанции

      Гидроэнергетика может быть охарактеризована как разомкнутая или замкнутая. ГАЭС открытого цикла имеет постоянную гидрологическую связь с естественным водоемом. В замкнутом цикле PSH резервуары не связаны с внешним водоемом.

      Управление гидроэнергетических технологий (WPTO) инвестирует в инновационные технологии PSH и исследования, чтобы понять и определить ценность потенциальных преимуществ существующих и перспективных передовых объектов PSH. В рамках инициативы HydroWIRES WPTO в настоящее время работает над проектами, предназначенными для оценки и расширения вклада гидроэнергетики и PSH в устойчивость и надежность сети.

      ПОСМОТРЕТЬ ВСЕ

      Исследование

      показало, что гидроэнергетика обеспечивает надежное электроснабжение даже во время исторических засух

      Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория при финансовой поддержке WPTO недавно завершила наиболее полное исследование воздействия засухи на производство гидроэлектроэнергии в Соединенных Штатах в этом столетии.

      Учить больше

      Станьте менеджером гидроэнергетической программы WPTO!

      WPTO ищет человека, который присоединится к ее команде в качестве менеджера гидроэнергетической программы! Узнайте больше о вакансии и подайте заявку не позднее 21 сентября 2022 года.

      Учить больше

      Гидроэнергетика делает больше, чем вы думаете: шесть вещей, которые нужно знать об этой электростанции, работающей на возобновляемых источниках энергии

      Гидроэлектростанции производят энергию, используя перепад высот, создаваемый плотиной или водозаборной конструкцией. Вода течет в одну сторону и выходит в нижней точке, которая вращает турбину, приводящую в действие генератор. Узнайте шесть фактов о потенциале гидроэнергетики.

      Учить больше

      Образовательные ресурсы по гидроэнергетике для обеспечения потока энергии

      В разгар школьного сезона WPTO предлагает ряд образовательных ресурсов для обучения студентов всех возрастов гидроэнергетике и выделяет программы, разработанные для тех, кто собирается начать свою карьеру в сфере экологически чистой энергетики. .

      Учить больше

      Аккумулирующие гидроэлектростанции: ключевая часть нашего будущего экологически чистой энергии

      Аккумулирующие гидроэлектростанции используют воду и гравитацию для создания и хранения возобновляемой энергии. Узнайте больше об этой технологии накопления энергии и о том, как она может помочь поддерживать 100% чистую энергетическую сеть, в которой нуждается страна и мир.

      Учить больше

      Создание более чистых сообществ: мы можем с помощью гидроэнергетики

      В этот Национальный день гидроэнергетики узнайте, как WPTO помогает создавать более чистые сообщества и вносит важный вклад в достижение целей Соединенных Штатов по достижению к 2035 году безуглеродного сектора электроэнергетики и нулевого уровня выбросов. экономики к 2050 г.

      Учить больше

      WPTO объявляет о возможности финансирования в размере 4 миллионов долларов США для снижения воздействия гидроэнергетики на окружающую среду с помощью исследований по развитию технологий прохода и защиты рыбы технологии прохода и защиты.

      Учить больше

      WPTO освещает запросы на информацию на выставке HydroVision International 2022 в Денвере

      WPTO обсудила два недавних запроса на информацию и предоставила обновленную информацию о текущих исследованиях гидроэнергетики в HydroVision International, которые проходили 12–14 июля 2022 года в Денвере, штат Колорадо.

      Учить больше

      Двенадцать малых предприятий получают финансирование для дальнейших исследований и разработок в области гидроэнергетики и морской энергетики

      Двенадцать проектов под руководством малого бизнеса будут стимулировать инновации в гидроэнергетических технологиях и способствовать достижению целей администрации Байдена по безуглеродному энергетическому сектору к 2035 году и нулевому уровню выбросов -экономия выбросов к 2050 г.

      Учить больше

      WPTO объявляет победителей первого этапа премии в области гидроэнергетики за повышение надежности и отказоустойчивости сети

      WPTO объявляет восемь победителей первого этапа премии за оптимизацию эксплуатации гидроэнергетики (h3Os), которая ставит перед новаторами задачу модернизировать гидроэнергетические технологии с использованием решений 21 века. Второй этап уже открыт для заявок!

      Учить больше

      Двусторонняя беспроводная громкая связь своими руками.

      Простые схемы для связи. Громкая связь

      Часто при переговорах между объектами требуется, чтобы все корреспонденты слышали переговоры одновременно. Данный домофон (ПУ) позволяет вести такие переговоры между тремя объектами.

      Домофон для построения цепи прост, и его можно сделать за несколько часов. Удобство также заключается в том, что громкоговоритель используется как микрофон для передачи речи. Для управления режимами приема/передачи используется всего одна кнопка, которая работает на переключение. Этот домофон очень прост и удобен в установке. Автор этих строк использовал его при производстве работ на стройке, в элеваторах, а также в автокооперативах и на селе для связи внутри хозяйства. ПУ обеспечивает стабильную связь с большой надежностью и при больших колебаниях питающего напряжения -220 В. Домофонные пульты собираются в небольшие коробки. Их размер зависит от используемого динамика. Единственный недостаток этого устройства в том, что говорить необходимо с расстояния не более 0,5 м. Для упрощения схемы и переключения автор отказался от кнопки «Вызов», так как практика показывает, что в этом нет необходимости. Звонок осуществляется голосом.

      Схема ПУ представлена ​​на рисунке. Предварительный усилитель собран на транзисторах VT1 и VT2 типа

      КТ315 с не менее 80 В, оконечный усилитель – на микросхеме К174УН4А(Б). Возможно использование других микросхем. Все зависит от материальных возможностей и технических требований. Питание подается от сети через обычный диодный мост. Напряжение питания 4,5-9 В. При питании от аккумуляторов А-3336 их заряда хватало на 7-10 дней. При желании можно использовать любые аккумуляторы с напряжением 6 В. При этом необходимо предусмотреть их постоянную подзарядку (сельский вариант). Для проводки между объектами не обязательно использовать экранированный провод. Автор в деревенском варианте использовал один провод, а вместо второго – землю.

      После включения питания устройство сразу готово к работе. Для разговора необходимо нажать кнопку «Поговорить» у абонента, который хочет сделать сообщение. Его громкоговоритель подключен к входу домофона — и все слышат его сообщение. Далее кнопку отпускают, и можно прослушать ответ. Также возможен параллельный разговор двух и более абонентов.

      Сопротивление резистора R1 подбирается по максимальному коэффициенту усиления без возбуждения. В качестве Т1 можно использовать любой трансформатор, рассчитанный на мощность 15-25 Вт и выходное напряжение 6 В, например, ТС12. Все громкоговорители типа 0,5 ГДШ3 – 8 Ом.

      Рашитов О. Г., г. Киев

      Наверняка каждый из нас хотя бы раз сталкивался с такой ситуацией, когда необходимо обеспечить двустороннюю связь для двух объектов, расположенных близко друг к другу. Например, два соседних садовых домика или квартиры. Конечно, можно использовать мобильный или обычный проводной телефон от провайдера, но это, увы, требует затрат, так как подключение у нас не бесплатное. Кроме того, он работает не везде и не всегда. Но есть выход из ситуации. Например, собрать себя. Дуплекс означает, что во время разговора не нужно нажимать никакие кнопки приема/передачи, то есть принцип работы такой же, как и у обычного стационарного телефона, только соединение бесплатное! А с другом, живущим у вас на лестничной площадке, можно общаться хоть целыми днями. При этом длина провода, соединяющего домофоны, может достигать 100 и более метров, длину можно увеличить, используя более толстый кабель. Устройство состоит из двух одинаковых усилителей:

      Они расположены в точках связи и питаются каждый от своего источника. Коммутатор подает питание только на время разговора. Сам усилитель состоит из четырех каскадов и имеет хорошую чувствительность 2 мВ и выходную мощность 0,5 Вт при сопротивлении нагрузки 20 Ом. При напряжении питания 12 вольт схема потребляет 80 мА.

      Усилитель собран на печатной плате из текстолита. Чертеж платы, специально разработанный мной для этой схемы, можно скачать (ссылка для печати).

      Транзисторы КТ315, ГТ404, ГТ402 можно брать с любыми буквенными индексами. КТ315 можно заменить на КТ312 или КТ306. Подстроечный резистор для настройки домофонов нужно брать где-то 47 или 33 кОм. Сопротивление динамика 8-10 Ом. Устройства размещены в чехлах и динамик желательно удалить от микрофона на расстояние более 20 см, иначе будет слышен писк – акустическая связь. Устройство не требует настройки и работает сразу после сборки. Единственное, качество звука придется подобрать подстроечными резисторами. В данном случае я использовал чехол от старого телефона, чтобы разместить в нем одно устройство.

      Простое переговорное устройство можно собрать из двух абонентских громкоговорителей. Применение его может быть различным, на даче, в доме, в квартире и т. д. В ряде случаев использование радиоканала или мобильной связи неоправданно, а часто и невозможно. Особенно, если вам нужна постоянная круглосуточная связь. Для этого и была разработана данная конструкция. Основное преимущество домофона в том, что громкоговорители ВА1 и ВА2 одновременно являются и микрофоном, и громкоговорителем. Возможны два варианта изготовления устройства. В первом варианте используется только один усилитель.

      Устройство состоит из предварительного усилителя на VT1 и усилителя мощности, собранного на ИМС К174УН7. Переключение между режимами приема и передачи происходит с помощью переключателя S1, переключатель есть только у одного абонента, с помощью которого можно подключать колонки по очереди ко входу или выходу усилителя. Упрощенная схема второго варианта домофона представлена ​​на следующем рисунке.


      В этом случае в каждый громкоговоритель устанавливаются усилители M и переключатели S. Переключиться с приема на передачу может каждый абонент. При нажатии переключателя S громкоговоритель используется как микрофон и подключается ко входу предварительного усилителя через разделительный конденсатор С1. Предварительный усилитель собран на транзисторе VT1. Переменный резистор R1 определяет уровень обратной связи и чувствительность на входе каскада. С выхода предварительного усилителя через переменный резистор R5 сигнал поступает на усилитель мощности, собранный на микросхеме DA1.

      Резистор R5 регулирует выходную мощность. С выхода усилителя сигнал поступает в линию и через нажатую кнопку S2 поступает на громкоговоритель, который в этом случае используется по прямому назначению. Следует отметить, что линия может быть как двухпроводной, так и однопроводной, если в качестве второго провода используется заземление. Заземлением могут быть водопроводные трубы, трубы отопления или просто вбитый в землю металлический стержень.


      Домофон питается от сетевого девятивольтового блока питания или гальванических элементов. Правильно собранный прибор начинает работать сразу, при необходимости можно регулировать чувствительность резистором R1, а резистором R5 регулировать выходную мощность. Я использовал миниатюрные громкоговорители, в которых были убраны понижающие трансформаторы, вместо регуляторов громкости установлены кнопки типа С1, 2 П2К без фиксации. Автор: Валерий Иванов.

      Домофон из телефонных аппаратов

      Оказалось, что после обмена квартиры два простых дисковых телефона стали лишними. В новой квартире не было телефонной точки, и никто об этом не жалел — мобильные телефоны были у всех. Приборы пролежали в кладовке несколько лет, пока не потребовалось организовать домофон между гаражом и дачей (оба объекта на одном участке).

      Итак. схема типичного телефонного аппарата показана на рис. 1. Б1 и М1 – составные части телефонной трубки – угольный микрофон и электромагнитный капсюль. F1 – звонок. С1. S2 является номеронабирателем, пока к нему не прикоснуться S1 закрыт, а S2 открыт. И когда набирается номер

      S2 замыкается, а S1 размыкает цепь столько раз, сколько единиц набранной цифры, например, крутить “9” – девять раз открывал линию. S3 — рычажный переключатель. Когда трубка зависает, она находится в том же положении, что и на схеме, то есть соединяет вызов с линией. И когда мы берем трубку, вместо того, чтобы звонить, он подключает трубку.

      Проблема в том, как соединить эти две цепи вместе. Поискав в интернете, я нашел несколько вариантов, но все они с дополнительными кнопками вызова. Или сложные схемы на цифровых микросхемах. – индивидуальные мини-АТС.

      В упрощенном виде телефонная линия представляет собой источник постоянного тока с напряжением около 60 В и внутренним сопротивлением около 1000 Ом. При наличии сигнала вызова он превращается в источник переменного напряжения около 100В с таким же внутренним сопротивлением. То есть, в принципе, чтобы «поговорить» нужно подключить телефонные аппараты как на рисунке 2.

      Но теперь это вопрос после вызова. В принципе, она решается даже в такой схеме, особенно с некоторыми простыми моделями телефонов, оснащенными электронными звонками. Вспомните, что будет, если вы возьмете трубку одного из параллельных телефонов — вызов второго аппарата будет звенеть или пищать. А если начать набирать номер, то это дребезжание или писк будет продолжаться все время, пока набирается номер. Итак, вот ваш позывной. – поднимите трубку и наберите «О». Вторая машина прозвонит десять раз.

      Домофон своими руками на 2 абонента

      Есть и недостаток, во-первых, так себя ведут не все телефонные аппараты – это зависит от конструкции конкретного вызывного устройства. Во-вторых. даже если звук есть, то не

      Получается, что для полноценного звонка нужен источник переменного напряжения. Проще всего подать переменное напряжение на отдельный провод. Большой проблемы это не создает, ведь трехжильный кабель сейчас купить несложно – он используется для электропроводки с заземлением и продается в любом магазине электротоваров. К тому же у него разноцветные провода, что исключает путаницу при подключении.

      Получается схема, показанная на рисунке 3. Источник питания – готовый трансформатор Т1 с выходным напряжением 42В. Напряжение через выпрямитель на диоде VD2 поступает на конденсатор С1. Где формируется постоянное напряжение около 60В. Он подается через диод VD1 и резистор R1 на телефонные аппараты ТА1 и ТА2.

      Переменное напряжение снимается перед выпрямителем и подается на телефонные аппараты через кнопки S1 и S2. Если нажать S1, переменное напряжение подается на ТА2, который находится в повешенном состоянии, и поэтому звонит. Если мы нажмем S2, переменное напряжение теперь подается на ТА2, который находится в повешенном состоянии и звонит.

      Таким образом, чтобы позвонить абоненту ТА2, абонент ТА1 нажимает кнопку S1, отпускает ее и слушает ответ. Для вызова абонента ТА1 абонент ТА2 делает то же самое, но нажимает кнопку S2. Кнопки S1 и S2 можно устанавливать в корпусах телефонов — там обычно много свободного места. Трансформатор Т1 готов, можно использовать любой трансформатор с вторичным напряжением от 36 до 50В. Трансформатор может быть даже самым маломощным. – ток нагрузки в этой цепи не более 50 мА.

      www.radiochipi.ru

      Дуплексный интерком Диаграмма 4

      Этот интерком позволяет говорить и слушать одновременно. Его схема показана на рис. 12.3. Обратите внимание, что он содержит те же элементы, что и схема домофона, показанная на предыдущем рисунке. К каждому переговорному устройству добавлен микрофон ВМ1 (ВМ1′), который подключается к входу предварительного усилителя через контакты кнопки SB1, а переключатель «прием-передача» отсутствует. Динамические головки обоих устройств соединены последовательно через линию связи, а остальные выходы подключены к выходам усилителей мощности. Поэтому при включенном питании (переключатель SA1) мы будем слышать как собственную речь, так и разговор абонентов соседнего узла. Единственным условием будет предотвращение возможного самовозбуждения устройства из-за близости микрофона ВМ1 и динамической головки ВА1. Пе

      Рис. 12.3. дуплексный домофон

      ленточный резистор R4 выставляет уровень громкости так, чтобы эффект микрофона полностью отсутствовал. Кнопка SB1 используется для вызова абонента.

      Домофон состоит из двух одинаковых усилителей, расположенных в точках связи. Каждое устройство питается от собственного источника питания – батареи 9 В. Последовательное подключение двух усилителей позволяет получить высокую чувствительность – 1…3 мВ, достаточную для микрофона динамического типа.

      Особенностью домофона является последовательное подключение динамических головок.

      Резисторы переменные R4 (R4′) – ОП, ОПО. Микрофон – MD45 или другой. Подойдет капсула ДЭМШ.

      Источник питания – аккумуляторы 373 или ЗЗЗбЛ. Вполне возможно питание усилителя от сетевого блока питания напряжением 9…12 В.

      Динамические головки – любые, мощностью 0,5…1 Вт и сопротивлением звуковой катушки 4…10 Ом. Дизайн домофона не отличается от предыдущего. Микрофон ВМ1 (ВМ1′) размещен рядом с корпусом.

      Линия связи может быть до 100 м, должна быть выполнена двухжильным кабелем с толщиной каждой жилы не менее 1 мм.

      Устройство, как правило, не требует настройки. Включив оба переговорных устройства, находят в каждой точке такое взаимное расположение микрофона и динамической головки, чтобы акустической обратной связи не было, а громкость приема была достаточной для переговоров (устанавливается резистором R4).

      научеб.нет

      Интерком 2-х абонентских громкоговорителей

      При наличии двух лишних “радиоточек” (абонентских громкоговорителей) из них можно сделать очень неплохой домофон. Абонентский громкоговоритель обычно содержит динамик, трансформатор и регулятор громкости.

      На сайте radiochipi.ru показана “типовая” схема абонентского громкоговорителя. Если их просто соединить между собой, домофон не получится, во всяком случае, такой, которым можно реально пользоваться. В их схемах отсутствует усилитель низкой частоты с источником питания. На рис. 2 представлена ​​схема симплексного переговорного устройства из двух абонентских громкоговорителей. Каждый домофон состоит из схемы абонентского громкоговорителя, источника питания (батарея «Крона»), двухтранзисторного усилителя и кнопочного выключателя.

      Plus соединительный кабель, который можно использовать как самый дешевый антенный кабель для телевизора. Посмотрим, как работает схема. Пока не нажаты кнопки S1 и S2, все выключено и даже не потребляет ток от источников питания. Если абонент слева (по схеме) хочет что-то сказать абоненту справа (по схеме), он нажимает кнопку S1 и произносит речь перед динамиком.

      При этом происходит следующее, при нажатии кнопки S1 (на схеме она показана не нажатой) к выходу усилителя на транзисторах VT1 и VT2 через эту кнопку, соединительный кабель и ненажатую кнопку S2, подключается цепь абонентского громкоговорителя абонента, расположенного справа (по схеме). Когда абонент слева (по схеме) говорит перед своим динамиком, в нем индуцируется слабый низкочастотный сигнал, который через трансформатор и конденсатор С2 поступает на усилитель на транзисторах VT1 и VT2.

      Громкая связь

      Этот усилитель усиливает этот слабый сигнал и подает его на динамик абонента справа (согласно схеме). В результате абонент справа (по схеме) слышит из своего динамика то, что ему говорит абонент слева (по схеме). Для того, чтобы правый (по схеме) абонент ответил левому (по схеме), необходимо, чтобы левый отпустил кнопку S1, а правый нажал кнопку S2. Далее происходит то же самое, но наоборот, и левый (по схеме) абонент слышит ответ правого. Каждый усилитель собран на отдельной печатной плате, показанной на рисунке 3. Плата может быть выполнена любым возможным способом.

      Детали. Конденсатор С1 типа К50-35 или импортный аналог, на напряжение не менее 10В. Транзисторы КТ3102 и КТ3107 с любыми буквами. Кнопки S1 и S2 любые тумблеры без фиксации, например, тумблеры с тремя контактами или П2К без защелок. Перед установкой необходимо с помощью омметра (или проверки непрерывности) выяснить, как они работают, чтобы правильно их подключить. На схеме кнопки показаны в ненажатом положении.

      Схема соединения печатных плат с частями абонентских громкоговорителей, блоков питания и кнопок приведена на рисунке 4. При правильном монтаже и исправности деталей наладка обычно не требуется. Перед первым включением установите регуляторы громкости абонентских динамиков в максимальное положение, затем после проверки работы оставьте их в максимальном положении или поверните в наиболее удобное для вас положение. Кабель должен быть подключен правильно оплеткой к общему минусу (точки 4-х плат), центральной жилой к кнопкам.

      www.radiochipi.ru

      Сейчас, при засилье мобильных и радиотелефонов, обычные проводные устройства остаются «не у дел» и зачастую просто выбрасываются. с небольшой доработкой его можно с успехом использовать для простых домофонов. Об одном из таких домофонов (на двух абонентов), доступном даже начинающему радиолюбителю, и пойдет речь в этой статье.

      Функциональная схема проводного телефонного аппарата представлена ​​на рис. 1. При опущенной трубке телефонная линия подключается к вызывному устройству (ВУ) через выключатель SA1 и разделительный конденсатор С1. который пропускает только переменную составляющую вызывного сигнала. Когда трубка снята. SA1 перемещается в верхнее положение (как показано на рис. 1), соединяя линию с разговорным узлом (RU). Номеронабиратель (ДД) подключается к линии через переключатель SA2. Во время набора этот переключатель отключает говорящий узел. Так как для двух абонентов звонилка не нужна, ее целесообразно исключить. При конструировании двухпроводных переговорных устройств питание чаще всего осуществляется так, как показано на рис. 2 (источник включается последовательно с телефонами, а конденсатор С2 шунтирует его для разговорного сигнала). В случае стабилизированного источника питания роль С2 выполняет выходной конденсатор фильтра. При такой схеме постоянное напряжение в линии не меняется. Но у вызывающего абонента должен быть генератор сигнала вызова, который выключается, когда второй абонент снимает трубку. Второе неудобство: если блок питания находится на вызываемой стороне и не включен, то связь невозможна. В телефонных сетях (городских АТС) линия запитывается параллельно (упрощенно показано на рис. 3). Линейное напряжение Ul определяется как Up=UistUr. При снятой трубке оно равно примерно 12 В, что обеспечивает нормальную работу электроники (в электронных устройствах). Преимущество такой системы питания в том, что ее можно подключить параллельно с любой стороны (показано пунктиром на рис. 3). В этих телефонных сетях сигнал вызова формируется на АТС и передается на линию. При этом постоянное напряжение в линии сохраняется на уровне Uист. При снятии трубки вызываемым абонентом (к линии подключен разговорный узел) напряжение в линии Ul снижается (ниже 20 В), что служит командой АТС на отключение вызывного сигнала. Как видите, параллельная схема, устраняющая проблему с питанием, оставляет нерешенной проблему с генератором вызовов. В предлагаемом устройстве сигнал вызова формируется на вызываемой стороне. Для этого в устройстве вызова на приемной стороне предусмотрен генератор, реагирующий на снижение напряжения питания. Такое решение не только значительно упрощает схемотехнику, но и позволяет наверняка отключить генератор вызовов. Заменив в устройстве устройство (рис. 1) на генератор вызова, получим, что при поднятии трубки SA1 отключит генератор, и его сигнал не попадет в линию. Управляющим сигналом срабатывания генератора вызовов является снижение напряжения в линии до 20…15 В, что обеспечивается простым поднятием трубки на вызывающей стороне. Переделка телефона сводится к замене вызывного устройства, оставляя без изменений разговорный узел, независимо от типа телефона. Схема домофона представлена ​​на рис. 4. Работает он следующим образом. MocrVDI упрощает подключение телефона к линии: не нужно соблюдать полярность. Линейное напряжение через делитель R3-R4 поступает на вход микросхемы DD1. Делитель выбирается из условия, что при изменении напряжения в линии и IC1 уровень на входе DD1.1 соответствует логическому “Г”, а при снижении напряжения до 20 В – “0”. Делитель должен иметь максимально возможное сопротивление, чтобы не шунтировать линию Логический «О» на входе элемента DD1. 1 приводит к появлению «1» на его выходе и на выходе DD1.3 (DD1. 2 и DD1.3 дважды инвертируют сигнал), а на выходе DD1.4 – “О”. Низкий уровень с выхода DD1.4 закрывает транзистор VT3, а высокий, с выхода DD1.3, открывает транзистор VT1 и, соответственно, VT2.

      Через открытый ключ на VT2 подается напряжение на генератор вызывного сигнала на микросхеме DD2. Генератор двухтональный. На первых двух элементах (DD2.1 и DD2.2) собран генератор низкой частоты, на двух вторых (DD2.3 и DD2.4) – высокой. Нагрузкой генератора является ключ на транзисторе VT4, на выходе которого включен пьезоизлучатель НА1. Питание ИС с закрытым ключом VT2 обеспечивается цепочкой R7-VD2-C1. а при разомкнутом (поскольку ток потребления увеличивается из-за работы генератора DD2) – VD3-R9-ВД2-С1. Описанная доработка относится к простейшим телефонам без электроники. При переделке таких устройств вместо разделительного конденсатора и звонка включается предлагаемое устройство. Пьезоизлучатель, как и новая плата, располагается в любом удобном месте корпуса телефона. Для устройств с электронными вызывными устройствами (например, на микросхеме КР1008ВЖ5) достаточно изготовить только часть предложенной схемы (обведена на рис. 4 пунктиром). Сам генератор и излучатель звука используются те, что уже есть в переделываемом устройстве. Хотя за основу домофона взята система АТС, ставить напряжение на уровне 60 В нет смысла. Для такого устройства вполне достаточно 30 В. Для телефонов с “электронной начинкой” важно обеспечить, чтобы линия, нагруженная на один телефон, давала напряжение в пределах 14…18 В, а на два – 10…14 В. Это обеспечивает нормальную (без искажений) работу разговорного узла. Если вы хотите снизить энергопотребление, вы можете подключить второй блок питания (как показано на рисунке 3). В этом случае звонящий включает свой источник питания, но есть одно неудобство: при подключении линии необходимо соблюдать полярность, чтобы при случайном одновременном включении обоих источников они не оказались подключенными встык. Для этого можно включить светодиоды с обеих сторон линии. Если использовать современные сверхъяркие, то для них достаточно тока 2…3 мА, что не повлияет на работу схемы. Устройство собрано на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5…2 мм и размерами 100х40 мм. Чертеж платы показан на рис.5.

      Схема блока питания показана на рис.6. Он должен обеспечивать необходимое напряжение (в моем варианте – 30 В) и ток потребления не менее 100 мА. Второе требование – минимальные пульсации n на выходе, так как фон в 100 Гц очень хорошо слышен в телефонных аппаратах. Вместо балластного резистора используется миниатюрная лампочка (26 В, 0,12 А). Это удобно тем, что при выключении обоих устройств свет вообще не горит, при одном (во время разговора) тускло, при разговоре ярко. Подробности. Трансформаторные типовые, ТА-1 или ТА-2. но подойдет любой, обеспечивающий напряжение на вторичной обмотке 35.. .40 В и ток не менее 100 мА. Постоянные резисторы в устройстве – МЛТ-0,25, переменные – СПЗ-22. Конденсаторы электролитические – типа К50-35 или их зарубежные аналоги, постоянные – КМ, КД или их аналоги. Транзисторы КТ3102Б можно заменить любыми другими маломощными п-п-р структурами с допустимым напряжением коллектор-эмиттер не менее 45 В, КТ940А заменяется на КТ801, КТ603 и т.д. Диодный мост – любой. Также можно собрать мост из отдельных диодов КД521 или КД522. Стабилитрон VD2 выбран с малым током стабилизации – КС191Э. Пьезоизлучатель ЗП22 можно заменить на ЗП1 или ЗП5. Вместо DD1 К561ЛА7 можно взять К561ЛА5 (без каких-либо доработок) или К561ЛН2, но исключить R3 и учесть изменение цоколевки. ДД2 можно заменить на К561ЛА5. Также можно использовать их аналоги 176 серии. Если вы планируете использовать устройство круглосуточно, то ИМС стабилизатора КР142ЕН12 следует установить на небольшой радиатор. Устройство выполнено в виде отдельного модуля и располагается в телефоне в любом удобном месте. В старых телефонах (с электромагнитным кольцом) излучатель звука можно разместить под держателем трубки или на задней стенке, а табло разместить в месте звонка. В телефонах с электроникой излучатель уже установлен, сама плата небольшая (генератора нет), поэтому легко помещается даже в телефонные трубки. Блок питания выполнен в виде отдельного блока, его можно разместить как на одном из устройств, так и в любом месте на протяжении телефонной линии. Перед настройкой устройства выходное напряжение (УМТП) устанавливается регулятором R4 блока питания. Нагрузка подключена. Сопротивление R3 подобрано (рис. 4) так, чтобы обеспечить «1* на выводе 11 DD1 при выключенной лампе (напряжение в линии ниже 20 В) и «0» — при ее включении (в линия – УМСИ).Емкость СЗ подобрана так, чтобы обеспечить требуемый тембр и громкость звука.Длина линии, экспериментально проверенная мной, превышала 300 м. Потерь качества не наблюдалось.Литература1.Кизлюк А.И.Справочник по устройству и ремонту телефонных аппаратов зарубежного и отечественного производства.- М. Антелком, 1998.2. Акимов Н.Н. и др. – Резисторы, конденсаторы, дроссели, коммутационные аппараты для РЭА: Справочник. – Минск: Беларусь. 1994.

      Г.САУРИДИ, г. Рязань.

      простые схемы связи

      простые схемы связи радиостанции “гражданская” диапазон обзор практических схем

      простые схемы связи

      Самый простой телефон был изобретен Беллом еще в 1876 году и состоял из двух наушников, соединенных парой проводов.

      Так как схема не содержит усилителей и блоков питания, ее радиус действия не превышает 100 – 200 метров. Для проверки работы схемы следует использовать высокоомные наушники типа «Тон» или «Октава» с сопротивлением звуковой катушки 1000 Ом.

      Аналогично можно собрать простейший домофон из двух трубок от старого промышленного телефонного аппарата (с дисковым номеронабирателем):

      В этом переговорном устройстве используются низкоимпедансные (с сопротивлением звуковой катушки около 65 Ом) телефоны в сочетании с угольными микрофонами и аккумулятором. Используя блок питания, можно значительно увеличить дальность связи. Этот принцип до сих пор широко используется в телефонии. Дальность связи зависит от напряжения питания аккумуляторной батареи и сечения (толщины) проводов линии связи. Типовое напряжение питания в АТС колеблется в пределах от 30 до 60 вольт, что позволяет использовать этот вид связи на расстоянии до 100 километров без применения дополнительных усилителей.

      Дальнейшим усовершенствованием домофона является введение устройства вызова. Данная схема разработана для стандартных телефонных аппаратов аналоговых АТС (ранее они широко применялись в быту и в промышленности). Телефоны с неисправными (или отсутствующими) дисковыми номеронабирателями будут работать.

      Аккумуляторы напряжением от 3 до 12 вольт используются для питания телефонов и вызывного устройства (не критично – напряжение зависит в большей степени от расстояния между абонентами). Разговорная цепочка аналогична той, которую мы обсуждали ранее. Для звонка используется простейший генератор колебаний ЗЧ (мультивибратор) на транзисторах Т1 и Т2. В качестве переключателей используются контакты стандартного переключателя, установленного в корпусе телефона. В исходном положении – трубки размещены на рычаге – выключатели в положении, указанном на схеме, генераторы обесточены. При поднятии любой из трубок на мультивибратор противоположного телефона начинает поступать напряжение и в телефоне аппарата слышен звук. При снятии трубки другим абонентом батареи подключаются последовательно с трубками. Можно начинать разговор… По окончании разговора трубки кладут на рычаги – силовые цепи обесточиваются… В этой схеме удобно использовать “плоские” батарейки для карманных фонарей тип 3336 для питания. Аккумуляторы укрепляются вместе с платками мультивибраторов в корпусах аппаратов. Как показала практика, аккумуляторов хватает надолго (практически срок службы аккумулятора равен сроку его хранения). Если из-за большого расстояния между устройствами громкость сигнала вызова оказывается недостаточной, можно установить кнопки вызова параллельно трубкам (без фиксации!), или увеличить напряжение аккумулятора (например, использовать 9-вольт «Крона»). Обратите внимание на полярность подключения устройств друг к другу. другу (кроссовер)! Неправильное подключение может привести к повреждению мультивибраторов и аккумуляторов! Эта схема была описана в журнале «Радио» за 1997 год, № 4, с. 38.

      Ниже мы рассмотрим несколько устройств с электронными усилителями.

      Первая схема – проводной домофон. При использовании двух таких устройств можно установить связь между двумя абонентами на расстоянии более 250 метров (при использовании в качестве линии достаточно толстого провода). Для того, чтобы объединить два таких устройства между собой, нужно соединить одноименные клеммы между собой (клемма «1» с клеммой «1» и «2» с «2»). Можно использовать, например, батарею отопления вместо одного из проводов — и тогда для связи нужно будет подключать только один провод. Заземление подключаем для обоих устройств к клемме «2», а к клеммам «1» приборов подключаем провод связи. Усилитель устройства собран на трех транзисторах. Первые два каскада выполнены по схеме с общим эмиттером и обеспечивают усиление по основному напряжению. Каскад на транзисторе VT3 включен по схеме с общим коллектором и обеспечивает согласование усилителя с линией.

      Схема усилителя достаточно проста, поэтому долго на ней останавливаться не будем. Определим кнопки управления. Для переключения усилителя из режима «прием» в режим «передача» используется двойная кнопка SA1. Частью кнопки SA1/1 подаем питание на усилитель, а кнопкой SA1/2 переключаем линию. На схеме кнопка SA1 показана в положении «прием». В этом положении к линии подключается телефонная капсула BF1. При нажатии кнопки SA1 усилитель перейдет в режим «передачи». При этом телефон отключен от линии, напряжение питания (9V) подается на усилитель, а линия подключается к выходу усилителя. Для возможности быстрого вызова другого абонента в усилитель введена кнопка «вызов». При нажатии кнопки «вызов» в режиме передачи усилитель на транзисторах VT1, VT2 переходит в режим генерации и в телефонной капсуле абонента 2 будет слышен громкий сигнал вызова.

      Для получения максимальной громкости телефонный капсюль должен быть низкоомным (не более 100 Ом) – можно использовать от промышленного телефона. Такие капсюли под названием ТК-47 продаются в магазинах по продаже телефонов.

      Вместо транзисторов МП41 в усилителе можно использовать транзисторы типов МП39-МП42; МП25, МП26. Также возможно применение кремниевых транзисторов (например, типов КТ208, КТ361), но в этом случае необходимо будет изменить номиналы резисторов смещения в базовых цепях транзисторов (в сторону уменьшается). Разделительные электролитические конденсаторы могут иметь емкость от 0,5 до 10 мкФ. Конденсатор С4 – типа КМ на емкость не менее 0,068 мкФ.

      Для питания усилителей можно использовать аккумуляторы типа КРОНА, либо импортные аккумуляторы типа 6Ф22. В качестве кнопок можно использовать одиночные выключатели типа П2К, или ПКН без фиксации.

      Конструкция собрана в небольшую коробку подходящих размеров.

      Настройка усилителя (их нужно сделать всего 2 штуки) сводится к установке коллекторных токов транзисторов с помощью резисторов в базовых цепях. В момент установки коллекторного тока транзистора VT3 нужно включить телефонный капсюль в линейные гнезда!

      Используя современные микросхемы можно собрать очень простой проводной домофон:

      Усилитель данного устройства собран на микросхеме стабилизатора напряжения КР142ЕН12.

      Схема усилителя НЧ на этой микросхеме подробно описана в статье И. Нечаева (журнал “Радио” 12-2000).

      Абонентские устройства неодинаковы: одно из них содержит усилитель с питанием, другое – только динамик с выключателем. Устройство использует кнопки. Резистор R1 – регулятор громкости. Соединительный кабель состоит из двух проводов, экранированного и неэкранированного. Экранированный провод подключается к входу усилителя. Динамики подключаются к выходу усилителя через такое же сопротивление, при выборе сопротивления резистора R5 следует учитывать сопротивление линейных проводов.

      Настройка усилителя сводится к установке напряжения на выводе 5 микросхемы, равного 2,5 вольта, с помощью резистора R5 (ползунок регулятора громкости при этой процедуре должен находиться в нижнем положении по схеме!).

      Домофон описан в журнале “Радиоконструктор” 04-2007 стр. 29. Автор – Ерохин Ю.В.

      Для связи с другом без использования проводов можно использовать радиопередатчик, схема которого представлена ​​ниже.

      Передатчик предназначен для работы в коротковолновом диапазоне (КВ). В качестве приемника вы можете использовать имеющийся у вас вещательный приемник, покрывающий диапазоны 25-41 метр. Модуляция в передатчике смешанная AM и FM.

      Передатчик состоит из усилителя звуковой частоты, собранного на транзисторе VT1, и генератора радиочастотных колебаний на транзисторе VT2. К входу передатчика можно подключить микрофон, либо какой-нибудь источник звуковых частот, например, магнитофон. Во втором случае музыку можно слушать на некотором расстоянии от магнитофона.

      Усилитель звуковой частоты собран по типовой схеме. Емкость конденсатора С6 может быть 5-10 мкФ. Если усилитель собран правильно, он не требует настройки.

      Рассмотрим подробнее схему генератора радиочастот. Если внимательно посмотреть на схему, то можно уловить сходство генератора с обычным усилителем с колебательным контуром, включенным в коллекторную цепь транзистора. От параметров этой схемы зависит рабочая частота генератора. Для возникновения генерации между коллектором и эмиттером транзистора включен подстроечный конденсатор С5. Изменением емкости этого конденсатора достигаются устойчивые колебания генератора при максимальной выходной мощности.

      Катушка колебательного контура намотана на каркасе от контура ПЧ старого лампового телевизора. Катушка имеет диаметр 7,5 мм и настроечный сердечник из карбонильного железа. Катушка L1 содержит 25 витков, провода ПЭВ-0,25 намотаны виток в виток в один слой. Катушка L2 содержит 10 витков, провода ПЭВ-0,15 и намотана поверх катушки L1. Настройку такой катушки на частоту передатчика можно произвести с помощью подстроечного конденсатора С4, а также с помощью магнитопровода. Ядро можно использовать для плавной настройки частоты передатчика на район, где не работают мощные радиостанции. Если на рабочей частоте передатчика находится другая радиостанция, дальность действия передатчика не превысит нескольких метров.

      Мощность можно косвенно измерить с помощью полевого индикатора, состоящего из катушки и детекторного диода.

      Катушка индикатора поля содержит 2 витка провода ПЭВ-0,6, намотанного на оправку диаметром около 10 мм. После намотки катушку снимают с оправки. Получаем так называемую катушку VOLUME. Если такую ​​катушку поместить вблизи цепи высокочастотного генератора, то в ней появится определенное напряжение, которое после обнаружения можно будет измерить милливольтметром постоянного тока. Наилучшие результаты дает применение вместо милливольтметра чувствительного (с полным током отклонения стрелки 50—100 мкА) стрелочного микроамперметра. Не стоит использовать для этой цели дешевые мультиметры китайского производства! Но если возникла такая необходимость, переключатель мультиметра следует установить на максимальную (обычно не более 200 милливольт) чувствительность!

      Настраиваем генератор до получения максимальных показаний вольтметра с помощью конденсатора С5 передатчика. Далее, включив радиоприемник, настраиваем его по диапазону и находим частоту (длину волны), на которой работает передатчик (сигнал передатчика слышен в приемнике в виде шипения). Чтобы убедиться в правильности настроек приемника, выключите передатчик. При выключенном передатчике (при правильно настроенном приемнике) шипение приемника должно исчезнуть.

      Хорошо настроенный передатчик с антенной длиной около 2 метров слышен на расстоянии до 200 метров (дальность действия передатчика зависит от чувствительности приемника).

      Этот радиопередатчик может быть переконфигурирован для работы в диапазоне УКВ. Для этого нужно только изменить намоточные данные дросселя. Для работы в диапазоне 66-70 МГц катушка должна содержать 5 витков, провода ПЭВ-0,6. Каркас для намотки катушки такой же, как и в ВЧ диапазоне.

      При перенастройке передатчика на УКВ диапазон следует учитывать, что дальность связи уменьшается. Пропорционально увеличению частоты ухудшается стабильность частоты (передатчик будет самопроизвольно перестраивать диапазон).

      Для увеличения мощности можно заменить транзистор генератора на более мощный высокочастотный (например, КТ909) с теплоотводом. При такой замене придется уменьшить (экспериментально) сопротивление резистора в цепи базы для увеличения тока коллектора. Настройку этого варианта передатчика можно производить по максимальному накалу лампы накаливания (2,5 вольта 150 миллиампер), включенной параллельно катушке L2. Такой транзистор в диапазоне УКВ способен обеспечить дальность передатчика до 1-2 километров. При этом ток, потребляемый схемой, может достигать 300 миллиампер и питать ее придется только от сетевого источника питания. При питании схемы от сетевого источника и высоком уровне (более 30 милливольт) пульсаций в приемнике может появиться фон частотой 100 герц. Для устранения фона необходимо использовать качественные стабилизаторы напряжения и увеличивать емкости фильтрующих конденсаторов в стабилизаторе.

      Необходимо учитывать, что мощный передатчик, собранный по данной схеме, может стать источником помех в достаточно широком диапазоне частот (из-за его несовершенства), так как имеет большое количество паразитных частотных излучений (“гармоник”) !

      radiocon-net. narod.ru

      Схема домофона

      Домофон

      Использовать проводные домофоны в быту может быть очень удобно. Это неприхотливые конструкции, не требующие специального ухода и питания, которые прекрасно выполняют возложенные на них функции по обеспечению оперативной связи между близлежащими помещениями и домами.

      Простые переговорные устройства

      Ниже приведены две схемы простых переговорных устройств на два абонента и на три абонента.

      Домофоны простые (ретро)

      Простейшие схемы простейших домофонов для самых начинающих радиолюбителей.

      radio-shema.ru

      Сейчас, при засилье мобильных и радиотелефонов, обычные проводные устройства остаются «не у дел» и зачастую просто выбрасываются. с небольшой доработкой его можно с успехом использовать для простых домофонов. Об одном из таких домофонов (на двух абонентов), доступном даже начинающему радиолюбителю, и пойдет речь в этой статье.

      Функциональная схема проводного телефонного аппарата представлена ​​на рис. 1. При опущенной трубке телефонная линия подключается к вызывному устройству (ВУ) через выключатель SA1 и разделительный конденсатор С1. который пропускает только переменную составляющую вызывного сигнала. Когда трубка снята. SA1 перемещается в верхнее положение (как показано на рис. 1), соединяя линию с разговорным узлом (RU). Номеронабиратель (ДД) подключается к линии через переключатель SA2. Во время набора этот переключатель отключает говорящий узел. Так как для двух абонентов звонилка не нужна, ее целесообразно исключить. При конструировании двухпроводных переговорных устройств питание чаще всего осуществляется так, как показано на рис. 2 (источник включается последовательно с телефонами, а конденсатор С2 шунтирует его для разговорного сигнала). В случае стабилизированного источника питания роль С2 выполняет выходной конденсатор фильтра. При такой схеме постоянное напряжение в линии не меняется. Но у вызывающего абонента должен быть генератор сигнала вызова, который выключается, когда второй абонент снимает трубку. Второе неудобство: если блок питания на вызываемой стороне и не включен, то связь невозможна.

      В телефонных сетях (городских АТС) линия запитывается параллельно (упрощенно показано на рис. 3). Линейное напряжение Ul определяется как Up=UistUr. Оно равно примерно 12 В при снятой трубке, что обеспечивает нормальную работу электроники (в электронных устройствах). Преимущество такой системы питания в том, что. что его можно подключить параллельно с любой стороны (показано пунктиром на рис. 3). В этих телефонных сетях сигнал вызова формируется на АТС и передается на линию. При этом постоянное напряжение в линии сохраняется на уровне Uист. При снятии трубки вызываемым абонентом (к линии подключен разговорный узел) напряжение в линии Ul снижается (ниже 20 В), что служит командой АТС на отключение вызывного сигнала. Как видите, параллельная схема, устраняющая проблему с питанием, оставляет нерешенной проблему с генератором вызовов. В предлагаемом устройстве сигнал вызова формируется на вызываемой стороне. Для этого в устройстве вызова на приемной стороне предусмотрен генератор, реагирующий на снижение напряжения питания. Такое решение не только значительно упрощает схемотехнику, но и позволяет наверняка отключить генератор вызовов. Заменив в устройстве устройство (рис. 1) на генератор вызова, получим, что при поднятии трубки SA1 отключит генератор, и его сигнал не попадет в линию. Управляющим сигналом срабатывания генератора вызовов является снижение напряжения в линии до 20…15 В, что обеспечивается простым снятием трубки на вызывающей стороне. Переделка телефона сводится к замене вызывного устройства, оставляя без изменений разговорный узел, вне зависимости от типа телефонного аппарата. Схема переговорного устройства показана на рис. 4. Работает она следующим образом. MocrVDI упрощает подключение телефона к линии: не нужно соблюдать полярность. Линейное напряжение через делитель R3-R4 поступает на вход микросхемы DD1. Делитель выбирается из условия, что при напряжении в линии и IC1 уровень на входе DD1. 1 соответствует логическому «Г. а при снижении напряжения до 20 В – «0». При этом делитель должен иметь максимально возможное сопротивление, чтобы не шунтировать линию. Логический «О» на входе элемента DD1.1 приводит к появлению «1» на его выходе и на выходе DD1.3 (DD1.2 и DD1.3 дважды инвертируют сигнал), а на выходе ДД1.4 – «О». Низкий уровень с выхода DD1.4 закрывает транзистор VT3, а высокий уровень с выхода DD1.3 открывает транзистор VT1 и, соответственно, VT2.

      Через открытый ключ на VT2 подается напряжение на генератор вызывного сигнала на микросхеме DD2. Генератор двухтональный. На первых двух элементах (DD2.1 и DD2.2) собран генератор низкой частоты, на двух вторых (DD2.3 и DD2.4) – высокой. Нагрузкой генератора является ключ на транзисторе VT4, на выходе которого включен пьезоизлучатель НА1. Питание ИС с закрытым ключом VT2 обеспечивается цепочкой R7-VD2-C1. а при разомкнутом (поскольку ток потребления увеличивается из-за работы генератора DD2) – VD3-R9-ВД2-С1. Описанная доработка относится к простейшим телефонам без электроники. При переделке таких устройств вместо разделительного конденсатора и звонка включается предлагаемое устройство. Пьезоизлучатель, как и новая плата, располагается в любом удобном месте корпуса телефона. Для устройств с электронными вызывными устройствами (например, на микросхеме КР1008ВЖ5) достаточно изготовить только часть предложенной схемы (обведена на рис. 4 пунктиром). Сам генератор и излучатель звука используются те, что уже есть в переделываемом устройстве. Хотя за основу домофона взята система АТС, ставить напряжение на уровне 60 В нет смысла. Для такого устройства вполне достаточно 30 В. Для телефонов с «электронной начинкой» важно обеспечить, чтобы линия, нагруженная на один телефон, давала напряжение в пределах 14…18 В, а на два – 10…14 В. Это обеспечивает нормальное (без искажений) работа разговорного узла. Если вы хотите снизить энергопотребление, вы можете подключить второй блок питания (как показано на рисунке 3). В этом случае звонящий включает свой источник питания, но есть одно неудобство: при подключении линии необходимо соблюдать полярность, чтобы при случайном одновременном включении обоих источников они не оказались подключенными встык. Для этого можно включить светодиоды с обеих сторон линии. Если использовать современные сверхъяркие, то для них достаточно тока 2…3 мА, что не повлияет на работу схемы. Устройство собрано на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5…2 мм и размерами 100×40 мм. Чертеж платы показан на рис.5.

      Схема блока питания показана на рис.6. Он должен обеспечивать необходимое напряжение (в моем варианте – 30 В) и ток потребления не менее 100 мА. Второе требование – минимальные пульсации на выходе, так как фон 100 Гц очень хорошо слышен в телефонных аппаратах. Вместо балластного резистора используется миниатюрная лампочка (26 В, 0,12 А). Это удобно тем, что при выключении обоих устройств свет вообще не горит, при одном (во время разговора) тускло, при разговоре ярко. Подробности. Трансформаторные типовые, ТА-1 или ТА-2. но подойдет любой, обеспечивающий напряжение на вторичной обмотке 35.. .40 В и ток не менее 100 мА. Постоянные резисторы в устройстве – МЛТ-0,25, переменные – СПЗ-22. Конденсаторы электролитические – типа К50-35 или их зарубежные аналоги, постоянные – КМ, КД или их аналоги. Транзисторы КТ3102Б можно заменить любыми другими маломощными п-п-р структурами с допустимым напряжением коллектор-эмиттер не менее 45 В, КТ940А заменяется на КТ801, КТ603 и т.д. Диодный мост – любой. Также можно собрать мост из отдельных диодов КД521 или КД522. Стабилитрон VD2 выбран с малым током стабилизации – КС191Э. Пьезоизлучатель ЗП22 можно заменить на ЗП1 или ЗП5. Вместо DD1 К561ЛА7 можно взять К561ЛА5 (без каких-либо доработок) или К561ЛН2, но исключить R3 и учесть изменение цоколевки. ДД2 можно заменить на К561ЛА5. Также можно использовать их аналоги 176 серии. Если вы планируете использовать устройство круглосуточно, то ИМС стабилизатора КР142ЕН12 следует установить на небольшой радиатор. Устройство выполнено в виде отдельного модуля и располагается в телефоне в любом удобном месте. В старых телефонах (с электромагнитным кольцом) излучатель звука можно разместить под держателем трубки или на задней стенке, а табло разместить в месте звонка. В телефонах с электроникой излучатель уже установлен, сама плата небольшая (генератора нет), поэтому легко помещается даже в телефонные трубки. Блок питания выполнен в виде отдельного блока, его можно разместить как на одном из устройств, так и в любом месте на протяжении телефонной линии. Перед настройкой устройства выходное напряжение (УМТП) устанавливается регулятором R4 блока питания. Нагрузка подключена. Сопротивление R3 подобрано (рис. 4) так, чтобы обеспечить «1* на выводе 11 DD1 при выключенной лампе (напряжение в линии ниже 20 В) и «0» — при ее включении (в линия – УМСИ). Емкость СЗ подбирается для обеспечения нужного тембра и громкости звука. Длина линии, экспериментально проверенная мной, превышала 300 м. Потери качества не наблюдалось.

      Схема соединения обмоток трансформатора звезда-треугольник 11

      транзисторная триггерная схема

    5. Схема подключения таймера te 15

    6. Схема реле с самофиксацией

    7. Домофон со старых телефонов

      Сейчас, при засилье мобильных и радиотелефонов, обычные проводные устройства остаются «не у дел» и зачастую просто выбрасываются. с небольшой доработкой его можно с успехом использовать для простых домофонов. Об одном из таких домофонов (на двух абонентов), доступном даже начинающему радиолюбителю, и пойдет речь в этой статье.

      функционал Схема проводного телефона показана на рис.1.

      При опущенной трубке телефонная линия подключается к вызывному устройству (ВУ) через выключатель SA1 и разделительный конденсатор С1. который пропускает только переменную составляющую вызывного сигнала. Когда трубка снята. SA1 перемещается в верхнее положение (как показано на рис. 1), соединяя линию с разговорным узлом (RU). Номеронабиратель (ДД) подключается к линии через переключатель SA2. Во время набора этот переключатель отключает говорящий узел. Так как для двух абонентов звонилка не нужна, ее целесообразно исключить.

      При проектировании двухпроводных переговорных устройств питание чаще всего осуществляется так, как показано на рис. 2 (источник включается последовательно с телефонами, а конденсатор С2 шунтирует его для разговорного сигнала). В случае стабилизированного источника питания роль С2 выполняет выходной конденсатор фильтра. При такой схеме постоянное напряжение в линии не меняется. Но у вызывающего абонента должен быть генератор сигнала вызова, который выключается, когда второй абонент снимает трубку. Второе неудобство: если блок питания на вызываемой стороне и не включен, то связь невозможна.

      В телефонных сетях (городских АТС) линия запитывается параллельно (упрощенно показано на рис. 3). Линейное напряжение Ul определяется как Up=UistUr. При снятой трубке оно равно примерно 12 В, что обеспечивает нормальную работу электроники (в электронных устройствах).

      Преимущество такой системы питания в том, что ее можно подключить параллельно с любой стороны (показано пунктиром на рис. 3). В этих телефонных сетях сигнал вызова формируется на АТС и передается на линию. При этом постоянное напряжение в линии сохраняется на уровне Uист. При снятии трубки вызываемым абонентом (к линии подключен разговорный узел) напряжение в линии Ul снижается (ниже 20 В), что служит командой АТС на отключение вызывного сигнала. Как видите, параллельная схема, устраняющая проблему с питанием, оставляет нерешенной проблему с генератором вызовов.

      В предлагаемом устройстве сигнал вызова формируется на вызываемой стороне. Для этого в устройстве вызова на приемной стороне предусмотрен генератор, реагирующий на снижение напряжения питания. Такое решение не только значительно упрощает схемотехнику, но и позволяет наверняка отключить генератор вызовов. Заменив в устройстве устройство (рис. 1) на генератор вызова, получим, что при поднятии трубки SA1 отключит генератор, и его сигнал не попадет в линию. Управляющим сигналом срабатывания генератора вызовов является снижение напряжения в линии до 20…15 В, что обеспечивается простым поднятием трубки на вызывающей стороне. Переделка телефона сводится к замене вызывного устройства с оставлением разговорного узла без изменений вне зависимости от типа телефона.

      Схема домофона представлена ​​на рис.4. Это работает следующим образом. MocrVDI упрощает подключение телефона к линии: не нужно соблюдать полярность. Линейное напряжение через делитель R3-R4 поступает на вход микросхемы DD1. Делитель выбирается из условия, что при изменении напряжения в линии и IC1 уровень на входе DD1.1 соответствует логическому “Г”, а при снижении напряжения до 20 В – “0”. Делитель должен иметь максимально возможное сопротивление, чтобы не шунтировать линию. Логический «0» на входе элемента DD1.1 приводит к появлению «1» на его выходе и на выходе DD1.3 (DD1. 2 и DD1.3 дважды инвертируют сигнал), а на выходе DD1.4 – “0”. Низкий уровень с выхода DD1.4 закрывает транзистор VT3, а высокий, с выхода DD1.3, открывает транзистор VT1. и, соответственно, VT2.

      Через открытый ключ на VT2 подается напряжение на генератор вызывного сигнала на микросхеме DD2. Генератор двухтональный. На первых двух элементах (DD2.1 и DD2.2) собран генератор низкой частоты, на двух вторых (DD2.3 и DD2.4) – высокой. Нагрузкой генератора является ключ на транзисторе VT4, на выходе которого включен пьезоизлучатель НА1. Питание ИС с закрытым ключом VT2 обеспечивается цепочкой R7-VD2-C1. а при разомкнутом (поскольку ток потребления увеличивается из-за работы генератора DD2) – VD3-R9-ВД2-С1.

      Описанная доработка относится к самым простым телефонам без электроники. При переделке таких устройств вместо разделительного конденсатора и звонка включается предлагаемое устройство. Пьезоизлучатель, как и новая плата, располагается в любом удобном месте корпуса телефона. Для устройств с электронными вызывными устройствами (например, на микросхеме КР1008ВЖ5) достаточно изготовить только часть предложенной схемы (обведена на рис. 4 пунктиром). Сам генератор и излучатель звука используются те, что уже есть в переделанном аппарате.

      Хотя за основу домофона взята система АТС, но нет смысла ставить напряжение 60 В. Для такого устройства вполне достаточно 30 В. Для телефонов с “электронной начинкой” важно обеспечить, чтобы линия, нагруженная на один телефон, давала напряжение в пределах 14…18 В, а на два – 10…14 В. Это обеспечивает нормальную (без искажений) работу разговорный узел. Если вы хотите снизить энергопотребление, вы можете подключить второй блок питания (как показано на рисунке 3). В этом случае звонящий включает свой источник питания, но есть одно неудобство: при подключении линии необходимо соблюдать полярность, чтобы при случайном одновременном включении обоих источников они не оказались подключенными встык. Для этого можно включить светодиоды с обеих сторон линии. Если использовать современные сверхъяркие, то им хватит тока 2…3 мА, что не повлияет на работу схемы.

      Устройство собрано на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5…2 мм и размерами 100х40 мм. Чертеж платы показан на рис.5.

      Схема блока питания показана на рис.6. Он должен обеспечивать необходимое напряжение (в моем варианте – 30 В) и ток потребления не менее 100 мА. Второе требование – минимальные пульсации на выходе, так как фон 100 Гц очень хорошо слышен в телефонных аппаратах. Вместо балластного резистора используется миниатюрная лампочка (26 В, 0,12 А). Это удобно тем, что при выключении обоих устройств свет вообще не горит, при одном (во время разговора) тускло, при разговоре ярко.

      Детали . Трансформатор типовой, ТА-1 или ТА-2, но подойдет любой, обеспечивающий напряжение на вторичной обмотке 35…40 В и ток не менее 100 мА. Постоянные резисторы в устройстве – МЛТ-0,25, переменные – СПЗ-22. Конденсаторы электролитические – типа К50-35 или их зарубежные аналоги, постоянные – КМ, КД или их аналоги. Транзисторы КТ3102Б можно заменить любыми другими маломощными п-п-р структурами с допустимым напряжением коллектор-эмиттер не менее 45 В, КТ940А заменен на КТ801, КТ603 и др.

      Диодный мост – любой. Также можно собрать мост из отдельных диодов КД521 или КД522. Стабилитрон VD2 выбран с малым током стабилизации – КС191Э. Пьезоизлучатель ЗП22 можно заменить на ЗП1 или ЗП5. Вместо DD1 К561ЛА7 можно взять К561ЛА5 (без каких-либо доработок) или К561ЛН2, но исключить R3 и учесть изменение цоколевки. ДД2 можно заменить на К561ЛА5. Также можно использовать их аналоги 176 серии. Если прибор предполагается использовать круглосуточно, то микросхему стабилизатора КР142ЕН12 следует установить на небольшой радиатор

      Конструктивно аппарат выполнен в виде отдельного модуля и располагается в телефоне в любом удобном месте. В старых телефонах (с электромагнитным кольцом) излучатель звука можно разместить под держателем трубки или на задней стенке, а табло разместить в месте звонка. В телефонах с электроникой излучатель уже установлен, сама плата небольшая (генератора нет), поэтому легко помещается даже в телефонные трубки. Блок питания выполнен в виде отдельного блока, его можно разместить как на одном из устройств, так и в любом месте на телефонной линии.

      Перед регулировкой устройства регулятором R4 блока питания устанавливается выходное напряжение (УМТП). Нагрузка подключена. Сопротивление R3 подобрано (рис. 4) таким образом, чтобы обеспечить «1* на выводе 11 DD1 при выключенной лампе (напряжение в сети ниже 20 В) и «0» — при ее включении (в линии – UMCI).

    Оставить комментарий