Электротехника, электроника и схемотехника модуль 10 — ответы
Ответы на модуль 10 (ВВЕДЕНИЕ В ЭЛЕКТРОНИКУ) по предмету электротехника, электроника и схемотехника.
1) Полная индуктивность последовательно соединенных катушек индуктивности равна: сумме их индуктивностей.
2) С точки зрения допусков, каких резисторов не существует? постоянного назначения.
3) Единица измерения силы тока: ампер.
4) Сколько времени необходимо для создания в катушке индуктивности максимального магнитного поля? 5 постоянных времени цепи.
5) Максимальная мощность передается через трансформатор только тогда, когда импеданс нагрузки: равен импедансу источника сигнала.
6) Что происходит с напряжением при последовательном соединении однотипных элементов и батарей? увеличивается.
7) Какой из нижеперечисленных материалов относится к полупроводникам? германий.
8) Сопротивление проводника не зависит от: электрического напряжения.
9) Что из нижеперечисленного не относится к основным источникам напряжения? давление.
10) Постоянная времени RС-цепи: прямо пропорционально емкости конденсатора и величине сопротивления.
11) В чем отличие катушек индуктивности от конденсаторов в плане прохождения через реактивный элемент электрического тока? пропускают постоянный ток.
12) Чем характеризуется индуктивность катушки индуктивности? способностью препятствовать изменению силы протекающего через катушку тока.
13) Какое соединение конденсаторов эффективно увеличивает толщину диэлектрика? последовательное.
14) Наименьшая величина для измерения емкости конденсатора: пикофарад.
15) Что происходит с током при последовательном соединении однотипных элементов и батарей? уменьшается.
16) Для каких целей используется потенциометр? управления током.
17) Общее сопротивление параллельной резистивной цепи: меньше, чем сопротивление наименьшего резистора цепи.
18) С какого элемента снимается выходное напряжение в RL-фильтрах нижних частот? с резистора.
19) Постоянная времени RL-цепи: прямо пропорциональна индуктивности и обратно пропорциональна величине сопротивления.
20) С какого элемента снимается выходное напряжение в RC-фильтрах верхних частот? резистора.
21) Как увеличение размера допускаемого отклонения от номинального сопротивления (допусквлияет на стоимость производства резисторов? уменьшает.
22) Электрический заряд какого количества электронов составляет 1 Кл? 6,28 ∙ 10 18
23) С какого элемента снимается выходное напряжение в RC-фильтрах нижних частот? конденсатора.
24) Из скольких элементов не может состоять электрическая батарея? 1.
25) С какого элемента снимается выходное напряжение в RL-фильтрах верхних частот? с катушки индуктивности.
26) Какие материалы не используются для получения пьезоэлектрического эффекта? серебро.
27) Что происходит с сопротивлением термистора при повышении температуры? увеличивается.
28) Какой из факторов наименьшим образом влияет на емкость конденсатора? температура.
Емкость плоского и других конденсаторов
Напомним, что конденсатором называется совокупность двух любых проводников, (обкладок) заряды которых одинаковы по величине и противоположны по знаку.
Конфигурация конденсатора такова, что поле, которое создается зарядами, локализовано между обкладками. В общем случае электроемкость конденсатора равна:
где $_1-_2=U$ — разность потенциалов обкладок, которую называют напряжением и обозначают $U$. Емкость по определению считается положительной величиной. Она зависит только от геометрии обкладок конденсатора их взаиморасположения и диэлектрика. Форму обкладок и их расположение подбирают так, чтобы внешние поля минимально влияли на внутреннее поле конденсатора. Силовые линии поля конденсатора начинались на проводнике с положительным зарядом и заканчивались на проводнике с отрицательным зарядом. Конденсатор может быть проводником, который помещен в полость, окруженную замкнутой оболочкой.
В соответствии с конфигураций конденсаторов можно выделить три большие группы: плоские, сферические и цилиндрические (по форме обкладок). Вычисление емкости конденсатора сводится к определению $напряжения$ конденсатора при известном заряде на его обкладках.
Плоский конденсатор
Плоский конденсатор (рис.1) — это две разноименно заряженные пластины, разделенные тонким слоем диэлектрика. Формула для расчета емкости такого конденсатора представляет собой выражение:
где $S$ — площадь обкладки, $d$ — расстояние между обкладками, $\varepsilon $ — диэлектрическая проницаемость вещества. Чем меньше $d$, тем больше совпадает расчётная емкость конденсатора (2), с реальной емкостью.
Электроемкость плоского конденсатора, заполненного N слоями диэлектрика, толщина слоя с номером i равна $d_i$, диэлектрическая проницаемость этого слоя $_i$ вычисляется по формуле:
Сферический конденсатор
В том случае, если внутренний проводник шар или сфера, внешняя замкнутая оболочка — концентрическая ему сфера, то конденсатор является сферическим. Сферический конденсатор (рис.2) состоит из двух концентрических проводящих сферических поверхностей с пространством между обкладками, заполненным диэлектриком. Емкость его можно рассчитать по формуле:
где $R_1_2$ — радиусы обкладок.
Цилиндрический конденсатор
Емкость цилиндрического конденсатора равна:
где $l$ — высота цилиндров, $R_1$ и $R_2$ — радиусы обкладок. Этот вид конденсаторов представляет собой две коаксиальных (соосных) проводящих цилиндрических поверхности (рис.3).
Еще одной, но не маловажной характеристикой всех конденсаторов является пробивное напряжение ($U_$)— это напряжение, при котором происходит электрический разряд через слой диэлектрика. $U_$ зависит от толщины слоя и свойств диэлектрика, конфигурации конденсатора.
Помимо одиночных конденсаторов применяют их соединения. Для того чтобы увеличить емкость используют параллельное соединение конденсаторов (соединение одноименными обкладками). В этом случае результирующая емкость такого соединения может быть найдена как сумма$_i$ где $С_i$ — емкость конденсатора с номером i:
Если конденсаторы соединить последовательно (обкладками с разными знаками заряда), то суммарная емкость соединения будет всегда меньше, чем минимальная емкость любого конденсатора, который входит в систему. В этом случаем для того чтобы рассчитать результирующую емкость складывают величины, обратные к емкостям отдельных конденсаторов:
Статья: Емкость плоского и других конденсаторов
Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов
Задание: Вычислите электроемкость плоского конденсатора, если площадь обкладок его равна 1см2, расстояние между обкладками равно 1 мм. Пространство между обкладками вакуумировано.
Формула для расчета емкости, данного в задаче конденсатора имеет вид:
Ответ: С $\approx $0,9 пФ.
Задание: Какова напряженность электростатического поля сферического конденсатора на расстоянии x=1 см=$^м$ от поверхности внутренней обкладки, если внутренний радиус обкладки конденсатора $R_1=$1 см$^м$, внешний $R_2=$ 3 см=$^м$. Напряжение на обкладках равно $^3В$.
Напряженность поля, которое создается проводящей заряженной сферой, вычисляется в соответствии с формулой:
где $q$ — заряд внутренней сферы (обкладки конденсатора), $r=R_1+x$ —расстояние от центра сферы.
Заряд сферы найдем из определения емкости конденсатора (С):
Емкость сферического конденсатора определяется как:
где $R_1_2$ — радиусы обкладок конденсатора.
Подставим выражения (2.2) и (2.3) в (2.1), получим искомую напряженность:
Так как все данные в задаче уже переведены в систему СИ, проведем вычисления:
Конденсатор с диэлектриком
При заполнении воздушного конденсатора диэлектриком ёмкость возрастает. Плоский воздушный конденсатор наполовину заполняют диэлектриком. В первом случае диэлектрик полностью закрывает одну из пластин, его толщина равна половине расстояния между обкладками.
Во втором — толщина диэлектрика равна расстоянию между обкладками, а площадь равна половине площади обкладки. В каком случае ёмкость будет больше?
Уважаемый Антон К.)
Вы знаете, чем отличается параллельное и последовательное соединение конденсаторов? Тем, что последовательное соединение уменьшает итоговую емкость, а параллельное — увеличивает)
Все происходит наоборот с сопротивлением)
Диэлектрик в электрическом поле — это тот же конденсатор.
В задаче краевыми эффектами пренебрегаем, конечно)
В каком случае соединение объема «конденсаторов» (воздуха и диэлектрика) параллельно, а в каком последовательно?
Так какая емкость больше? Там, где не рвется вектор электрического смещения!, и из моих начальных рассуждений какая?)
При решении задачи необходимо учесть
Параллельно соединяются пластины конденсаторов половинной площади, а последовательно — с половинным расстоянием между пластинами.
Вы должны убедиться в том, что при увеличении диэлектрической проницаемости ɛ емкость в первом случае растет неограниченно. При достаточно большой ɛ емкость становится почти прямо пропорциональной ɛ.
Во втором случае при увеличении ɛ емкость неограниченно приближается к удвоенной емкости исходного конденсатора.
Блог
Подобно резисторам и катушкам индуктивности, конденсаторы могут быть соединены последовательно, параллельно или последовательно-параллельно.
Последовательное соединение конденсаторов
Последовательное размещение конденсаторов эффективно увеличивает толщину диэлектрика и, следовательно, уменьшит общую емкость. Поскольку общая емкость обратно пропорциональна расстоянию между пластинами, формула, которую мы используем для последовательно соединенных конденсаторов, будет следующей:
Обратите внимание, что напряжение на каждом конденсаторе будет обратно пропорционально емкости, при этом общее напряжение распределяется между конденсаторами, наименьшая емкость имеет наибольшее напряжение на ней, а наибольшая емкость имеет наименьшее напряжение и т.д.
Параллельное соединение конденсаторов
Параллельное подключение конденсаторов эффективно увеличивает площадь пластин, поэтому общая емкость определяется суммой отдельных емкостей:
Все конденсаторы заряжаются до одинакового напряжения.
Обратите внимание, что при использовании этих формул значения должны быть введены в формулу в их базовых единицах, т.е. Фарадах (не мкФ), Кулонах (не мкК) и Вольтах (не мВ).
Для закрепления изученного материала пройдите наш тест .
Читать также: Интеграторы
С Уважением, МониторБанк