Эксперт

Сергей

Задать вопрос

Мы готовы помочь Вам.

Задание №1
Провод длиной L из металла М был смонтирован при температуре Т1, через некоторое время температура изменилась до Т2. При измерениях оказалось, что длина провода увеличилось на p%, а удельное сопротивление стало ρ2.
Рассчитать при какой температуре был произведен монтаж провода?
Исходные данные приведены в табл.1

Методические указания к решению задачи
Удельное сопротивление, следовательно, и сопротивление металлов, зависит от температуры, увеличиваясь с ее ростом. Температурная зависимость сопротивления проводника объясняется тем, что:
– возрастает интенсивность рассеивания (число столкновений) носителей зарядов при повышении температуры;
– изменяется концентрация носителей зарядов при нагревании проводника.

Изменение сопротивления проводника при нагреве происходит еще и за счет его растяжения, но поскольку оно дает эффект для большинства (кроме термостабильных проводников) на несколько порядков меньше, чем вышеуказанные причины, то им обычно в расчетах пренебрегают.
Однако изменение длины проводов при нагревании и охлаждении следует учитывать при механических расчетах. Степень увеличения или уменьшения первоначального размера металла при изменении температуры на один градус характеризуется коэффициентом линейного расширения αl.
Таким образом, длина провода после изменения температуры от T10C до T20C составит:
lT2=lT1[1+αl(T2-T1)], (2)
где lT1, lT2 – длины провода при температурах T1 и T2 соответственно,
αl — коэффициент линейного расширения.
Поскольку в формулах расчет производится через разницу температур, то можно использовать температурную шкалу как в Кельвинах, так и в Цельсиях.
Задание №2
К образцу прямоугольной формы из диэлектрического материала размерами a×b и толщиной h прикладывается напряжение U. Напряжение подводится к граням ab, покрытым слоем металла. Требуется определить: ток утечки, мощность потерь, удельные потери на постоянном токе.
Затем к образцу прикладывается переменное напряжение с действующим значением U. Требуется определить мощность потерь и удельные диэлектрические потери при частотах f1, f2, f3.

Методические указания к решению задачи
В цепях постоянного напряжения через диэлектрик протекает незначительный ток, обусловленный движением свободных зарядов. Он называется током сквозной проводимости и током утечки. Ток утечки равен сумме объемного Iv и поверхностного Is токов:
I = Iv + Is. (3)
Токи Iv и Is можно определить по закону Ома:

Диэлектрическая проницаемость ε зависит от интенсивности процессов поляризации, протекающих в диэлектриках под воздействием внешнего электрического поля. Различают четыре основных вида поляризации: электронную, дипольную, ионную и спонтанную.
Активная мощность, выделяющаяся в проводнике, не зависит от характера напряжения – она одинакова как при действии постоянного напряжения, так и
действующего значения переменного. Если такой же опыт провести с диэлектриком, то мощность при переменном напряжении будет больше.
Активную мощность, выделяющуюся в диэлектрике при постоянном напряжении, можно определить по формуле:
P = U ∙ I, (6)
где U – постоянное напряжение, приложенное к диэлектрику, В;
I – ток утечки через диэлектрик, А.
При переменном напряжении активная мощность выделившаяся в диэлектрике определяется по формуле:
P = U2 ∙ 2π ∙ f ∙ C ∙ tgδ, (7)
где U – действующее значение переменного напряжения, приложенного к диэлектрику, В;
f – частота, Гц;
С – ёмкость образца, Ф;
tgδ – тангенс угла диэлектрических потерь.
Выделяющуюся в диэлектрике активную мощность называют мощность потерь или просто диэлектрическими потерями. Для сравнения характеристик диэлектриков пользуются удельными потерями, т.е. потерями в 1 м3 материала:
𝑝=𝑃𝑉, Вт/м3 (8)
где V = a ∙ b ∙ h – объем исследуемого образца.
При решении задачи следует сравнить удельные потери на постоянном и переменном токе с частотами f1, f2 и f3.
Задание №3
Дайте определение магнитного материала. Приведите классификацию магнитных материалов. Назовите основные параметры магнитных материалов и кратко поясните их физический смысл. Кратко опишите сами материалы, определите их место по приведенной классификации. Назовите области использования заданных материалов.
Рассчитайте и постройте зависимость магнитной проницаемости от напряженности магнитного поля Н (для магнитомягкого материала).
Исходные данные для расчета представлены в табл. 3 (вариант выбирается по последней цифре шифра).

Рассчитайте и постройте зависимость объемной плотности магнитной энергии в воздушном зазоре магнитотвердого материала W = f(B) и кривую размагничивания B = f(-H). Исходные данные для расчета приведены в табл.4 (вариант выбирается по предпоследней цифре шифра).

Методические рекомендации по решению задачи
Материалы, которые под действием внешнего магнитного поля намагничиваются,
называют магнитными. Основными магнитными материалами являются железо, никель,
кобальт и различные сплавы на их основе. Свойства магнитных материалов оцениваются
магнитными характеристиками.
Магнитная проницаемость  определяет способность материала к намагничиванию:
чем она больше, тем легче намагничивается материал. Магнитная проницаемость зависит
от действующей напряженности магнитного поля Н. Поэтому для оценки способности
материала к намагничиванию приходится учитывать начальную магнитную
проницаемость н и максимальную магнитную проницаемость mах.
Определить величину  в зависимости от Н можно по формуле: