XXV Республиканская техническая олимпиада «Шаг в будущее»

Заочный этап

2019-2020 учебный год

Задание по направлению «Электротехника и электротехнологии»

1.  В электрической цепи, представленной на рисунке, известны сопротивления резисторов: R 1=100 O м; R 2=2 к O м; R 3=3 к O м; R 4=1 к O м; R 5=800 O м; R 6=1 к O м. Напряжение питания U = 100 В. Необходимо рассчитать:

R1            100 Ом  +                                   R2             R3        R5 U = 10 B                   2 кОм  3 кОм 1 кОм  _                                                       R4                                                   1 кОм         R1            100 Ом  +                                   R2             R3        R5 U = 10 B                   2 кОм  3 кОм 1 кОм  _                                                       R4                                                   1 кОм

1) напряжения на резисторах и токи, протекающие через них;

2) показания вольтметра, имеющего входное сопротивление 10 кОм,         при измерении им напряжений на каждом из резисторов;

3) показания миллиамперметра, имеющего входное сопротивление 50 Ом, при измерении токов, протекающих через все резисторы.

2.  Два различных гальванических элемента имеют следующие параметры:

ЭДС – Е₁ = 1,6 В и Е₂ = 1,5 В; емкость – С₁ = 0,5 А∙час и С₂ = 0,7 А∙час;        внутреннее сопротивление – r ₁ = 1,0 Ом и r ₂ = 0,4 Ом . К каждому элементу подключена нагрузка сопротивлением R _н = 15 Ом .

1) каковы напряжения на нагрузке, токи в ней и мощность в каждой      схеме?

2) сколько времени может работать каждая схема?

3) каков к.п.д. каждой схемы и как он зависит от величины R _н?

3. Для обогрева воды на животноводческой ферме используется бак,          оборудованный трубчатыми электроводонагревателями (ТЭН). Объем бака V =150 л, температура воды, поступающей в бак, T _н = 10^оС и конечная        температура воды T _к = 95^оС . Время нагрева воды в баке t _к = 1 ч 40мин,  к.п.д.     ТЭНов составляет 0,88. Питание ЭВН – 3-х фазное, 380 В.

Необходимо определить:

1) мощность ТЭНов;

2) затраты на электроэнергию за 1 неделю, если известно, что в сутки       расходуется 500 литров горячей воды. Стоимость 1 кВт×ч электроэнергии    принять равной 2 руб.80 коп.

4. Электрику нужен прибор для контроля заряда аккумуляторов. У него    имеется микроамперметр со шкалой из 100 делений. Ему известен ток         полного отклонения стрелки прибора I_{m ах} = 1000 мкА и внутреннее               сопротивление    прибора r = 100 Ом.

Как получить из этого микроамперметра:

1) вольтметр для измерения напряжений до 30 В;

2) амперметр для измерения зарядных токов до 10 А.

5. Генератор постоянного тока, аккумуляторная батарея и два резистора составляют цепь. ЭДС генератора Е = 120 В, внутреннее сопротивление r01 = 1,0 Ом, ЭДС батареи Е2 = 72 В, внутреннее сопротивление r02 = 3 Ом, сопротивления резисторов r1 = 16 Ом, r2 = 12 Ом. Определить ток в цепи и составить баланс мощностей для двух случаев:

1) генератор и аккумуляторная батарея включены согласно;

2) генератор и аккумуляторная батарея включены встречно.

6. Для освещения фермы используется 60 ламп накаливания мощностью         150 Вт каждая. Срок службы такой лампы 1000 ч, цена – 20 руб.                Планируется замена этих ламп на энергосберегающие, мощностью 30 Вт каждая, сроком службы – 8000 ч., ценой – 120 руб. Ежедневно освещение включено в течение 10 ч., напряжение сети – 220 В, стоимость                   электроэнергии – 2 руб  80 коп/кВт × ч.

1) Как изменится величина потребляемого тока после замены?

2) За какой период времени окупятся затраты по замене ламп?

3) Сколько руб. удастся сэкономить за 5 лет работы новой системы         освещения?

7.  Электромеханику требуется резистор сопротивлением R = 70 кОм.                 В его распоряжении имеются три резистора сопротивлением R ₁ = 25 кОм,   R ₂ = 50 кОм и R ₃ = 100 кОм.

1) Составить требуемое сопротивление из имеющихся резисторов?

2) Какие еще величины сопротивлений можно получить из данного         набора резисторов?

3) Определить токи через каждый из резисторов при подключении                  к источнику питания U = 220 В.

8. Электрическая печь, имеющая сопротивление  r = 10 Ом, получает электрическую энергию от генератора при напряжении на ее зажимах U = 120 В. Генератор связан с печью алюминиевыми проводами сечением S = 10 мм2 и длиной l = 50 м (в одну сторону). Внутреннее сопротивление генератора r0 = 0,1 Ом. Удельное сопротивление алюминиевых проводов r = 0,0029 Ом × мм2/м.

Определить:

1) мощность, развиваемую генератором;

2) стоимость электрической энергии, израсходованной печью за 2 часа при тарифе 2 руб. 80 коп. за 1 кBт∙ч.

9. В электрической цепи постоянного тока известны следующие параметры:

R ₁ = 10 Ом; R ₂ = 5 Ом; R ₃ = 28 Ом;

  R ₄ = 2 Ом; U = 270 B ; U ₁ = 90 B .

Определить значение токов I , I ₁ , I ₂исопротивления R ₅ .

  10.Как соотносятся между собой сопротивления резисторов R 1 и R 2 в приведенном фрагменте схемы, если измеренные напряжения в т. А и В (относительно «общего провода») равны:

а) U_A = 12,2 B; U_B = 4,7 B;

б) U_A = 12,2 B; U_B = 6,1 B.

                             Составители: