Seria-Paralel Combinații Circuite AC

Construieste panouri fotovoltaice acasa (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Seria-Paralel Combinații Circuite AC

AC Circuite electrice


Intrebarea 1

Nu stați acolo! Construiți ceva!

Învățarea de a analiza matematic circuitele necesită mult studiu și practică. În mod obișnuit, elevii practică prin lucrul prin numeroase probleme de probă și verificând răspunsurile lor față de cele oferite de manual sau instructor. În timp ce acest lucru este bun, există o cale mult mai bună.

Veți învăța mult mai mult prin construirea și analizarea circuitelor reale, permițând echipamentul de testare să furnizeze "răspunsurile" în loc de o carte sau de o altă persoană. Pentru exerciții de construire a circuitelor de succes, urmați acești pași:

  1. Cu atenție măsurați și înregistrați toate valorile componentelor înainte de construcția circuitului.
  2. Desenați diagrama schematică pentru circuitul care urmează să fie analizat.
  3. Construiți cu atenție acest circuit pe un panou sau alt mediu convenabil.
  4. Verificați precizia construcției circuitului, urmărind fiecare cablu la fiecare punct de conectare și verificând elementele unu-câte unul pe diagramă.
  5. Analiza matematică a circuitului, rezolvarea tuturor valorilor tensiunii și curentului.
  6. Măsurați cu atenție toate tensiunile și curenții, pentru a verifica corectitudinea analizei.
  7. Dacă există erori substanțiale (mai mari de câteva procente), verificați cu atenție construcția circuitului în funcție de diagramă, apoi calculați cu atenție valorile și re-măsurați cu atenție.

Pentru circuitele de curent alternativ în care reactanțele inductive și capacitive (impedanțe) sunt un element semnificativ în calcule, recomandăm inductori și condensatori de înaltă calitate (high-Q) și alimentarea circuitelor cu tensiune joasă (frecvența liniei electrice funcționează bine) efecte parazitare. Dacă sunteți într-un buget restrâns, am constatat că tastatura electronică ieftină servesc drept "generatoare de funcții" pentru producerea unei game largi de semnale de frecvență audio-frecvență. Asigurați-vă că alegeți o tastatură "voce" care imită îndeosebi un val sinusoidal (vocea "panflute" este de obicei bună), dacă formele de undă sinusoidale reprezintă o ipoteză importantă în calculele dvs.

Ca de obicei, evitați valorile rezistenței foarte mari și foarte scăzute, pentru a evita erorile de măsurare cauzate de încărcarea contorului. Vă recomand valori rezistor între 1 kΩ și 100 kΩ.

O modalitate prin care puteți economisi timp și reduce posibilitatea de eroare este să începeți cu un circuit foarte simplu și să adăugați incremental componente pentru a crește complexitatea acestuia după fiecare analiză, mai degrabă decât să construiți un circuit complet nou pentru fiecare problemă de practică. O altă tehnică de economisire a timpului este de a reutiliza aceleași componente într-o varietate de configurații diferite de circuite. În acest fel, nu va trebui să măsurați valoarea unei componente mai mult decât o dată.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Lăsați electronii înșiși să vă dea răspunsul la propriile "probleme practice"!

Note:

Experiența mea a fost că studenții au nevoie de multă practică cu analiza circuitului pentru a deveni competenți. În acest scop, instructorii oferă de obicei studenților lor o mulțime de probleme de practică prin care să lucreze și oferă răspunsuri studenților pentru a-și verifica munca. În timp ce această abordare îi face pe studenți să se familiarizeze cu teoria circuitelor, nu reușește să le educe pe deplin.

Elevii nu au nevoie doar de practică matematică. Aceștia au nevoie, de asemenea, de circuite de construcție practice practice și de echipamente de testare. Deci, sugerez următoarea abordare alternativă: elevii ar trebui să- și construiască propriile "probleme de practică" cu componente reale și să încerce să prezică matematic diferitele valori de tensiune și curent. În acest fel, teoria matematică "vine în viață", iar studenții dobândesc o experiență practică pe care nu ar câștiga doar prin rezolvarea ecuațiilor.

Un alt motiv pentru a urma această metodă de practică este de a preda studenților metodă științifică : procesul de testare a unei ipoteze (în acest caz, predicții matematice) prin efectuarea unui experiment real. Elevii vor dezvolta, de asemenea, abilități reale de depanare, deoarece uneori fac erori de construcție a circuitelor.

Petreceți câteva momente de timp cu clasa dvs. pentru a revizui unele dintre "regulile" de construire a circuitelor înainte de a începe. Discutați aceste probleme cu elevii dvs. în aceeași manieră Socratică, în mod normal, ați discuta cu întrebările din foaia de lucru, în loc să le spuneți pur și simplu ce ar trebui și nu ar trebui să facă. Nu încetez niciodată să fiu uimit de modul în care elevii cu greu înțeleg instrucțiunile atunci când sunt prezentați într-un format tipic de lecție (instructor monolog)!

O modalitate excelentă de a introduce studenții la analiza matematică a circuitelor reale este să le determinăm mai întâi să determinăm valorile componentelor (L și C) din măsurătorile de tensiune și curent AC. Cel mai simplu circuit, desigur, este o singură componentă conectată la o sursă de alimentare! Nu numai că aceasta va învăța pe elevi cum să înființeze circuitele de curent alternativ în mod corespunzător și sigur, dar le va învăța cum să măsoare capacitatea și inductivitatea fără echipamentul de testare specializat.

Notă privind componentele reactive: utilizați condensatoare și inductori de înaltă calitate și încercați să utilizați frecvențe joase pentru alimentarea cu energie electrică. Transformatoarele de putere mici în trepte funcționează bine pentru inductori (cel puțin doi inductori într-un singur pachet!), Atâta timp cât tensiunea aplicată la orice bobina transformatorului este mai mică decât tensiunea nominală a transformatorului pentru această înfășurare (pentru a evita saturarea miezului ).

O notă adresată acelor instructori care se pot plânge de timpul "irosit" trebuie să-i facă pe elevi să construiască circuite reale în loc să analizeze doar matematic circuitele teoretice:

Care este scopul studenților care vă ia cursul "panoul de lucru" panoul panoului de lucru implicit?

intrebarea 2

Calculați curentul de curent și factorul de putere din acest sistem de alimentare cu curent alternativ:

Acum, calculați curentul de curent și factorul de putere pentru același circuit după adăugarea unui condensator în paralel cu sarcina:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Fără condensator
I line = 48 A
PF = 0, 829
Cu condensator
I line = 39, 87 A
PF = 0, 998

Următoarele întrebări: adăugarea condensatorului afectează cantitatea de curent prin sarcina de 5 Ω "note ascunse"> Note:

Răspunsurile la această întrebare pot părea foarte ciudate pentru studenții obișnuiți să calculeze circuitul de curent continuu, unde curenții de ramură paralel ajung întotdeauna la un total mai mare . Cu numere complexe, cu toate acestea, suma nu este neapărat mai mare decât valorile individuale!

Întrebarea 3

Este adesea util ca analiza circuitului AC să poată transforma o serie de combinații de rezistență și reactanță într-o combinație echivalentă paralelă de conductivitate și suscepție sau de viză:

Știm că rezistența (R), reactanța (X) și impedanța (Z), ca și cantități scalare, se raportează reciproc trigonometric într-un circuit de serie. De asemenea, știm că conductivitatea (G), susceptibilitatea (B) și admiterea (Y), ca cantități scalare, se relaționează reciproc trigonometric într-un circuit paralel:

Dacă aceste două circuite sunt într-adevăr echivalente una cu cealaltă, având aceeași impedanță totală, atunci triunghiurile reprezentative ar trebui să fie geometric similare (unghiuri identice, aceleași proporții ale lungimilor laterale). La proporții egale, R / Z în triunghiul circuitului de serie ar trebui să fie același raport cu G / Y în triunghiul circuitului paralel, adică R / Z = G / Y.

Bazându-se pe această proporționalitate, dovedește adevărata ecuație:

R serie R paralel = Z total 2

După aceasta, se obține o ecuație similară referitoare la reactanțele de serie și paralele ( seria X și paralel X) cu impedanța totală ( total Z).

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Vă voi lăsa să vă dați seama cum să transformați R / Z = G / Y în R serie R paralel = Z total 2 pe cont propriu!

În ceea ce privește ecuația relației de reactanță, aici este:

Seria X X paralelă = Z total 2

Note:

Capacitatea de a converti între rețelele seriale și paralele este o abilitate valoroasă pentru analiza circuitelor combinate serie-paralelă combinate, pentru că înseamnă că orice circuit de combinație serie-paralel poate fi apoi transformat într-o serie simplă simplă sau simplă-paralelă, mai ușor de analizat.

Unii studenți ar putea întreba de ce triunghiul de conductanță / suscepție este "cu capul în jos" în comparație cu triunghiul de rezistență / reactanță. Motivul are de a face cu inversarea semnului de cantități imaginare atunci când este inversat: 1 / j = -j. Unghiul de fază al impedanței pur inductanței este de +90 grade, în timp ce unghiul de fază al admisiei aceluiași inductor (pur) este de -90 grade, datorită reciprocității. Astfel, în timp ce piciorul X al triunghiului de rezistență / reactanță indică în sus, piciorul B al triunghiului conductanță / suscepție trebuie să indice în jos.

Întrebarea 4

Determinați o rețea RC paralelă echivalentă pentru rețeaua RC serie afișată în stânga:

Rețineți că am furnizat deja o valoare pentru reactanța condensatorului (X C ), care, desigur, va fi valabilă doar pentru o anumită frecvență. Determinați ce valori ale rezistenței (R) și ale reactanței (X C ) în rețeaua paralelă va produce exact aceeași impedanță totală (Z T ) la aceeași frecvență de semnal.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

R = 150 Ω

X C = 200 Ω

Întrebare de urmărire: explicați cum ați putea verifica calculele dvs. de conversie, pentru a vă asigura că ambele rețele sunt cu adevărat echivalente unul cu celălalt.

Note:

Această problemă se întâmplă doar să funcționeze cu numere întregi. Credeți sau nu, am ales aceste cifre în întregime din întâmplare într-o zi, când am stabilit o problemă de exemplu pentru a arăta elevului cum să convertească între rețelele seriale și paralele echivalente!

Întrebarea 5

Determinați impedanța totală a acestei rețele paralele seriale, transformând-o mai întâi într-o rețea echivalentă, care este una din cele două serii sau una paralelă:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Rezistență și reactanță echivalentă în serie:

Z total = 2.638 kΩ

Note:

Deși există alte metode de rezolvare a impedanței totale într-un circuit precum acesta, vreau ca elevii să se simtă confortabil cu echivalentele seriale / paralele ca instrument de analiză.

Întrebarea 6

Determinați valorile rezistorului și inductorului echivalent paralel conectate pentru acest circuit serie:

De asemenea, exprimați impedanța totală a fiecărui circuit (deoarece sunt echivalente electric unul cu celălalt, ar trebui să aibă aceeași impedanță totală) în formă complexă . Aceasta este expresia Z ca o cantitate cu magnitudine și un unghi.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

R paralel = 2092 Ω

L paralel = 1, 325 H

Z total = 1772 Ω ∠ 32, 14 o

Note:

Există diferite metode de rezolvare a acestei probleme. Utilizați timpul de discuție pentru a permite studenților să explice cum au abordat problema, punând împreună ideile lor. Creativitatea lor te poate surprinde!

Întrebarea 7

Determinați valorile rezistorului și ale condensatorului echivalent în serie pentru acest circuit paralel:

De asemenea, exprimați impedanța totală a fiecărui circuit (deoarece sunt echivalente electric unul cu celălalt, ar trebui să aibă aceeași impedanță totală) în formă complexă . Aceasta este expresia Z ca o cantitate cu magnitudine și un unghi.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

R = 454, 8 Ω

Seria C = 3, 3 μF

Z total = 1066 Ω ∠ -64.75 o

Note:

Există diferite metode de rezolvare a acestei probleme. Utilizați timpul de discuție pentru a permite studenților să explice cum au abordat problema, punând împreună ideile lor. Creativitatea lor te poate surprinde!

Întrebarea 8

Nu este neobișnuit să vedem impedanțele reprezentate în circuitele AC ca niște cutii, mai degrabă decât ca combinații de R, L și / sau C. Aceasta este pur și simplu o modalitate convenabilă de a reprezenta sub-rețele complexe de componente într-un circuit mai mare de curent alternativ :

Știm că orice impedanță dată poate fi reprezentată de un circuit simplu, bicomponent: fie un rezistor și o componentă reactivă conectată în serie, fie un rezistor și o componentă reactivă conectată în paralel. Presupunând o frecvență a circuitului de 250 Hz, determinați ce combinație de componente conectate în serie va fi echivalentă cu această impedanță "cutie" și, de asemenea, ce combinație de componente conectate paralel va fi echivalentă cu această impedanță "cutie".

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Odată ce elevii învață să convertească între impedanțe complexe, circuite echivalente RX și circuite echivalente RX paralele, devine posibil să analizeze cele mai complexe combinații de impedanțe de serie paralele imaginabile fără a face aritmetică cu numere complexe (magnitudine și unghiuri la fiecare Etapa). Cu toate acestea, solicită ca elevii să aibă cunoștințe bune despre rezistență, conductivitate, reactanță, suscepție, impedanță și admitere și cum aceste valori se referă matematic la celălalt în formă scalară.

Întrebarea 9

Nu este neobișnuit să vedem impedanțele reprezentate în circuitele AC ca niște cutii, mai degrabă decât ca combinații de R, L și / sau C. Aceasta este pur și simplu o modalitate convenabilă de a reprezenta sub-rețele complexe de componente într-un circuit mai mare de curent alternativ :

Știm că orice impedanță dată poate fi reprezentată de un circuit simplu, bicomponent: fie un rezistor și o componentă reactivă conectată în serie, fie un rezistor și o componentă reactivă conectată în paralel. Presupunând o frecvență a circuitului de 700 Hz, determinați ce combinație de componente conectate la seră va fi echivalentă cu această impedanță "cutie" și, de asemenea, ce combinație de componente conectate paralel va fi echivalentă cu această impedanță "cutie".

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Odată ce elevii învață să convertească între impedanțe complexe, circuite echivalente RX și circuite echivalente RX paralele, devine posibil să analizeze cele mai complexe combinații de impedanțe de serie paralele imaginabile fără a face aritmetică cu numere complexe (magnitudine și unghiuri la fiecare Etapa). Cu toate acestea, solicită ca elevii să aibă cunoștințe bune despre rezistență, conductivitate, reactanță, suscepție, impedanță și admitere și cum aceste valori se referă matematic la celălalt în formă scalară.

Întrebarea 10

Calculați cantitatea de curent prin această impedanță și exprimați răspunsul în formă polară și dreptunghiulară:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

I = 545, 45 μA ∠ 21 o

I = 509, 23 uA + j195, 47 uA

Următoarea întrebare: care dintre aceste două forme este mai semnificativă atunci când se compară cu indicarea unui ampermetru AC "note hidden"> Note:

Este important ca studenții dvs. să înțeleagă că cele două forme date în răspuns sunt într-adevăr aceeași cantitate, exprimată doar în mod diferit. Dacă ajută, trageți o diagramă phasor care arată cum sunt echivalente.

Acest lucru nu este nimic mai mult decât un exercițiu în aritmetică numerică complexă. Solicitați studenților să prezinte metodele lor de rezolvare în tablă pentru a vedea toate și să discute modul în care Legea lui Ohm și formatele complexe ale numerelor (dreptunghiulare versus polare) se raportează una la cealaltă în această întrebare.

Întrebarea 11

Determinați impedanța totală a acestei rețele paralele seriale, transformând-o mai întâi într-o rețea echivalentă, care este una din cele două serii sau una paralelă:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Rezistența paralelă echivalentă și reactanțele:

Z total = 4.433 kΩ

Note:

Deși există alte metode de rezolvare a impedanței totale într-un circuit precum acesta, vreau ca elevii să se simtă confortabil cu echivalentele seriale / paralele ca instrument de analiză.

Întrebarea 12

Determinați căderea de tensiune între punctele A și B în acest circuit:

Indiciu: transformați sub-rețeaua RC paralelă într-o primă serie echivalentă.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

V AB = 10, 491 volți

Note:

Deși există alte modalități de a calcula această scădere a tensiunii, este bine ca elevii să învețe metoda echivalentă de sub-circuite serie-paralelă. Dacă din nici un alt motiv, această metodă are avantajul de a solicita matematică mai puțin complicată (nu este nevoie de numere complexe!).

Solicitați studenților să explice procedurile pe care le-au folosit pentru a găsi răspunsul, astfel încât toți să beneficieze de posibilitatea de a vedea mai multe metode de soluționare și mai multe moduri de a le explica.

Întrebarea 13

Determinați curentul prin ramura LR serie în acest circuit serie-paralel:

Indiciu: transformați sub-rețeaua seriei LR într-un echivalent paralel în primul rând.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

I LR = 3.290 mA

Note:

Da, aceasta este o sursă de curent AC prezentată în schematică! În analiza circuitului, este destul de comun să existe surse de curent alternativ reprezentând porțiuni idealizate ale unei componente actuale. De exemplu, transformatoarele de curent (CT) acționează foarte aproape de sursele ideale de curent alternativ. Tranzistorii în circuitele de amplificare acționează de asemenea ca surse de curent alternativ și sunt deseori reprezentați ca atare pentru a analiza circuitele amplificatorului.

Deși există alte modalități de a calcula această scădere a tensiunii, este bine ca elevii să învețe metoda echivalentă de sub-circuite serie-paralelă. Dacă din nici un alt motiv, această metodă are avantajul de a solicita matematică mai puțin complicată (nu este nevoie de numere complexe!).

Solicitați studenților să explice procedurile pe care le-au folosit pentru a găsi răspunsul, astfel încât toți să beneficieze de posibilitatea de a vedea mai multe metode de soluționare și mai multe moduri de a le explica.

Întrebarea 14

Conductoarele de testare pentru voltmetrele DC sunt de obicei doar două lungimi individuale de sârmă care conectează contorul la o pereche de sonde. Pentru instrumentele extrem de sensibile, un tip special de cablu cu două conductori, denumit cablu coaxial, este utilizat în general în locul a două fire individuale. Cablul coaxial - în cazul în care un conductor central este "ecranat" de o panglică exterioară sau folie care servește drept celălalt conductor - are o imunitate excelentă la "zgomotul" indus de câmpurile electrice și magnetice:

Cu toate acestea, atunci când se măsoară tensiuni de înaltă frecvență AC, capacitatea parazită și inductanța cablului coaxial pot prezenta probleme. Putem reprezenta aceste caracteristici distribuite ale cablului ca parametri "lumped": un singur condensator și un singur inductor care modelează comportamentul cablului:

Valorile tipice parazitare pentru un cablu de 10 picioare ar fi 260 pF de capacitate și 650 μH de inductanță. Voltmetrul însăși, desigur, nu are nici impedanțele proprii inerente. Din motivele acestui exemplu, să considerăm că impedanța de intrare a contorului este o simplă rezistență de 1 MΩ.

Calculați tensiunea pe care contorul o va înregistra când măsurați ieșirea unei surse de curent de 20 V, la aceste frecvențe:

f = 1 Hz; V metru =
f = 1 kHz; V metru =
f = 10 kHz; V metru =
f = 100 kHz; V metru =
f = 1 MHz; V metru =
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

f = 1 Hz; V metru = 20 V
f = 1 kHz; V metru = 20 V
f = 10 kHz; Vmetru = 20, 01 V
f = 100 kHz; V metru = 21, 43 V
f = 1 MHz; Vmetru = 3.526 V

Următoarea întrebare: explicați de ce vedem un "vârf" la 100 kHz. Cum poate contorul să observe o tensiune mai mare decât tensiunea sursei (20 V) la această frecvență "notele sunt ascunse"> Note:

În calitate de studenți, ce indică acest lucru în legătură cu utilizarea cablului de testare coaxial pentru voltmetrele de curent alternativ. Înseamnă că un cablu de testare coaxial este inutilizabil pentru orice aplicație de măsurare sau că îl putem folosi cu puțin sau deloc în unele aplicații? Dacă da, ce aplicații sunt acestea?

Întrebarea 15

Domeniul de măsurare a tensiunii unui instrument DC poate fi ușor "extins" prin conectarea unui rezistor cu dimensiuni adecvate, în serie, cu unul dintre conductorii de testare:

În exemplul prezentat aici, raportul de înmulțire cu rezistența de 9 MΩ este de 10: 1, ceea ce înseamnă că o indicație de 3, 5 volți la instrument corespunde unei tensiuni măsurate efectiv de 35 volți între sonde.

În timp ce această tehnică funcționează foarte bine la măsurarea tensiunii DC, aceasta nu se realizează atât de bine atunci când se măsoară tensiunea AC, datorită capacității parazite a cablului care leagă sondele de încercare de instrument ( inductivitatea cablului parazitar a fost omisă din această diagramă pentru simplitate) :

Pentru a vedea efectele acestei capacități pentru dvs., calculați tensiunea la bornele de intrare a instrumentului, presupunând o capacitate parazită de 180 pF și o sursă de tensiune AC de 10 volți, pentru următoarele frecvențe:

f = 10 Hz; Instrumentul V =
f = 1 kHz; Instrumentul V =
f = 10 kHz; Instrumentul V =
f = 100 kHz; Instrumentul V =
f = 1 MHz; Instrumentul V =

Efectul debilitator al capacității cablului poate fi compensat prin adăugarea unui alt condensator, conectat în paralel cu rezistorul de 9 MΩ. Dacă încercăm să menținem un raport de divizare a tensiunii de 10: 1, acest condensator "compensator" trebuie să fie 1/9 valoarea capacității paralele cu intrarea instrumentului:

Recalculați tensiunea la bornele de intrare a instrumentului cu acest condensator de compensare în poziție. Ar trebui să observați o mare diferență în tensiunile instrumentului în această gamă de frecvențe!

f = 10 Hz; Instrumentul V =
f = 1 kHz; Instrumentul V =
f = 10 kHz; Instrumentul V =
f = 100 kHz; Instrumentul V =
f = 1 MHz; Instrumentul V =

Completați răspunsul explicând de ce condensatorul de compensare este capabil să "aplatizeze" răspunsul instrumentului într-o gamă largă de frecvențe.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Cu niciun condensator compensator:

f = 10 Hz; Instrument V = 1, 00 V
f = 1 kHz; Instrumentul V = 0.701 V
f = 10 kHz; Instrumentul V = 97, 8 mV
f = 100 kHz; Instrumentul V = 9, 82 mV
f = 1 MHz; Instrumentul V = 0, 982 mV

Cu condensatorul de compensare de 20 pF în loc:

f = 10 Hz; Instrument V = 1, 00 V
f = 1 kHz; Instrument V = 1, 00 V
f = 10 kHz; Instrument V = 1, 00 V
f = 100 kHz; Instrument V = 1, 00 V
f = 1 MHz; Instrument V = 1, 00 V

Sugestie: fără condensatorul de compensare, circuitul este un separator de tensiune rezistiv cu o sarcină capacitivă. Cu condensatorul de compensare, circuitul este un set paralel de separatoare de tensiune echivalente, eliminând efectiv efectul de încărcare.

Următoarea întrebare: după cum puteți vedea, prezența unui condensator de compensare nu este o opțiune pentru o sondă de osciloscop 10: 1 de înaltă frecvență. Ce pericol (e) de siguranță ar putea apărea dacă un condensator de compensare a unui sonor a eșuat în așa fel încât sondajul sa comportat ca și cum condensatorul nu ar fi acolo la toate "notele ascunse"> Note:

Explicați elevilor dvs. că sondele osciloscopice "× 10" sunt realizate astfel și că condensatorul "compensare" din aceste sonde este de obicei reglabil pentru a crea o potrivire precisă de 9: 1 cu capacitatea parazită combinată a cablului și a osciloscopului.

Întrebați-vă pe elevii dvs. ce "lățime de bandă" utilizabilă a unei sonde osciloscopice × 10 ar fi dacă nu ar avea un condensator compensator în ea.

Întrebarea 16

Căștile stereo (cu două difuzoare) folosesc în mod obișnuit un conector cu trei puncte de contact pentru conectarea difuzoarelor la amplificatorul audio. Cele trei puncte de contact sunt desemnate ca "vârf", "inel" și "manșon" din motive care sunt evidente la inspecție și, prin urmare, fișa este denumită în mod obișnuit ca un dop "TRS". Ambele difuzoare din unitatea de căști împărtășesc o conexiune comună (la contactul "manșon"), contactele "vârf" și "inel" asigurând conectarea la difuzoarele stânga și dreapta, respectiv:

Desenați o imagine care arată cum se vor face conexiunile cu punctele de contact ale conectorului pentru a forma acest circuit:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Această întrebare îi provoacă pe studenți să determine ce înseamnă "comun", în legătură cu conexiunile vorbitorilor. De asemenea, este necesar ca acestea să traducă diagrama schematică frumoasă și curată într-o ilustrare a lumii reale, ceea ce este o sarcină dificilă pentru unii (dar merită timpul să practicăm!).

Întrebarea 17

Căștile stereo (cu două difuzoare) folosesc în mod obișnuit un conector cu trei puncte de contact pentru conectarea difuzoarelor la amplificatorul audio. Cele trei puncte de contact sunt desemnate ca "vârf", "inel" și "manșon" din motive care sunt evidente la inspecție și, prin urmare, fișa este denumită în mod obișnuit ca un dop "TRS". Ambele difuzoare din unitatea de căști împărtășesc o conexiune comună (la contactul "manșon"), contactele "vârf" și "inel" asigurând conectarea la difuzoarele stânga și dreapta, respectiv:

Desenați o imagine care arată cum se vor face conexiunile cu punctele de contact ale conectorului pentru a forma acest circuit:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Această întrebare îi provoacă pe studenți să determine ce înseamnă "comun", în legătură cu conexiunile vorbitorilor. De asemenea, este necesar ca acestea să traducă diagrama schematică frumoasă și curată într-o ilustrare a lumii reale, ceea ce este o sarcină dificilă pentru unii (dar merită timpul să practicăm!).

Întrebarea 18

Convertiți acest circuit combinat serie-paralel într-un circuit simplă-paralel echivalent (toate componentele conectate în paralel unul cu celălalt, fără nimic în serie) și, de asemenea, calculați impedanța totală a circuitului:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Z total = 963, 0 Ω

Întrebare de întrebare: de la simplă-circuit paralel echivalent arătat aici, puteți genera un circuit echivalent, care este simplu-serie "note ascunse"> Note:

În mod fundamental, această întrebare cere studenților să genereze un circuit paralel RX echivalent dintr-un circuit de serie RX dat. În acest circuit special, există două ramificații RX conectate în serie, rezultând un circuit paralel echivalent cu patru ramificații.

Calcularea impedanței totale a circuitului ca cifră scalară presupune simplificarea circuitului încă o dată în două componente: o rezistență și o reactanță.

Întrebarea 19

Calculați tensiunea "ieșire" ( V out ) pentru acest circuit de curent alternativ, exprimată ca o cantitate complexă în notația polară:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

V out = 2, 228 V ∠ -26, 973 o

Note:

Discutați cu elevii dvs. ce ar putea fi o procedură bună pentru calcularea valorilor necunoscute în această problemă, precum și modul în care acestea ar putea verifica munca lor.

Elevii au adesea dificultăți în formularea unei metode de soluționare: determinarea pașilor care trebuie luați pentru a obține de la condițiile date la un răspuns final. Deși este mai degrabă util pentru dvs. (instructorul) să le arătați, este rău pentru dvs. să le arătați prea des, ca nu cumva să nu mai gândească pentru ei înșiși și doar să-ți urmeze conducerea. O tehnică de predare pe care mi-am găsit-o foarte utilă este să-i dau pe elevi să vină la bord (singuri sau în echipe) în fața clasei pentru a-și scrie strategiile de rezolvare a problemelor pentru a vedea toate celelalte. Ei nu trebuie să facă de fapt matematica, ci mai degrabă să schițeze pașii pe care îi vor lua, în ordinea în care ar lua-o.

Prin studenți

, toată lumea are ocazia să vadă mai multe metode de soluționare și tu (instructorul) ajunge să vezi cum (și dacă!) gândesc elevii tăi. Un lucru deosebit de bun pentru a accentua în aceste activități de gândire "este cum să vă verificați munca pentru a vedea dacă s-au făcut greșeli.

Întrebarea 20

Nu este neobișnuit să vedem impedanțele reprezentate în circuitele AC ca niște cutii, mai degrabă decât ca combinații de R, L și / sau C. Aceasta este pur și simplu o modalitate convenabilă de a reprezenta sub-rețele complexe de componente într-un circuit mai mare de curent alternativ :

Știm că orice impedanță dată poate fi reprezentată de un circuit simplu, bicomponent: fie un rezistor și o componentă reactivă conectată în serie, fie un rezistor și o componentă reactivă conectată în paralel. Presupunând o frecvență a circuitului de 50 Hz, determinați ce combinație de componente conectate la serie va fi echivalentă cu această impedanță "cutie" și de asemenea ce combinație de componente conectate paralel va fi echivalentă cu această impedanță "cutie".

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Odată ce elevii învață să convertească între impedanțe complexe, circuite echivalente RX și circuite echivalente RX paralele, devine posibil să analizeze cele mai complexe combinații de impedanțe de serie paralele imaginabile fără a face aritmetică cu numere complexe (magnitudine și unghiuri la fiecare Etapa). Cu toate acestea, solicită ca elevii să aibă cunoștințe bune despre rezistență, conductivitate, reactanță, suscepție, impedanță și admitere și cum aceste valori se referă matematic la celălalt în formă scalară.

Întrebarea 21

Nu este neobișnuit să vedem impedanțele reprezentate în circuitele AC ca niște cutii, mai degrabă decât ca combinații de R, L și / sau C. Aceasta este pur și simplu o modalitate convenabilă de a reprezenta sub-rețele complexe de componente într-un circuit mai mare de curent alternativ :

Știm că orice impedanță dată poate fi reprezentată de un circuit simplu, bicomponent: fie un rezistor și o componentă reactivă conectată în serie, fie un rezistor și o componentă reactivă conectată în paralel. Presupunând o frecvență a circuitului de 2 kHz, determinați ce combinație de componente conectate la serie va fi echivalentă cu această impedanță "cutie" și, de asemenea, ce combinație de componente conectate paralel va fi echivalentă cu această impedanță "cutie".

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Odată ce elevii învață să convertească între impedanțe complexe, circuite echivalente RX și circuite echivalente RX paralele, devine posibil să analizeze cele mai complexe combinații de impedanțe de serie paralele imaginabile fără a face aritmetică cu numere complexe (magnitudine și unghiuri la fiecare Etapa). Cu toate acestea, solicită ca elevii să aibă cunoștințe bune despre rezistență, conductivitate, reactanță, suscepție, impedanță și admitere și cum aceste valori se referă matematic la celălalt în formă scalară.

Întrebarea 22

Calculați impedanța totală a acestei rețele de impedanțe serie, în formă complexă:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Z total = 1, 526 kΩ ∠ 9, 336 o

Întrebare de urmărire: în ansamblu, această rețea se comportă mai mult ca un condensator, un inductor sau un rezistor "note ascunse"> Note:

Elevii ar trebui să găsească calcule de impedanță în serie foarte asemănătoare cu calculele de rezistență de serie (DC), singura diferență semnificativă fiind utilizarea de numere complexe în loc de scalar.

Întrebarea 23

Calculați impedanța totală a acestei rețele paralele de impedanțe, în formă complexă:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Z total = 283, 3 Ω ∠ 9, 899 o

Întrebare de urmărire: în ansamblu, această rețea se comportă mai mult ca un condensator, un inductor sau un rezistor "note ascunse"> Note:

Studenții ar trebui să găsească calcule de impedanță paralele foarte asemănătoare cu calculele de rezistență paralele (DC), singura diferență semnificativă fiind utilizarea de numere complexe în loc de scalar. Acest lucru face calcule impedante paralele dificile, fără îndoială despre asta. A obține o soluție pentru această problemă va implica o mulțime de aritmetică, cu o mulțime de spațiu pentru eroare de calcul.

Întrebarea 24

Calculați impedanța totală a acestei rețele de impedanțe paralele, în formă complexă:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Z total = 715, 1 Ω ∠ 35, 8 o

Întrebare de urmărire: în ansamblu, această rețea se comportă mai mult ca un condensator, un inductor sau un rezistor "note ascunse"> Note:

Studenții ar trebui să găsească calcule de impedanță paralele foarte asemănătoare cu calculele de rezistență paralele (DC), singura diferență semnificativă fiind utilizarea de numere complexe în loc de scalar. Acest lucru face calcule impedante paralele dificile, fără îndoială despre asta. A obține o soluție pentru această problemă va implica o mulțime de aritmetică, cu o mulțime de spațiu pentru eroare de calcul.

Întrebarea 25

Completați tabelul de valori pentru acest circuit, reprezentând toate cantitățile în formă complexă:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Elevii au adesea dificultăți în formularea unei metode de soluționare: determinarea pașilor care trebuie luați pentru a obține de la condițiile date la un răspuns final. Deși este mai degrabă util pentru dvs. (instructorul) să le arătați, este rău pentru dvs. să le arătați prea des, ca nu cumva să nu mai gândească pentru ei înșiși și doar să-ți urmeze conducerea. O tehnică de predare pe care mi-am găsit-o foarte utilă este să-i dau pe elevi să vină la bord (singuri sau în echipe) în fața clasei pentru a-și scrie strategiile de rezolvare a problemelor pentru a vedea toate celelalte. Ei nu trebuie să facă de fapt matematica, ci mai degrabă să schițeze pașii pe care îi vor lua, în ordinea în care ar lua-o. Următoarea este o probă a unei strategii de rezolvare a problemelor scrise pentru analizarea unui circuit AC de serie reactiv-reactiv:

Pasul 1: Calculați toate reactanțele (X).

Pasul 2: Desenați un triunghi de impedanță (Z; R; X), rezolvând pentru Z

Pasul 3: Calculați curentul circuitului utilizând Legea lui Ohm: I = V / Z

Pasul 4: Calculați picăturile de tensiune în serie utilizând legea lui Ohm: V = IZ

Pasul 5: Verificați lucrarea prin desenarea unui triunghi de tensiune (V total ; V 1 ; V 2 ), rezolvând pentru V total

Prin faptul că elevii își conturează strategiile de rezolvare a problemelor, toată lumea are ocazia să vadă mai multe metode de soluționare și tu (instructorul) înțelegeți cum (și dacă!) Elevii tăi se gândesc. Un aspect deosebit de bun pentru a accentua în aceste activități "gândire deschisă" este cum să vă verificați munca pentru a vedea dacă s-au făcut greșeli.

Întrebarea 26

Completați tabelul de valori pentru acest circuit, reprezentând toate cantitățile în formă complexă:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Elevii au adesea dificultăți în formularea unei metode de soluționare: determinarea pașilor care trebuie luați pentru a obține de la condițiile date la un răspuns final. Deși este mai degrabă util pentru dvs. (instructorul) să le arătați, este rău pentru dvs. să le arătați prea des, ca nu cumva să nu mai gândească pentru ei înșiși și doar să-ți urmeze conducerea. O tehnică de predare pe care mi-am găsit-o foarte utilă este să-i dau pe elevi să vină la bord (singuri sau în echipe) în fața clasei pentru a-și scrie strategiile de rezolvare a problemelor pentru a vedea toate celelalte. Ei nu trebuie să facă de fapt matematica, ci mai degrabă să schițeze pașii pe care îi vor lua, în ordinea în care ar lua-o. Următoarea este o probă a unei strategii de rezolvare a problemelor scrise pentru analizarea unui circuit AC de serie reactiv-reactiv:

Pasul 1: Calculați toate reactanțele (X).

Pasul 2: Desenați un triunghi de impedanță (Z; R; X), rezolvând pentru Z

Pasul 3: Calculați curentul circuitului utilizând Legea lui Ohm: I = V / Z

Pasul 4: Calculați picăturile de tensiune în serie utilizând legea lui Ohm: V = IZ

Pasul 5: Verificați lucrarea prin desenarea unui triunghi de tensiune (V total ; V 1 ; V 2 ), rezolvând pentru V total

Prin faptul că elevii își conturează strategiile de rezolvare a problemelor, toată lumea are ocazia să vadă mai multe metode de soluționare și tu (instructorul) înțelegeți cum (și dacă!) Elevii tăi se gândesc. Un aspect deosebit de bun pentru a accentua în aceste activități "gândire deschisă" este cum să vă verificați munca pentru a vedea dacă s-au făcut greșeli.

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →