Prof. dr hab. inż. Wojciech Machczyński

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Kalisz

Podstawy Elektrotechniki

Pytania egzaminacyjne III semestr Elektroenergetyka

I. Obwody elektryczne

1. Podać przyczyny występowania prądów okresowych niesinusoidalnych

2. Jak można przedstawić analitycznie przebieg okresowy niesinusoidalny?

3. Kiedy i w jaki sposób można stosować metodę superpozycji do rozwiązywania obwodu zasilanego napięciem okresowym niesinusoidalnym?

4. Jakie rozróżniamy harmoniczne w szeregu trygonometrycznym? Co nazywamy harmoniczną podstawową, a co zerową?

5. Wymienić rodzaje symetrii krzywych okresowych i odpowiadający im zapis warunków, jakie muszą spełniać?

6. Jakie wyrazy zawierają, a jakich nie zawierają szeregi trygonometryczne przedstawiające krzywe : a) symetryczne względem osi rzędnych, b) symetryczne względem początku układu, c) antysymetryczne, d) antysymetryczne wyprostowane całofalowo ?

7. Za pomocÄ… jakich wzorów obliczamy współczynniki A₀ , A_k , B_k szeregu trygonometrycznego ?

8. Wyprowadzić wzór na wartość skuteczną prądu lub napięcia odkształconego.

9. Opisać metodę analizy obwodu zasilanego napięciem okresowym niesinusoidalnym.

10. Napisać wzór na impedancję gałęzi szeregowej R,L,C dla harmonicznej podstawowej i dla harmonicznej wyższej, rzędu k.

11. Wyprowadzić wzór na moc średnią prądu odkształconego.

12. Jaka jest zależność między mocą średnią przy prądzie odkształconym a mocami czynnymi poszczególnych harmonicznych?

13. Jak definiujemy moc bierną przy prądzie odkształconym ?

14. Co nazywamy mocą pozorną odbiornika przy prądzie odkształconym?

15. Co to jest moc odkształcenia i jak ją definiujemy?

16. Co nazywamy stanem ustalonym w obwodzie elektrycznym?

17. Jakie przyczyny mogą powodować zakłócenie stanu ustalonego?

18. Co nazywamy stanem nieustalonym w obwodzie elektrycznym?

19. Co nazywamy komutacjÄ… w obwodzie elektrycznym?

20. Co to jest warunek początkowy i wartość początkowa?

21. Na czym polega istota metody klasycznej wyznaczania stanów nieustalonych?

22. Podać określenia stanu ustalonego i stanu przejściowego w obwodzie elektrycznym.

23. Jakiemu stanowi odpowiada całka szczególna, a jakiemu całka ogólna równań różniczkowych obwodu?

24. Jak wyznaczamy warunki początkowe w obwodzie zasilanym poprzednio napięciem sinusoidalnym?

25. Jaki przebieg ma prąd w gałęzi R,L załączanej na napięcie stałe? Narysować orientacyjny wykres prądu. Wyprowadzić równanie i = f(t).

26. Podać określenie stałej czasowej.

27. Kiedy przebiegi prądów i napięć w obwodzie uważamy praktycznie za ustalone?

28. Napisać równanie różniczkowe obwodu R,C w stanie przejściowym i podać jego całkę u_cp = f(t)

29. Wyprowadzić wzór na prąd ładowania kondensatora przez opornik R z sieci napięcia stałego.

30. Narysować w tym samym układzie współrzędnych przebiegi napięcia u_c i prądu i w obwodzie R,C: a) przy ładowaniu, b) przy wyładowaniu kondensatora.

31. Napisać równanie różniczkowe obwodu R,L,C zasilanego napięciem u=f(t).

32. Jaki przebieg ma napięcie przejściowe na kondensatorze w obwodzie R,L,C w zależności od wyróżnika równania charakterystycznego?

33. Podać ogólną definicję czwórnika oraz poszczególnych rodzajów czwórników: liniowych i nieliniowych, aktywnych i pasywnych.

34. Podać definicję czwórnika symetrycznego i czwórnika odwracalnego.

35. Wyprowadzić ogólne równanie czwórnika pasywnego liniowego na podstawie równań oczkowych.

36. Co nazywamy postacią admitancyjną równań czwórnika?

37. Co nazywamy postacią impedancyjną czwórnika?

38. Co nazywamy postacią łańcuchową czwórnika?

39. Wyrazić stałe A,B,C czwórnika symetrycznego Π za pomocą jego parametrów.

40. Wyrazić stałe A,B,C czwórnika symetrycznego T za pomocą jego parametrów.

41. Co nazywamy stanem jałowym, a co stanem zwarcia czwórnika?

42. Wyrazić stałe A,B,C czwórnika symetrycznego za pomocą impedancji stanu jałowego i stanu zwarcia.

43. Podać określenie impedancji falowej czwórnika symetrycznego i wyprowadzić wzór na Z_c.

44. Co nazywamy dopasowaniem odbiornika do czwórnika?

45. Co to jest współczynnik przenoszenia czwórnika?

46. Co nazywamy współczynnikiem tłumienia, a co współczynnikiem fazowym czwórnika?

47. Podać równania czwórnika w postaci hiperbolicznej.

48. Co to jest łańcuchowe połączenie czwórników?

49. Podać definicję filtrów i przykłady ich zastosowań.

50. Jakie rozróżniamy pasma częstotliwości filtrów? Co to jest częstotliwość graniczna?

51. Wymienić rodzaje filtrów i objaśnić ich właściwości w różnych zakresach częstotliwości.

52. Co to sÄ… filtry reaktancyjne?

53. Co to są filtry typu stałego k ?

54. Jakie wartości może przybierać impedancja falowa filtru reaktancyjnego w paśmie przepuszczania, a jakie w paśmie przepustowym.

55. Jakie warunki muszą spełniać parametry Z, Y filtru T lub Π w paśmie przepustowym?

56. Wyprowadzić wzór na pasmo przepustowe i częstotliwość graniczną filtru dolnoprzepustowego.

57. Przeprowadzić analizę filtru górnoprzepustowego i podać jego charakterystyki.

58. Podać określenie obwodu elektrycznego o parametrach skupionych i obwodu o parametrach rozłożonych.

59. Na czym polegają różnice w analizie przebiegów napięć i prądów w obwodach o parametrach skupionych a w obwodach o parametrach rozłożonych?

60. Jakie linie elektryczne nazywamy liniami jednorodnymi?

61. Kiedy linię elektryczną uważamy za linię długą?

62. Jaka jest zależność między częstotliwością sygnału przesyłanego przez linią a długością towarzyszącej mu fali elektromagnetycznej?

63. Jakie parametry charakteryzują linię długą i w jakich jednostkach je wyrażamy?

64. Jak można przedstawić schemat zastępczy linii długiej?

65. Wyprowadzić podstawowe równania linii długiej, tzw. równania telegrafistów.

66. Wyprowadzić równania telegrafistów w postaci zespolonej.

67. Wyprowadzić równania falowe linii długiej i podać ich rozwiązanie.

68. Co to jest prędkość fazowa i jak ją wyznaczamy?

69. Co nazywamy falÄ… pierwotnÄ… a co falÄ… odbitÄ…?

70. Co to jest stała przenoszenia Γ i jaki jest jej związek z parametrami linii?

71. Która stała decyduje o zmianie amplitudy napięcia lub prądu wzdłuż linii, a która o przesunięciu fazy danej wielkości?

72. Wyprowadzić równania hiperboliczne linii dÅ‚ugiej przy danych U₁ oraz I₁ na poczÄ…tku linii.

73. Wyprowadzić równania hiperboliczne linii dÅ‚ugiej przy danych U₂ oraz I₂ na koÅ„cu linii.

74. Co to jest impedancja falowa linii długiej i jakim wzorem ją wyrażamy?

75. Co to jest impedancja wejściowa linii?

76. Jakimi wzorami wyraża się impedancję wejściową: a) w stanie jałowym, b) w stanie zwarcia?

77. Wyprowadzić zależność między impedancjami stanu jałowego i stanu zwarcia linii a jej impedancją falową.

78. Jak można wyznaczyć współczynnik przenoszenia linii z pomiaru stanu jałowego i stanu zwarcia?

79. Jakie parametry cechują linię bez strat. Jaka wynika stąd wartość stałej przenoszenia i wartość impedancji falowej?

80. Co to jest współczynnik odbicia linii?

81. Kiedy nie występuje w linii fala odbita?

82. Czy sygnał sinusoidalny przy przesyłaniu przez linię ulega zniekształceniu?

83. Od jakiego parametru sygnału sinusoidalnego przesyłanego przez linię zależą stałe α i β oraz prędkość fazowa?

84. Jakie warunki muszą spełniać parametry w linii nie zniekształcającej?

85. Na czym polega zjawisko ferrorezonansu napięć?

86. Narysować charakterystykę obwodu ferrorezonansowego w układzie szeregowym: a) idealnego, b) rzeczywistego z uwzględnieniem rezystancji obwodu. Objaśnić na schemacie skokowe zmiany prądu i ich granice.

87. Na czym polega zjawisko ferrorezonansu prądów?

88. Narysować charakterystykę obwodu ferrorezonansowego w układzie równoległym. Objaśnić skokowe zmiany napięcia i ich granice.

89. Narysować schemat prostownika jednopołówkowego i dwupołówkowego i objaśnić ich pracę.

90. Narysować schemat prostownika w układzie Graetza i objaśnić jego pracę.

II. Pole elektromagnetyczne

91. Podać wzór wyrażający prawo Coulomba w zapisie wektorowym i objaśnić go.

92. Podać definicję natężenia pola elektrostatycznego.

93. Podać definicję potencjału elektrycznego i napięcia w polu elektrycznym.

94. Jaki jest związek między napięciem i potencjałem w polu elektrycznym.

95. Jaka jest zależność między potencjałem i wektorem natężenia pola elektrycznego?

96. Podać definicje gęstości : a) objętościowej, b) powierzchniowej, c) liniowej ładunku elektrycznego.

97. Wyprowadzić wzór na natężenie pola elektrycznego ładunku punktowego w próżni.

98. Wyprowadzić wzór na potencjał pola elektrycznego ładunku punktowego w próżni.

99. Jak stosuje się zasadę superpozycji w polu elektrycznym przy wyznaczaniu natężenia pola elektrycznego i potencjału?

100. Podać i objaśnić wzory na obliczanie natężenia pola elektrycznego w przypadku: a) objętościowego, b) powierzchniowego, c) liniowego rozmieszczenia ładunku.

101. Podać i objaśnić wzory na obliczanie potencjału pola elektrycznego w przypadku: a) objętościowego, b) powierzchniowego, c) liniowego rozmieszczenia ładunku.

102. Na czym polega zjawisko polaryzacji elektrycznej?

103. Co to jest przenikalność elektryczna bezwzględna, a co przenikalność elektryczna względna? Jaki jest wymiar przenikalności elektrycznej?

104. Podaj definicjÄ™ wektora indukcji elektrycznej.

105. Co to jest strumień elektryczny?

106. Podaj sformułowanie twierdzenia Gaussa.

107. Czy pole elektryczne jest polem źródłowym? Uzasadnij odpowiedź.

108. Czy pole elektryczne jest polem wirowym? Uzasadnij odpowiedź.

109. Co to są linie natężenia pola elektrycznego?

110. Jak przechodzą linie natężenia pola elektrycznego z jednego środowiska dielektrycznego do drugiego?

111. Jakie warunki brzegowe spełnione są na powierzchni rozgraniczającej dwa środowiska: a) dielektryczne, b) dielektryk i przewodnik?

112. Podaj określenia pojemności kondensatora i jej jednostki.

113. Wyprowadź wzór na pojemność kondensatora płaskiego.

114. Wyprowadź wzór na pojemność kondensatora walcowego.

115. Wyprowadź wzór na pojemność kondensatora kulistego.

116. Ile wynosi pojemność zastępcza połączenia kondensatorów: a) szeregowego, b) równoległego?

117. Jakim wzorem wyraża się gęstość objętościowa energii pola elektrycznego w środowisku dielektrycznym i w jakich jednostkach się ją mierzy?

118. Wyprowadź wzór na energię pola elektrycznego kondensatora.

119. Co to jest pole elektroprzepływowe?

120. Podaj definicję gęstości prądu i jej jednostkę.

121. Podaj związek między natężeniem prądu i wektorem gęstości prądu.

122. Podaj prawo Ohma i prawo Joule'a w polu stacjonarnym.

123. Podaj i objaśnij prawa Kirchhoffa w polu stacjonarnym.

124. Co to jest rezystancja skrośna kabli i kondensatorów i jak się ją wyznacza?

125. Wyprowadzić wzór na rezystancję skrośną kabla jednożyłowego.

126. Wyprowadzić wzór na rezystancję uziomu o kształcie półkuli. Podać rozkład potencjału na powierzchni ziemi przy tym uziomie.

127. Co to jest napięcie krokowe i jak się je wyznacza?

128. Co to są linie sił pola magnetycznego i jak je można wyznaczyć doświadczalnie?

129. Podać definicję indukcji magnetycznej oraz jej jednostkę.

130. Co to jest strumień magnetyczny. Podaj jego jednostkę.

131. Jak wyznacza się kierunek siły działającej w polu magnetycznym na przewód z prądem?

132. Jaka jest zależność między natężeniem pola magnetycznego a indukcją magnetyczną? Podaj jednostkę wektora natężenia pola magnetycznego.

133. Sformułować i objaśnić prawo przepływu.

134. Podać i objaśnić wzór Biota i Savarta oraz wzór Laplace'a na obliczanie natężenia pola magnetycznego.

135. Wyprowadzić wzór na rozkład natężenia pola magnetycznego wewnątrz przewodu prostoliniowego o przekroju kołowym przez który przepływa prąd o natężeniu I.

136. Wyprowadzić wzór na rozkład natężenia pola magnetycznego na zewnątrz przewodu prostoliniowego o przekroju kołowym przez który przepływa prąd o natężeniu I.

137. Wyprowadź wzór na natężenie pola magnetycznego w środku zwoju kołowego o promieniu r przy prądzie I.

138. Podać i objaÅ›nić wzór na siÅ‚Ä™ oddziaÅ‚ywania dwóch przewodów prostoliniowych, równolegÅ‚ych o prÄ…dach I₁ , I₂.

139. Podać pełną definicję ampera.

140. Co to jest przenikalność magnetyczna bezwzględna i względna μ_r ?

141. Co to jest wektor polaryzacji magnetycznej?

142. Na czym polega ferromagnetyzm i jakie są warunki występowania własności ferromagnetycznych?

143. Na czy polega zjawisko pętli histerezy?

144. Co to jest indukcja szczątkowa i kiedy jej wartość jest dla danego materiału ferromagnetycznego jednoznaczna?

145. Co to jest natężenie koercji?

146. Podać określenia przenikalności magnetycznej: a) statycznej, b) dynamicznej, c) przyrostowej.

147. Na czym polega bezźródłowość pola magnetycznego? Podaj zapis matematyczny warunku bezźródłowości pola magnetycznego.

148. Jakie warunki spełnione są na powierzchni rozgraniczającej dwa środowiska o różnych przenikalnościach magnetycznych?

149. Co to jest gęstość objętościowa energii pola magnetycznego? Podaj jej jednostkę.

150. Wyprowadzić wzór na energię pola magnetycznego cewki o indukcyjności L, gdy płynie w niej prąd I.

151. Co to jest obwód magnetyczny? Na jakich podstawowych prawach opierają się równania obwodów magnetycznych?

152. Co to jest reluktancja i w jakich jednostkach siÄ™ jÄ… mierzy?

153. Co nazywamy permeancjÄ…? Jaki jest jej wymiar?

154. Co nazywamy strumieniem głównym a co strumieniem rozproszenia?

155. Przeprowadzić analogię między prawem Ohma dla obwodu elektrycznego, a odpowiednim równaniem obwodu magnetycznego.

156. Podać odpowiedniki praw Kirchhoffa dla obwodu magnetycznego. Na czym polega obliczanie obwodu magnetycznego?

157. Opisać sposób obliczania obwodu magnetycznego ze szczeliną metodą charakterystyki wypadkowej przy danym przepływie Θ.

158. Opisać obliczanie obwodu magnetycznego ze szczeliną metodą przecięcia charakterystyk.

159. Na czym polega metoda rachunkowa (metoda prób) obliczania obwodu magnetycznego nierozgałęzionego?

160. Opisać sposób obliczania obwodu magnetycznego złożonego z kilku równoległych gałęzi łączących się w dwóch węzłach.

161. Napisać i wyjaśnić równania obwodu z magnesem trwałym.

162. Podać i objaśnić wzór Lorentza na siłę działającą na elektron poruszający się w polu magnetycznym.

163. Podać wzór na natężenie pola elektrycznego w przewodniku poruszającym się w polu magnetycznym.

164. Na czym polega zjawisko indukcji elektromagnetycznej?

165. Podać i objaśnić wzór na napięcie indukowane w obwodzie zamkniętym.

166. Podać sformułowanie reguły Lenza i objaśnić na przykładach jej stosowanie.

167. Oblicz sem indukowaną w prostokątnej ramce poruszającej się z prędkością v w polu magnetycznym prostoliniowego przewodu z prądem I.

168. Podać regułę prawej dłoni.

169. Napisać twierdzenie Gaussa-Ostrogradskiego

170. Napisać twierdzenie Stokesa.

171. Zapisać podstawowe prawa pola elektrycznego w postaci różniczkowej.

172. Zapisać podstawowe prawa pola magnetycznego w postaci różniczkowej.

173. Zapisać prawo indukcji elektromagnetycznej w postaci różniczkowej.

174. Podać postać równań Laplace'a i Poissona dla potencjału skalarnego.

175. Napisać równania Maxwella i podać ich wyprowadzenie na podstawie znanych praw przepływu i indukcji elektromagnetycznej.

176. Co to jest wektor Poyntinga? Jaki jest jego wymiar?

177. Wyjaśnić korzystając z wektora Poyntinga przenoszenie mocy przez kabel współosiowy.

---