Содержание
Вопрос 1. Электрическое напряжение, потенциал и напряженность электрического поля (определение, единицы измерения). 5
Вопрос 2. Электрический ток (определение, сила тока, единицы измерения, направление тока, плотность тока), работа и мощность тока. 7
Вопрос 3. Источники напряжения и тока (определение, условно графическое обозначение, взаимное преобразование). Примеры источников напряжения и тока. 8
Вопрос 4. Классификация электрических сигналов (простые и сложные, периодические и непериодические, детерминированные и случайные). Способы представления сигналов (математическая модель, временная, спектральная и векторная диаграммы). 9
Вопрос 5. Основные параметры детерминированных периодических сигналов (период, угловая и циклическая частота, амплитуда, размах, мгновенное и действующее значения, скважность). Примеры периодических сигналов различной формы. 10
Вопрос 6. Двухполюсники и четырехполюсники, коэффициент передачи четырехполюсника по напряжению, току, мощности. Логарифмические единицы измерения коэффициента передачи. Понятие о воздействие и отклике. 12
Вопрос 7. Резистивное сопротивление и проводимость, их свойства, единицы измерения. Резистор и его условно графическое обозначение. 13
Вопрос 8. Индуктивность, её свойства, единицы измерения. Катушка индуктивности и ее условно графическое обозначение. 14
Вопрос 9. Ёмкость, её свойства, единицы измерения. Конденсатор и его условно графическое обозначение. 15
Вопрос 10. Активные элементы электрических цепей: транзисторы, операционные усилители и их условно графическое обозначение. Коэффициент усиления активного элемента. Инверсные свойства операционного усилителя. Понятие об обратной связи. 16
Вопрос 11. Понятия электрической цепи и электрической схемы. Классификация электрических цепей: неразветвлённая и разветвлённая, линейная и нелинейная, пассивная и активная, с сосредоточенными и рассредоточенными параметрами, инерционные и безинерционные, с открытыми и закрытыми входами. 18
Вопрос 12. Закон Ома для участка резистивной электрической цепи и замкнутого контура. Режимы работы электрических цепей: согласованный, рабочий, холостого хода, короткого замыкания. 19
Вопрос 13. Последовательное и параллельное соединения резисторов. Входное сопротивление и свойства цепей данных соединений. Последовательное соединение источников ЭДС. 21
Вопрос 14. Смешанное соединение резисторов. Расчёт входного сопротивления, токов, напряжений и мощностей. 23
Вопрос 15. Неразветвлённая цепь с переменным сопротивлением нагрузки. Зависимость напряжения, тока и КПД цепи от сопротивления нагрузки. 24
Вопрос 16. Неразветвлённая цепь с переменным сопротивлением нагрузки. Зависимость мощности источника и мощности рассеиваемой на нагрузке, от сопротивления нагрузки. 26
Вопрос 17. Режимы работы источника напряжения. Определение потенциалов точек цепи и их расчёт. Построение потенциальной диаграммы. 27
Вопрос 18. Соединение резисторов треугольником и звездой. Мостовые схемы. Преобразование треугольников сопротивлений в эквивалентную звезду и наоборот, общие формулы и их применение для расчёта мостовой схемы. 29
Вопрос 19. Первый закон Кирхгофа, узловые уравнения. Второй закон Кирхгофа, контурные уравнения. 32
Вопрос 20. Расчёт сложных электрических цепей методом контурных токов. 33
Вопрос 21. Расчёт сложных электрических цепей методом двух узлов. 34
Вопрос 22. Расчёт сложных электрических цепей методом эквивалентного генератора. 35
Вопрос 23. Метод наложения. 37
Вопрос 24. Анализ режима работы ветви электрической цепи при изменении сопротивления этой ветви (делители напряжения Г-образный и с плавной регулировкой). 38
Вопрос 25. Расчёт сложных электрических цепей с источниками тока. 40
Вопрос 26. Зависимые источники, их условно-графическое обозначение. Методика расчёта цепей с зависимыми источниками. 41
Вопрос 27. Эквивалентные схемы операционного усилителя. Преобразование свойств цепей операционным усилителем. Сумматоры и конверторы отрицательных сопротивлений. 42
Вопрос 28. Получение колебаний гармонической формы и их математическая модель. Параметры гармонических колебаний: угловая частота, начальная фаза, угол сдвига фаз, временные диаграммы, соответствующие разным углам сдвига фаз. 44
Вопрос 29. Гармоническое изображение (временное и векторное) гармонических колебаний (общее представление и конкретный пример). 46
Вопрос 30. Цепь с резистором при гармоническом воздействии. Закон Ома. Энергетический процесс. Активная мощность. Временные и векторные диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 47
Вопрос 31. Цепь с идеальной катушкой индуктивности при гармоническом воздействии. Закон Ома. Индуктивное сопротивление. Энергетический процесс. Реактивная (индуктивная) мощность. Временная и векторная диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 49
Вопрос 32. Цепь с конденсатором при гармоническом воздействии. Закон Ома. Емкостное сопротивление. Энергетический процесс. Реактивная (емкостная) мощность. Временная и векторная диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 52
Вопрос 33. Неразветвлённая RL электрическая цепь при гармоническом воздействии. Свойства реальной катушки индуктивности. Закон Ома. Энергетический процесс. Треугольник напряжений, сопротивлений и мощностей. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 55
Вопрос 34. Неразветвлённая RC электрическая цепь при гармоническом воздействии. Свойства конденсатора с потерями. Закон Ома. Энергетический процесс. Треугольник напряжений, сопротивлений и мощностей. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 57
Вопрос 35. Неразветвлённая RLC электрическая цепь при гармоническом воздействии. Закон Ома. Энергетический процесс. Векторные диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 59
Вопрос 36. Параллельные RL и RC цепи при гармоническом воздействии. Закон Ома. Векторные диаграммы токов. Проводимости. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 61
Вопрос 37. Представление напряжения и тока в комплексной форме. Отрицательные углы. Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме. Выражение мощности в комплексной форме. Цепь с произвольным числом резистивных и реактивных элементов. Построение векторной диаграммы. 64
Вопрос 38. Эквивалентные параметры сложной цепи, рассматриваемые в целом как двухполюсник. Схема замещения двухполюсника при заданной частоте (на примере). 66
Вопрос 39. Фазосдвигающие цепи. Пассивные и активные фазосдвигатели (схемы, анализ работы). 67
Вопрос 40. Входные АЧХ и ФЧХ RL неразветвлённых и разветвлённых цепей. Определение и понятие граничной частоты, построение входных характеристик. 69
Вопрос 41. Входные АЧХ и ФЧХ RC неразветвлённых и разветвлённых цепей. Определение и понятие граничной частоты. Построение входных характеристик. 71
Вопрос 42. Передаточные АЧХ и ФЧХ RL неразветвлённых и разветвлённых цепей. Определение. Построение передаточных характеристик. 73
Вопрос 43. Передаточные АЧХ и ФЧХ RC неразветвлённых и разветвлённых цепей. Определение. Построение передаточных характеристик. 75
Вопрос 44. Поверхностный эффект. Явление взаимной индукции. Физический смысл ЭДС взаимной индукции, взаимная индуктивность. 77
Вопрос 45. Трансформатор с линейными характеристиками. Устройство, принцип действия, баланс мощностей. Потери на вихревые токи и способы их уменьшения. 78
Вопрос 46. Согласное и встречное включение двух взаимосвязанных катушек. Вариометр. 79
Вопрос 1. Электрическое напряжение, потенциал и напряженность электрического поля (определение, единицы измерения).
Электрическое поле — особый вид материи, в которой происходит взаимодействие электрических зарядов.
Силовой характеристикой электрического поля является напряжённость.
Пусть заряд
создаёт электрическое поле. Поместим
маленький пробный заряд
:
Под действием электрического поля заряд будет двигаться, т. к. на него действует сила.
Напряжённость численно равна силе, которая действует на единичный заряд, помещённый в данную точку поля.
Напряжённость — векторная величина. Её направление совпадает с направлением действия силы на положительный заряд.
Изображается электрическое поле электрическими положительными линиями. Линии начинаются на положительном и заканчиваются на отрицательном заряде.
Напряжённость направлена по касательной к электрической силовой линии. Если поле создаётся несколькими зарядами, то напряжённость в каждой точке равна векторной сумме напряжённостей отдельных полей.
Электрическое напряжение и потенциал — энергетические характеристики электрического поля. Так как под действием электрического поля заряд движется, => поле совершает работу, т. е. обладает энергией.
Электрический потенциал — работа, совершаемая силами поля по перемещению единичного заряда из данной точки поля в бесконечность.
Электрическое напряжение — работа, совершаемая силами поля по перемещению единичного заряда из одной точки поля в другую.
Вопрос 2. Электрический ток (определение, сила тока, единицы измерения, направление тока, плотность тока), работа и мощность тока.
Электрический ток — направленное движение электрических зарядов под действием электрического поля. Для того чтобы шёл ток, нужна замкнутая цепь, которая состоит из источников электрической энергии, приёмников электроэнергии и соединительных проводов.
За направление тока принимают направление движения положительного заряда. Поэтому во внешней цепи ток направлен от зажима “+” к зажиму “–”, внутри источника — наоборот.
Сила тока — количество электричества, прошедшее через поперечное сечение проводника за 1 секунду.
— для постоянного тока
— для переменного тока (ток равен
скорости изменения заряда)
Плотность тока:
Работа и мощность тока
При прохождении тока проводник нагревается и совершается работа:
— работа тока
— мощность тока
Вопрос 3. Источники напряжения и тока (определение, условно графическое обозначение, взаимное преобразование). Примеры источников напряжения и тока.
Электрическую энергию получают путём преобразования химической, механической и других видов энергии.
Устройство, которое даёт в цепь энергию, называется источником.
Различают источник напряжения и источник тока.
Источник напряжения — источник, ЭДС которого не зависит от сопротивления нагрузки.
Батареи, аккумуляторы, сеть — примеры источников напряжения.
Схемное изображение источника напряжения:
Источник тока — источник, ток которого не зависит от сопротивления нагрузки.
Источниками тока являются электронные лампы, транзисторы.
Схемное изображение источника тока:
На практике источник тока можно получить, если к источнику напряжения подключить очень большое внутренне сопротивление.
Можно при расчётах преобразовать источник напряжения в эквивалентный источник тока, если ток источника тока рассчитать по формуле
и внутренне сопротивление источника напряжения, включенное последовательно, включить к источнику тока параллельно.
Схема с источником напряжения:
Схема с эквивалентным источником тока:
Вопрос 4. Классификация электрических сигналов (простые и сложные, периодические и непериодические, детерминированные и случайные). Способы представления сигналов (математическая модель, временная, спектральная и векторная диаграммы).
Классификация электрических сигналов:
Периодические и непериодические
Периодические сигналы повторяются через определённый промежуток времени.
Непериодические сигналы появляются один раз и больше не повторяются.
Детерминированные и случайные
Детерминированные сигналы — сигналы, которые можно описать с помощью функции времени.
Случайные сигналы — сигналы, мгновенные значения которых заранее не может быть предсказано.
Простые и сложные
Простые сигналы — сигналы, токи и напряжения которых имеют одну частоту (синусоида).
Сложные сигналы — сигналы, которые состоят из суммы токов и напряжений нескольких частот.
Способы представления сигнала:
Математическая модель — уравнение, которое описывает форму сигнала.
— уравнение гармонического сигнала
Временная диаграмма — график зависимости мгновенных значений переменной от времени
Векторная диаграмма: строится только для гармонического сигнала.
Спектральная диаграмма — зависимость амплитуды гармонических сигналов от частоты.
Вопрос 5. Основные параметры детерминированных периодических сигналов (период, угловая и циклическая частота, амплитуда, размах, мгновенное и действующее значения, скважность). Примеры периодических сигналов различной формы.
Основные параметры детерминированных периодических сигналов:
Мгновенное значение — значение переменной в любой момент времени:
Максимальное (амплитудное) значение — наибольшее из мгновенных значений:
Размах сигнала — разность между максимальным и минимальным значениями сигнала:
Действующее значение переменного тока — такой постоянный ток, который за время равное периоду, выделяет сопротивление
то же количество тепла, что и переменный
ток:
Все приборы показывают действующие значения. Для гармонического сигнала максимальные и действующие значения связаны формулой:
|
|
|
Период — наименьший промежуток времени, через который значения переменной повторяются:
Циклическая частота — количество колебаний переменной за 1 с:
Угловая частота
Примеры периодических сигналов разной формы:
Сигнал, не изменяющийся во времени (постоянное напряжение или ток)
Гармонический сигнал
Изменяется по закону косинуса или синуса
Сигнал треугольной формы
Сигнал пилообразной формы
Сигнал прямоугольной формы
Биполярный импульс
Однополярный импульс
— длительность импульса
Скважность:
(безразмерная величина)
Скважность — отношение периода к длительности импульса.
Ток на выходе однополупериодного выпрямителя
Ток на выходе двухполупериодного выпрямителя
Вопрос 6. Двухполюсники и четырехполюсники, коэффициент передачи четырехполюсника по напряжению, току, мощности. Логарифмические единицы измерения коэффициента передачи. Понятие о воздействие и отклике.
Двухполюсник — участок цепи, который имеет 2 зажима:
Четырёхполюсник — участок цепи, который имеет 2 входных и 2 выходных зажима:
Коэффициент передачи по напряжению — отношение напряжения на выходе к напряжению на входе четырёхполюсника:
Коэффициент передачи по току — отношение тока на выходе к току на входе четырёхполюсника:
Коэффициент передачи по мощности — отношение мощности на выходе к мощности на входе четырёхполюсника:
Коэффициент передачи по напряжению может измеряться в логарифмических единицах:
Сигнал, который поступает в цепь, называется воздействие, а который получается в результате воздействия, называется отклик.