
- •Часть 1
- •Содержание
- •Модуль 0 введение в курс теоретических основ электротехники, цели и задачи дисциплины
- •Учебно-информационная модель изучения дисциплины
- •Учебно-информационная модель изучения дисциплины (Окончание)
- •Научно-теоретический материал
- •Модуль 1 основные понятия и законы электрических цепей вводный комментарий к модулю
- •Учебно-информационная модель изучения модуля
- •Учебно-информационная модель изучения модуля (Продолжение)
- •Учебно-информационная модель изучения модуля (Окончание)
- •Словарь основных понятий
- •Основы научно-теоретических знаний по модулю
- •Материалы, используемые в процессе обучения Материалы к лекциям
- •Лекция 1 элементы и параметры электрических цепей
- •1.1 Электрическая цепь. Элементы электрической цепи
- •1.2 Электрическая схема и схемы замещения источников энергии
- •1.3 Ток, напряжение, эдс, мощность, энергия
- •Лекция 2 законы электрических цепей и их применение
- •1.4 Закон Ома для участка цепи, содержащего эдс
- •1.5 Законы Кирхгофа
- •1.6 Энергетический баланс в электрической цепи
- •Лекция 3 основные понятия о цепях синусоидального тока
- •1.7 Общие сведения о цепях переменного тока
- •1.8 Величины, характеризующие синусоидальный ток. Генерирование синусоидальной эдс
- •1.9 Среднее и действующее значения синусоидального тока, напряжения, эдс
- •1.10 Изображение синусоидально изменяющихся величин векторами и комплексными числами. Векторные диаграммы
- •1.11 Синусоидальный ток в активном, индуктивном и емкостном элементах
- •Лекция 4 закон ома, законы кирхгофа для цепи синусоидального тока
- •1.12 Синусоидальный ток в цепи с последовательным соединением активного, индуктивного и емкостного элементов
- •1.13 Закон Ома, законы Кирхгофа для цепей синусоидального тока
- •Лекция 5 энергетические процессы в цепях синусоидального тока
- •1.14 Мгновенная мощность и колебания энергии в цепи синусоидального тока
- •1.15 Активная, реактивная и полная мощности. Баланс мощностей
- •1.16 Условие передачи максимальной активной мощности от источника к приемнику
- •Контрольные вопросы и задачи для самостоятельного изучения цепей постоянного тока
- •Контрольные вопросы и задачи для самостоятельного изучения цепей синусоидального тока
- •Материалы к практическим занятиям
- •Практическое занятие 1 Применение закона Ома для расчета токов и напряжений
- •Практическое занятие 2 Применение законов Кирхгофа для расчета цепей постоянного тока
- •Практическое занятие 3 Применение закона Ома, законов Кирхгофа для расчета цепей синусоидального тока
- •Практическое занятие 4 Электрические цепи переменного тока со смешанным соединением элементов
- •Практическое занятие 5 Мощности в цепях переменного напряжения
- •Материалы к лабораторным занятиям
- •Лабораторное занятие 1 Экспериментальная проверка законов Кирхгофа в цепях постоянного тока
- •Лабораторное занятие 2 Исследование цепи переменного напряжения с последовательным соединением приемников
- •Лабораторное занятие 3 Исследование электрической цепи с параллельным и смешанным соединением элементов
- •Лабораторное занятие № 4 Измерение мощности и определение параметров приемника в цепи переменного тока
- •Материалы к управляемой самостоятельной работе по разделу «Методы расчета простых цепей постоянного тока»
- •Материалы к управляемой самостоятельной работе по разделу «Расчет электрической цепи синусоидального тока со смешанным соединением приемников»
- •Образец контрольных заданий по модулю 1
- •Образец контрольных заданий по модулю 1 (Окончание)
- •Модуль 2 методы расчета электрических цепей вводный комментарий к модулю
- •Учебно-информационная модель изучения модуля
- •Учебно-информационная модель изучения модуля (Окончание)
- •Словарь понятий для повторения
- •Основы научно-теоретических знаний
- •Материалы, используемые в процессе обучения Материалы к лекциям
- •Лекция 1 методы расчета простых электрических цепей и использование при расчете их свойств и преобразований
- •2.1 Расчет простых цепей при последовательном, параллельном и смешанном соединениях приемников
- •2.1.1 Расчет цепи при последовательном
- •2.1.2 Расчет цепи при параллельном соединении приемников
- •2.1.3 Расчет цепи при смешанном соединении приемников
- •2.2 Преобразование соединения «треугольником» в эквивалентное соединение «звездой» и обратно
- •2.3 Использование при расчете свойств электрических цепей
- •Лекция 2 методы расчета сложных электрических цепей
- •2.4 Метод уравнений Кирхгофа
- •2.5 Метод контурных токов
- •2.6 Метод узловых потенциалов
- •2.7 Метод двух узлов
- •2.8 Метод эквивалентного генератора
- •2.9 Матричный метод расчета линейных электрических цепей (для самостоятельной работы)
- •2.9.1 Геометрия электрических цепей
- •2.9.2 Топологические матрицы схем
- •2.9.3 Законы Кирхгофа в матричной форме
- •2.9.4 Закон Ома в матричной форме
- •2.9.5 Матричные уравнения контурных токов
- •2.9.6 Матричные уравнения узловых потенциалов
- •3.9.7 Порядок расчета электрических цепей матричным методом
- •Контрольные вопросы и задачи для самостоятельного решения
- •Материалы к практическим занятиям
- •Практическое занятие 1 Методы расчета сложных электрических цепей (уравнения Кирхгофа, контурных токов, узловых потенциалов)
- •Практическое занятие 2 Методы расчета сложных электрических цепей — 2-х узлов, эквивалентного генератора
- •Практическое занятие 3 Дополнение к методам расчета сложных цепей
- •Материалы к лабораторным занятиям Лабораторное занятие 1 Исследование свойств электрических цепей
- •Материалы к управляемой самостоятельной работе студентов
- •Образец контрольных заданий по модулю 2
- •Образец контрольных заданий по модулю 2 (Окончание)
- •Учебно-информационная модель изучения модуля
- •Учебно-информационная модель изучения модуля (Окончание)
- •Словарь основных понятий
- •Основы научно-теоретических знаний
- •Материалы, используемые в процессе обучения Материалы к лекциям
- •Лекция 1 резонансные явления в электрических цепях
- •3.1 Основные понятия о резонансе в электрических цепях
- •3.2 Резонанс напряжений
- •3.3 Частотные характеристики последовательного колебательного контура
- •3.4 Резонанс токов
- •3.5 Частотные характеристики параллельного контура
- •3.6 Компенсация сдвига фаз
- •3.7 Понятие о резонансе в разветвленных электрических цепях
- •Контрольные вопросы и задачи для самостоятельной работы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лекция 2 цепи со взаимной индуктивностью
- •3.8 Индуктивно-связанные элементы цепи
- •3.9 Электродвижущая сила взаимной индукции
- •3.10 Расчет электрических цепей при наличии индуктивно-связанных элементов
- •3.10.1 Последовательное соединение двух индуктивно-связанных катушек
- •3.10.2 Параллельное соединение двух индуктивно-связанных катушек
- •3.11 Опытное определение взаимной индуктивности
- •3.12 Воздушный трансформатор
- •Контрольные вопросы и задачи для самостоятельного решения
- •Лекция 3 несинусоидальные периодические эдс, напряжения и токи Общие сведения
- •3.12 Разложение периодической несинусоидальной кривой в тригонометрический ряд
- •3.13 Расчет мгновенных значений напряжений и токов в электрических цепях при действии периодических несинусоидальных эдс
- •3.14 Действующие значения периодических несинусоидальных токов, напряжений и эдс
- •3.15 Мощность в цепи несинусоидального тока
- •3.16 Замена несинусоидальных токов и напряжений эквивалентными синусоидальными
- •3.17 Зависимость формы кривой тока от характера цепи при несинусоидальном напряжении
- •Лекция 4 четырехполюсники
- •3.19 Четырехполюсники и их уравнения
- •3.20 Экспериментальное определение коэффициентов четырехполюсника
- •1. Опыт холостого хода при питании со стороны зажимов 1 и 1', . Зажимы 2 и 2' разомкнуты.
- •2. Опыт короткого замыкания при питании со стороны зажимов 1 и 1', . Зажимы 2 и 2' замкнуты накоротко.
- •3. Опыт короткого замыкания при питании со стороны зажимов 2 и 2', . Зажимы 1 и 1' замкнуты накоротко.
- •3.21 Эквивалентные схемы четырехполюсника
- •3.22 Характеристическое сопротивление и коэффициент передачи четырехполюсника
- •3.23 Электрические фильтры
- •Материалы к практическим занятиям
- •Практическое занятие 1 Резонанс в электрических цепях
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Индивидуальные задания
- •Практическое занятие 2 Индуктивно-связанные цепи
- •Практическое занятие 3 Цепи с несинусоидальными токами
- •Практическое занятие 4 Мощность в цепи несинусоидального тока
- •Практическое занятие 5 Четырехполюсники
- •Материалы к лабораторным занятиям Лабораторная работа 1 Резонанс токов и компенсация сдвига фаз
- •Лабораторная работа № 2 Исследование режимов работы четырехполюсника
- •Материалы к управляемой самостоятельной работе студентов
- •Образец контрольных заданий по модулю 3
- •Образец контрольных заданий по модулю 3 (Окончание)
- •Задание для усрс
- •Литература Основная
- •Дополнительная
- •Теоретические основы электротехники
- •Часть 1
- •220023, Г. Минск, пр. Независимости, 99, к. 2.
Словарь основных понятий
Электрический ток проводимости — явление направленного движения свободных носителей электрического заряда в веществе или в вакууме.
Ток проводимости — скалярная величина, равная производной по времени от электрического заряда, переносимого носителями заряда сквозь рассматриваемую поверхность.
Постоянный ток — ток, не изменяющийся во времени.
Электрическое напряжение — скалярная величина, равная линейному интегралу напряженности электрического поля.
Электродвижущая сила (ЭДС) — скалярная величина, характеризующая способность стороннего поля и индуцированного электрического поля вызывать электрический ток.
Электрическая цепь — совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе (ЭДС), токе и напряжении.
Элемент электрической цепи — отдельное устройство, входящее в состав электрической цепи, выполняющее в ней определенную функцию.
Схема электрической цепи — графическое изображение электрической цепи, содержащее условные обозначения её элементов, показывающее соединения этих элементов.
Участок электрической цепи — часть электрической цепи, содержащая выделенную совокупность ее элементов.
Падение напряжения — напряжение на участке электрической цепи или ее элементе.
Ветвь электрической цепи — участок электрической цепи, вдоль которого протекает один и тот же ток.
Узел электрической цепи — место соединения ветвей электрической цепи.
Последовательное соединение участков электрической цепи — соединение, при котором через все участки цепи проходит один и тот же ток.
Параллельное соединение участков электрической цепи — соединение, при котором все участки цепи присоединяются к одной паре узлов, т. е. находятся под действием одного и того же напряжения.
Смешанное соединение участков электрической цепи — сочетание последовательного и параллельного соединения участков электрической цепи.
Электрическое сопротивление постоянному току (электрическое сопротивление) — величина, равная отношению постоянного напряжения на участке электрической цепи к постоянному току в нем, при отсутствии на участке ЭДС.
Резистор — элемент электрической цепи, предназначенный для использования его электрического сопротивления.
Источник электродвижущей силы — источник электромагнитной энергии, характеризующийся ЭДС и внутренним электрическим сопротивлением.
Идеальный источник электродвижущей силы — источник ЭДС, внутреннее электрическое сопротивление которого равно нулю.
Конденсатор — элемент электрической цепи, предназначенный для использования его емкости.
Емкость конденсатора — электрическая емкость между электродами конденсатора.
Потокосцепление — сумма магнитных потоков, сцепленных с проводниками элемента электрической цепи.
Собственная индуктивность. Индуктивность — скалярная величина, равная отношению потокосцепления самоиндукции элемента электрической цепи к току в нем.
Индуктивная катушка — элемент электрической цепи, предназначенный для использования его индуктивности.
Активная цепь — электрическая цепь, содержащая источники электрической энергии.
Пассивная цепь — электрическая цепь, не содержащая источников электрической энергии.
Источник тока — источник электромагнитной энергии, характеризующийся током в нем и внутренней проводимостью.
Идеальный источник тока — источник тока, внутренняя проводимость которого равна нулю.
Линейная электрическая цепь — электрическая цепь, электрические сопротивления, индуктивности и электрические емкости участков которой не зависят от значений и направлений токов и напряжений в цепи.
Нелинейная электрическая цепь — электрическая цепь, электрическое сопротивление, индуктивность или емкость хотя бы одного из участков которой зависят от значений или от направлений токов и напряжений на этом участке цепи.
Переменные ток, напряжение, ЭДС — это ток, напряжение, ЭДС, изменяющиеся во времени.
Мгновенные значения тока, напряжения, ЭДС — это их значения в любой данный момент времени; обозначают строчными буквами i, u, e.
Периодический переменный ток — это такой ток, мгновенные значения которого повторяются через равные промежутки времени в той же самой последовательности.
Период Т — это промежуток времени, через который наблюдаются повторения мгновенных значений тока.
Частота — это величина, обратная периоду. Определяет число полных изменений периодической величины за секунду, измеряют в герцах (Гц).
Фаза — это аргумент синусоидальной функции, равный ωt + ψ.
Начальная фаза ψ — это значение фазы при времени t = 0.
Угол сдвига фаз — это угол между вектором напряжения и вектором тока на каком-либо участке цепи, определяется разностью начальных фаз напряжения и тока: φ = ψu – ψi.
Синусоидальный электрический ток — периодический электрический ток, являющийся синусоидальной функцией времени. (Аналогично определяются синусоидальные ЭДС, напряжение, магнитодвижущая сила, магнитный поток, синусоидально изменяющийся электрический заряд и т.д.).
Действующее значение синусоидального тока — это такое значение постоянного тока, при прохождении которого в одном и том же резисторе с сопротивлением R за время одного периода Т выделяется столько же теплоты, сколько и при прохождении синусоидального тока.
Среднее значение синусоидального тока — это такое значение постоянного тока, при котором за время, равное половине периода, переносится такой же электрический заряд, что и при синусоидальном.
Векторная диаграмма — это совокупность векторов на комплексной плоскости, изображающих синусоидально изменяющиеся функции времени одной и той же частоты и построенных с соблюдением правильной ориентации относительно друг друга по фазе.
Топографическая диаграмма — это совокупность точек комплексной плоскости, изображающих комплексные потенциалы одноименных точек электрической цепи.