- •Теоретический раздел
- •Элементы электрических цепей.
- •Положительные направления тока и напряжения.
- •Источник напряжения и источник тока.
- •Сопротивление.
- •Индуктивность.
- •Емкость.
- •Законы электрических цепей
- •Топологические элементы схемы: ветви, узлы, контуры.
- •Распределение потенциала вдоль участка ветви. Потенциальная диаграмма.
- •Обобщенный закон Ома.
- •Законы Кирхгофа.
- •Составление баланса мощностей.
- •Преобразование схем электрических цепей
- •Преобразование схем электрических цепей.
- •Преобразование звезды в эквивалентный треугольник.
- •Методы расчета сложных электрических цепей
- •Методы расчета сложных электрических цепей.
- •Входные и передаточные проводимости.
- •Метод контурных токов.
- •Метод узловых напряжений.
- •Теоремы линейных цепей
- •Теоремы линейных цепей.
- •Электрические цепи периодического синусоидального тока и напряжения.
- •Мощность в электрических цепях периодического синусоидального тока.
- •Реактивные двухполюсники.
- •I класс.
- •III класс.
- •IV класс.
- •Режимы резонанса в электрических цепях
- •Резонанс напряжений.
- •Резонанс токов.
- •Индуктивно связанные электрические цепи Индуктивная связь. Эдс взаимной индукции. Взаимная индуктивность. Коэффициент связи .
- •Одноименные зажимы индуктивно связанных катушек.
- •Последовательное соединение индуктивно связанных катушек при согласном включении.
- •Последовательное соединение индуктивно связанных катушек при встречном включении.
- •Параллельное соединение индуктивно связанных катушек
- •Развязка индуктивных связей
- •Воздушный трансформатор
- •Практический раздел Индивидуальные практические работы Выбор варианта
- •Порядок выполнения лабораторных работ (индивидуальных практических работ) по курсу "тэц"
- •Оформление протокола и защита лабораторных работ
- •Правила оформления протокола лабораторных работ
- •Содержание протокола
- •Индивидуальная практическая работа № 1 исследование цепи постоянного тока методом узловых напряжений и методом эквивалентного генератора
- •Основные теоретические положения
- •Последовательность выполнения работы
- •Индивидуальная практическая работа № 2 исследование простых цепей синусоидального тока
- •Основные теоретические положения
- •Последовательность выполнения работы
- •Литература для выполнения индивидуальных практических работ
- •Контрольные работы Выбор варианта
- •Контрольная работа №1
- •Контрольная работа №2
- •Внешние ресурсы
- •Практикум
- •Закон Ома, законы Кирхгофа
- •Основные теоретические положения. Закон Ома
- •Законы Кирхгофа
- •Примеры расчета линейных электрических цепей по законам Ома и Кирхгофа
- •Решение
- •Решение
- •Метод наложения Основные теоретические положения
- •Примеры расчета линейных электрических цепей методом наложения
- •Решение
- •Метод контурных токов Основные теоретические положения
- •Примеры расчета линейных электрических цепей методом контурных токов
- •Решение
- •Метод узловых напряжений Основные теоретические положения
- •Примеры расчета линейных электрических цепей методом узловых напряжений
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Метод эквивалентного генератора Основные теоретические положения
- •Примеры расчета линейных электрических цепей методом эквивалентного генератора
- •Решение
- •Решение
- •Электрические цепи однофазного синусоидального тока. Комплексный метод расчёта электрических цепей. Баланс мощностей в цепях однофазного синусоидального тока. Основные теоретические положения
- •Синусоидальный ток в однородных идеальных элементах: резисторе, индуктивности, ёмкости. Временные и векторные диаграммы.
- •Баланс мощностей в цепях переменного тока
- •Примеры расчёта цепей однофазного синусоидального тока
- •Решение
- •Решение
- •Пример 6.3
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Режимы резонанса в электрических цепях Основные теоретические положения
- •Примеры расчета электрических цепей в режиме резонанса
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Цепи с индуктивно–связанными элементами Основные теоретические положения
- •Примеры расчета схем с индуктивно–связанными элементами
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Задачи для самоконтроля
- •Экзаменационные вопросы
- •Часть 1
Сопротивление.
Сопротивлением называется идеализированный элемент цепи в котором происходит необратимый процесс преобразования электрической энергии в тепловую.
Кроме того, данный термин применяется для количественной оценки величины, равной отношению напряжения на данном элементе к току, проходящему через него:
[Ом] (2)
Формула 2 выражает закон Ома.
Сопротивление всегда положительно.
Величина обратная сопротивлению носит название проводимости:
[См] (3)
Рис.7. Графическое изображение сопротивления
с выбранными положительными направлениями тока и напряжения.
Мгновенная мощность, поступающая в сопротивление равна:
Pr = Ui = i2r = U2q (4)
Параметр r в общем случае зависит от тока i (например, вследствие нагревания проводника током).
Вольтамперная характеристика (зависимость напряжения на сопротивлении от тока) носит нелинейный характер.
Рис.8. BAX сопротивления: а – нелинейная; б – линейная.
Если сопротивление не зависит от тока, то имеет место прямая пропорциональность, выражающая закон Ома. В этом случае сопротивление называется линейным.
Индуктивность.
Индуктивностью называется идеализированный элемент электрической цепи, приближающейся по свойствам к индуктивной катушке, в котором накапливается энергия магнитного поля.
При этом термин «индуктивность» и его обозначение L применяется как для обозначения самого элемента цепи, так и для количественной оценки отношения потокосцепления самоиндукции к току в данном элементе:
[Гн] (5)
Индуктивность всегда положительна, так как потокосцепления и ток имеют одинаковые знаки.
В общем случае индуктивность зависит от тока и является нелинейной.
Если зависимость(i) линейная, то индуктивность – величина постоянная.
Рис.9. Зависимость потокосцепления от тока:
а - нелинейная, б – линейная.
Рис.10. Графическое изображение индуктивности.
(6)
eL - электродвижущая сила самоиндукции, которая по закону Ленца противодействует изменению потокосцепления, что учитывается знаком « - ».
Если индуктивность L величина постоянная (не зависит от тока), то
= (7)
Напряжение на индуктивности определяется:
(8)
Ток на индуктивности:
(9)
Формулы (8) и (9) выражают закон Ома дифференциальной и интегральной форме для индуктивности.
Мгновенная мощность, поступающая в индуктивность равна:
(10)
Мощность индуктивности связана с процессом нарастания или убывания энергии магнитного поля.
Емкость.
Емкостью называется идеализированный элемент электрической цепи приближенно заменяющий конденсатор, в котором накапливается энергия электрического поля.
При этом данный термин применяется как для обозначения самого элемента, так и для количественной оценки отношения заряда к напряжению на этом элементе:
[Ф] (11)
Емкость всегда положительна, так как заряд и напряжение имеют одинаковый знак.
В общем случае зависимость заряда от напряжения носит нелинейный характер и, следовательно, параметр С зависит от напряжения.
Если зависимость заряда от напряжения линейная, емкость C – величина постоянная.
Рис.11. Зависимость электрического заряда от напряжения,
а – нелинейная, б – линейная.
Ток емкости равен производной электрического заряда по времени:
(12)
Формула (12) выражает закон Ома для емкости.
Напряжение на емкости:
(13)
Условное графическое изображение емкости указано на рис.11. Там же даны положительные направления тока и напряжения.
Рис.12. Условное обозначение емкости.
Мгновенная мощность, поступающая в емкость, равна:
(14)
Мощность емкости связана с процессом накопления или убыли электрического заряда в емкости. Когда заряд положительный и возрастает ток положительный и в емкость поступает электрическая энергия из внешней цепи. Когда заряд положителен, но убывает, т.е. ток отрицателен, энергия, ранее накопленная в электрическом поле емкости, возвращается во внешнюю цепь.
Контрольные вопросы:
Изложите основные задачи электротехники.
Элементы электрической цепи, их классификация.
Определение электрического тока, падения напряжения.
Что понимают под положительными направлениями тока и напряжения.
Изложите основные сведения об источниках тока и источниках напряжения, их взаимном преобразовании.
Чем отличается идеальный источник энергии от источника энергии конечной мощности.
Дать краткую характеристику следующим элементам и терминам, их определяющим: сопротивление, емкость, индуктивность.