Задачник по дисциплине Основы теории цепей. Останков А.В
.pdf
А.В. Останков
ЗАДАЧНИК ПО ДИСЦИПЛИНЕ "ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ"
Учебное пособие
Воронеж 2015
ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет"
А.В.Останков
ЗАДАЧНИК ПО ДИСЦИПЛИНЕ "ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ"
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2015
1
УДК 621.37
Останков А.В. Задачник по дисциплине "Основы теории цепей" :учеб. пособие [Электронный ресурс]. — Электрон. текстовые и граф. данные (2,28 Мб) / А.В. Останков. — Воронеж : ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет", 2015. — 1 электрон. опт. диск (CD-ROM) : цв. — Систем. требования : ПК с процессором Pentium IV 1 ГГц и выше ; 512 Мб ОЗУ ; Windows XP ; SVGA с разрешением
1024 768 ; Adobe Acrobat Reader ; 24 CD-ROM дисковод ;
мышь. — Загл. с экрана.
Учебное пособие содержит материал в виде учебных задач, необходимый для проведения практических занятий по дисциплине "Основы теории цепей".
Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 210601.65 "Радиоэлектронные системы и комплексы" (специализация "Радиоэлектронные системы передачи информации"), дисциплине "Основы теории цепей".
Табл. 23. Ил. 120. Библиогр.: 6 назв.
Рецензенты: кафедра информационной безопасности и систем связи Международного института компьютерных технологий (зав. кафедрой канд. техн. наук О.С. Хорпяков); канд. техн. наук, доц. А.Б. Антиликаторов
Останков А.В., 2015
Оформление. ФГБОУ ВПО
"Воронежский государственный технический университет", 2015
2
Светлойпамяти доцентаВахтина ОлегаГеоргиевича посвящается
ВВЕДЕНИЕ
Изучение дисциплины "Основы теории цепей" нацелено на формирование у будущих специалистов системы фундаментальных понятий, идей и методов в области электрических цепей, объединяющей физические представления с математическими моделями основных классов электрических колебаний и цепей для их обработки.
Дисциплина "Основы теории цепей" является одной из базовых учебных дисциплин подготовки специалистов по специальности "Радиоэлектронные системы и комплексы". На ее материале основан ряд последующих дисциплин учебного плана, таких как "Электроника", "Метрология и радиоизмерения", "Радиотехнические цепи и сигналы", "Схемотехника аналоговых электронных устройств", "Радиоавтоматика", "Устройства СВЧ и антенны" и др.
В результате изучения дисциплины "Основы теории цепей" должны быть формированы компетенции, в рамках которых студенты должны [1-5]
знать:
—фундаментальные законы, понятия и положения основ теории цепей;
—важнейшие классы, свойства и характеристики электрических цепей;
—основы расчета переходных процессов, частотных характеристик, периодических режимов цепей;
—методы анализа электрических цепей; закономерности изучаемых процессов и явлений;
3
уметь:
—выполнять расчет линейных цепей;
—определять основные характеристики процессов в электрических цепях при стандартных и произвольных входных воздействиях;
—применять пакеты прикладных программ для исследования цепей;
—давать качественную физическую трактовку полученным результатам;
владеть:
—методами анализа цепей во временной и частотной областях, в стационарных и переходных режимах;
—основами электро- и радиотехнической терминологии. Учебное пособие имеет своей целью методическую под-
держку дисциплины "Основы теории цепей" и содержат материал в виде учебных задач, необходимый для проведения практических занятий по дисциплине и приобретения студентами соответствующих практических навыков и умений в рамках формируемых компетенций.
Представленные в пособии задачи сгруппированы по темам практических занятий.
4
1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ
Цель — закрепление понятий теории цепей: электрический ток, потенциал, напряжение, электродвижущая сила (ЭДС), мгновенная мощность, энергия.
Задание 1.1. Дополните определение.
Электрический … — направленное движение электрических зарядов.
Задание 1.2. Введите ответ.
При выбранном на рис. 1.1 условном положительном направлении тока i его расчётное значение составляет "минус" 5 мА. Истинное положительное направление тока — от точки … к точке …
1 2
i
Рис. 1.1
Задание 1.3. Введите ответ.
Постоянный ток в цепи величиной 0,5 мА, выраженный в мкА, составляет ...
Задание 1.4. Дополните определение.
… — энергия, затрачиваемая на перенос единичного положительного заряда из заданной точки в бесконечность.
Задание 1.5. Дополните определение.
Скорость изменения во времени мгновенной энергии в цепи — …
Задание 1.6. Выберите правильный ответ.
При совпадающих положительных направлениях тока и напряжения потенциал точки, из которой вытекает ток …
увеличивается
уменьшается
не изменяется
5
Задание 1.7. Выберите правильный ответ.
При противоположном направлении напряжения и тока в двухполюснике (рис. 1.2) мгновенная мощность p(t) определяется выражением:
|
u(t) i(t) |
|
u(t) i(t) |
|
u(t)/i(t) |
|
i(t)/u(t) |
Задание 1.8. Укажите правильный ответ.
Мгновенная энергия, поступающая от источника в цепь, меняется так, как показано на рис. 1.3. Мгновенная мощность в цепи будет отрицательна для промежутков времени —
t1 <t<t2t>t3
Задание 1.9. Укажите правильный ответ.
На рис. 1.4 показано изменение во времени мгновенной мощности p(t) цепи. Энергия поступает из цепи к источнику на интервале времени —
|
0<t<t1 |
t1 <t<t2 |
|
|
||||
|
t2 <t<t3 |
0<t<t1 и t2 <t<t3 |
|
|
||||
|
|
|
|
w(t) |
p(t) |
|
||
|
D |
i |
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
t1 |
t2 t3 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
u |
t |
0 |
|
||||
|
|
|
|
|
||||
0 |
t1 t2 t3 |
|
|
|||||
Рис. 1.2 |
Рис. 1.3 |
Рис. 1.4 |
||||||
Задание 1.10. Укажите правильный ответ.
Мгновенная энергия изменяется по закону, описываемому выражением: w(t) = 2 t2 +8 t 1. Мгновенная мощность положительна на интервале времени … c.
0<t<2 |
2<t<4 |
4<t<8 |
|
6 |
|
Задание 1.11. Произведите вычисления.
Мгновенная мощность в двухполюснике является переменной во времени величиной — p(t)=5 t+4 Вт. Энергия, поступившая от источника в двухполюсник за интервал времени от 2-й до4-й секунды, равна … Дж.
Задание 1.12. Произведите вычисления.
Мгновенная мощность в двухполюснике p(t)=5 t+4 Вт. Средняя мощность, выделившаяся за интервал времени от 2-й до4-й секунды, составляет … Вт.
Задание 1.13. Произведите вычисления.
Средняя мощность, выделившаяся в двухполюснике за интервал времени ∆t, равна 20 Вт, энергия, поступившая от источника за этот интервал, составляет 40 Дж. Тогда интервал ∆t равен … секундам.
Задание 1.14. Дополните ответ.
… схема электрической цепи — графическое отображение реальной электрической цепи, в котором с помощью условных графических обозначений показаны все радиокомпоненты цепи и соединения между ними.
Задание 1.15. Дополните ответ.
Схема … — условное графическое отображение моделируемой цепи, составленное из идеализированных элементов, характеризуемых компонентными уравнениями.
Задание 1.16. Укажите правильный ответ. |
|
|
На рис. 1.5 показана одна из воз- |
|
|
можных схем замещения резистора. Ос- |
R |
C |
новным ее параметром является … |
L |
|
R |
Рис. 1.5 |
|
L |
||
C |
|
|
7 |
|
|
2. РАСЧЕТ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ОСНОВЕ ЗАКОНА ОМА
Цель — приобрести навыки применения закона Ома для расчета разветвленных цепей постоянного тока.
Задание 2.1. Вычислить ток i, протекающий через сопротивление r = 8 кОм, если падение напряжения на нем составля-
ет u = 10 В (рис. 2.1). Ответ: i = 1,25 мА.
Задание 2.2. Рассчитать напряжения u1 и u (рис.2.2), если известно, что ток в цепи равен i = 5 мА, а сопротивления составляют r1 = 600 Ом, r2 = 1,2 кОм.
Ответ: u1 = 3 В, u = 9 В.
Рис. 2.1 |
Рис. 2.2 |
Задание 2.3. Для цепи на рис. 2.3 вычислить напряжение |
|
u на зажимах, а также токи i1 |
и i2 , если известно, что i = 1 А, |
r1 = 600 Ом и r2 = 1,2 кОм. |
|
Ответ: u = 400 В, i1= 0,667 А, i2 = 0,333 А.
Рис. 2.3 8
Задание 2.4. Для цепи на рис. 2.4 рассчитать токи i1,i2,i3,
напряжения u1 и u2, полагая, что u = 100 В, r1=r2 = 600 Ом, r3 = 1,2 кОм.
Рис. 2.4
Ответ: i1 = 100 мА, i2 = 66,7 А, i3 = 33,3 мА, u1 = 60 В, u2 = 40 В.
Задание 2.5. Найти напряжения u2 и u4 в цепи на рис. 2.5,
если известно, что u = 150 В, r1 = 400 Ом, r2 = 900 Ом, r3 = 1,4
кОм, r4 = 400 Ом.
Рис. 2.5
Ответ: u2 90B,u4 20B.
9