Дорогие читатели!

состав «Самоучителя …», предназначена для работы над соответствующим разде лом программы и представляет собою объединенные в единое пособие электронные версии соответствующих глав учебника [1] и задачника [2], связанные между собою единой информационно справочной системой (редактируемые электронные вер сии указанных книг ранее отсутствовали). При создании первой редакции «Само учителя …» исправленный материал каждого параграфа задачника был дополнен контрольными вопросами и размещен в конце одноименного параграфа учебника.

Самоучитель может использоваться при обучении студентов родственных спе циальностей, в частности, студентов направления «Телекоммуникации», а также может быть полезен инженерам и научным сотрудникам, работающих в смежных областях знания и самостоятельно изучающих методы анализа и основы синтеза электрических цепей.

Введение

Курс «Основы теории цепей» является базовым для подготовки специалистов в двух смежных областях знания — электротехнике и радиоэлектронике. Эти два на правления науки и техники имеют между собой много общего, построены на общей физической основе, но нацелены на решение различных технических задач.

Основная задача, решаемая в электротехнике,— это производство и пере­ дача электрической энергии, преобразование этой энергии в другие виды энергии, например, в механическую, тепловую или световую. Радиоэлектрони­ ка решает широкий круг задач, связанных с использованием электрических явлений для передачи и обработки информации.

К ним в первую очередь относятся задачи связи, радиолокации и радионавига ции, телеуправления, телеизмерения, автоматизации различных производственных процессов и многие другие. Не боясь преувеличений, можно сказать, что электро техника и радиоэлектроника являются ведущими отраслями науки и техники, стоя щими в авангарде научно технического прогресса и имеющими исключительно важное значение для дальнейшего повышения производительности труда, улучше ния качества продукции и роста материального благосостояния человечества.

Во всех электротехнических и радиоэлектронных устройствах независимо от их назначения и принципа действия имеют место одни и те же электромагнитные процессы, подчиняющиеся одним и тем же физическим законам. Знакомство с ос новными электрическими явлениями и процессами составляет существенную часть школьного и вузовского курсов физики. Знания, полученные из курса физики, дают общие представления об устройстве и принципе действия различных электротехни ческих и радиоэлектронных устройств, однако они недостаточны для специалистов, готовящихся к расчету, проектированию и производству таких устройств. Курс «Ос новы теории цепей», базирующийся на курсах физики и высшей математики, воору жает будущих специалистов инженерными методами исследования процессов в раз личных электротехнических и радиоэлектронных устройствах и является фунда ментом для всех последующих специальных курсов.

7

Электромагнитные явления и устройства на их основе можно достаточно стро го описать методами теории электромагнитного поля. В теории электромагнитно го поля оперируют с векторными величинами, такими, как плотности токов, напря женности электрического и магнитного полей. Эта теория позволяет описать про цессы в каждой точке электромагнитного поля с помощью дифференциальных уравнений в частных производных (уравнений Максвелла). Методы теории поля дают возможность рассмотреть в общем виде самые разнообразные явления в лю бых электротехнических и радиотехнических устройствах, в том числе в таких сложных, как антенны, волноводы, электровакуумные и полупроводниковые прибо ры. В то же время эти методы весьма сложны, трудоемки и на практике позволяют решить ограниченное число задач.

Для исследования широкого круга устройств можно применять упрощенные методы, так называемые методы теории цепей, основанные на замене реального устройства некоторой упрощенной моделью, процессы в которой описываются ска лярными величинами — токами и напряжениями. Отдельные составные части (эле менты) устройства при этом заменяют моделями, приближенно отражающими ос новные (в рамках решаемой задачи) свойства соответствующих элементов.

Разработка инженерных методов исследования процессов в электротехниче ских и радиоэлектронных устройствах, основанных на замене этих устройств упро щенными моделями, процессы в которых описываются в терминах токов и напря жений, составляет предмет теории цепей.

Методы теории электрических цепей вследствие принятых допущений и упрощений менее универсальны, чем методы теории ноля, в частности их нельзя применять на достаточно высоких частотах, когда длина волны электромагнитных колебаний становится соизмеримой с размерами исследуемого устройства, а также при иссле довании процессов излучения, распространения и приема радиоволн; ограничено использование методов теории электрических цепей в технике высоких напряже ний, при определении параметров и построении упрощенных моделей различных элементов цепей. В этих случаях для исследования процессов, а также для оценки пределов применимости результатов, полученных с помощью теории цепей, необ ходимо использовать методы теории электромагнитного поля.

8