2837
.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