МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Теория электрических цепей Методические указания

по выполнению курсовой работы

для студентов физико-технического института БашГУ

210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»

Профиль подготовки

«Оптические системы и сети связи»

Уфа

РИЦ БашГУ

2007

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания по выполнению курсовых работ посвящены разделам курса «Теории электрических цепей » (ТЭЦ), которые изучаются студентами заочного отделения в 1-ом и 2-ом семестрах. Курс ТЭЦ является базовым для многих последующих дисциплин специальности ФТОС, и только надлежащее освоение этого курса позволит иметь необходимый фундамент для решения поставленных перед студентом задач.

Методические указания состоят из двух разделов. В первом разделе представлены задания по расчету линейных электрических цепей и методические указания по их выполнению. Во втором разделе приведены задания по расчетунелинейных электрических цепей.

Представленные расчетные задания призваны закрепить пройденный теоретический материал вышеназванного курса. Все задания выполняются самостоятельно, для этого студенту необходимо иметь учебники, указанные в списках литературы соответствующих разделов.

Курсовые работы, выполненные и оформленные отдельно по разделам, проверяются преподавателем до зачета или экзамена, и в случае положительной оценки является допуском на экзамен.

Част 1. Линейные электрические цепи

Задания по курсовой работе

И порядок их выполнения

Выбор варианта

Задания составлены в десяти вариантах. Каждый студент выполняет задание по одному из вариантов в соответствии с предпоследней и последней цифрой. Студенты, имеющие нечетную предпоследнюю цифру номера зачетной книжки, выполняют задания 1,3,5…(нечетное задание), а студенты, имеющие четную предпоследнюю цифру четную – задания 1,2,4,…(четное задание). Номер варианта заданий определяется последней цифрой зачетной кники студента (0 соответствует варианту 10). Например, номеру зачетной книжки №062237 соответсвует седьмые варианты нечетного задания, а студенческому билету №062123 соответсвуют третьи варианты четного задания.

Требования к оформлению работы

1. Курсовая работа включает в себя: титульный лист (форма титульного листа приведена в приложении), содержание с указанием страниц, основную часть (выполненные задания с условиями заданий, расчетными формулами, поясняющими чертежами, рисунками, таблицами и схемами), заключение и список литературы. Выполненные задания должны быть аккуратно и разборчиво написаны только на одной стороне каждого листа. Между строками записи рекомендуем оставлять интервал в одну строку, а на краю листа – поля (2-3 см). это облегчит преподавателю отметить и показать ошибки как раз в том месте, где они оказались. Все исправления по замечаниям преподавателя рекомендуем выполнять прямо в тексте, где это возможно. Чтобы была видна ваша работаа по замечаниям проверки, можно все исправления выполнять чернилами другого цвета. Если исправления в тексте выполнить не возможно то, можно показать верный ход рассчета на оставшейся пустой другой стороне развернутого листа на соответствующей странице или добавить вклейки. Выполнять исправления в конце курсовой работы не рекомендуется.

2. Курсовая работа выполняется в отдельных тетрадях по разделам. Все страницы курсовой работы должны быть пронумерованы. Нумеруются таккже все рисунки и таблицы решений. Графики и схемы удобно выполнить на вклейках миллиметровой бумаги или из листов тетради в клетку. Чертежи могут быть выполнены и карандашом. Необходимо соблюдать правила черчения и ГОСТы.

3. Масштабы всех графиков должны быть равномерны. Неравномерные, например, полулогаримические или логарифмические масштабы не допускаются. Масштаб должен быть показан вдоль осей круглыми цифровыми метками (например: 0,2; 0,4; и т.д.). В конце осевых линии графика указывают отложенную велечину и используемые для меток еденицы измерения (например, u, В или t, c ).

4. Выполнение каждого задания должно начинаться с перечерчивания схемы задания для Вашего варианта. По требуемому варианту должны быть выписаны все численные данные задания.

5. Обозначение всех величин: сопротивление, э.д.с., напряжение, токи и т. д., – буквенные обозначения которых применяются в ходе решения, должны быть показаны хотя бы на одной из схем, сопровождающих решение. Принятые обозначения нельзя менять в ходе решения одной задачи. Нельзя в одной задаче одинаково обозначить разные величины!

6. Исходные соотношения должны быть вначале записаны в буквенном виде. Однако надо стремиться избегать алгебраических буквенных преобразованиий. Обычно решение значительно легче проводится с численными преобразованиями, когда уже в исходные уравнения задачи подставлены конкретные числовые значения взамен буквенным обозначениям коэффициентов.

7. Следует иметь в виду, что в промежуточных формулах наименование размерных едениц обычно не указывается. Однако размерность окончательных численных результатов должна быть указана обязательно.

8. Расчетные значения допускается округлять с точностью до первых двух значащих цифр после запятой.

9. На последней станице курсовой работы должна быть подпись студента и дата.

Задание 1.

Рассчитать параметры элементов делителя напряжения (аттенюатора) приведенной на рис.1.1. так, чтобы его входное сопротивление равнялось и напряжение на его выходе при разомкнутых зажимах могло принимать значения(12.5 В; 25 В; 40 В; 50 В; 75 В) при заданном входном напряжении .

Рис.1.1. Делитель напряжения.

Таблица 1.1.

Варианты	Rвх, МОм	Uвх, В
1	0,5	100
2	0,6	120
3	0,7	140
4	0,8	160
5	0,9	180
6	1,0	200
7	1,1	220
8	1,2	240
9	1,3	260
10	1,4	280

Задание 2.

Рассчитать ток в цепи (рис. 1.2.) методом эквивалентного источника напряжения.

Рис. 1.2. Электрическая схема Задания 1.2.

Таблица 1.2.

Варианты	Е1, В	Е2, В	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом
1	20	6	12	3,2	6
2	20	10	18	5,1	10
3	15	10	15	5,6	12
4	15	6	20	10	12
5	15	5	12	3,2	6
6	12	6	18	5,1	10
7	12	6	20	10	12
8	24	12	20	5,6	10
9	24	10	18	5,1	10
10	10	5	15	4,7	5,6

Задание 3.

Рассчитать ток в ветви цепи (рис. 1.3.) методом эквивалентного источника напряжения.

Рис. 1.3. Электрическая схема Задания 1.3.

Таблица 1.3.

Варианты	Е1= Е2, В	R1=R2,Ом	R3, Ом	R4, Ом	R5, Ом
1	20	40	10	160	20
2	20	50	20	160	20
3	15	30	10	100	15
4	15	20	10	80	15
5	15	30	20	150	10
6	12	40	20	160	20
7	12	50	10	80	15
8	24	30	20	160	20
9	24	60	10	100	15
10	10	20	10	150	10

Задание 4(5).

Рассчитать и анализировать переходные процессы в цепи первого порядка, содержащей резисторы, конденсатор или индуктивность. В момент времени t=0 происходит переключение ключа К, в результате чего в цепи возникает переходные процессы.

1. Перерисуйте схему цепи (см. рис.1.4.), соответствующей вашему варианту.

2. Выпишите числовые данные для схемы вашего варианта (таблица 1.4.1).

3. Рассчитайте все токи и напряжение на C и L в три момента времени t: , ,.

4. Рассчитайте классическим методом переходные процессы в виде ,,в схемах 1-5 и,,в схемах 6-10. Проверьте правильность расчетов, выполненных в п.4, путем сопоставления их с результатами расчетов в п.3.

5. Постройте графики переходных токов и напряжений, рассчитанных в п.4. Определите длительность переходного процесса, соответствующую переходу цепи в установившееся состояние с погрешностью 5%.

Рис.1.4. Схемы для расчета переходных процессов.

Таблица 1.4.1.

Варианты	С, нФ или L, мГн	R1, кОм	R2, кОм	R3, кОм	E, В
1	20	2	2	2	10
2	10	1	1	1	5
3	10	1	2	2	12
4	15	1	1	2	12
5	15	2	2	1	10
6	15	1	2	1	10
7	20	2	1	2	12
8	20	2	1	1	12
9	15	1	0,5	0,5	5
10	10	1,5	0,5	1	5

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЙ

Методические указания по выполнению Задания 1.

1. Изучить главы 1 и 2 [2] из списка литературы к Разделу 1, ответьте на контрольные вопросы и выполните задания самопроверки для глав.

2. Перерисуйте схему цепи (рис 1.1).

3. Выпишите числовые данные для вышего варианта (таблица 1.1).

4. При известных параметрах цепи рассчитайте ток делителя I_d.

5. При известном падении напряжения U_oa на участке цепи «оа» рассчитайте сопротивление делителя R₆.

6. Постепенно определяя величину падения напряжения на соответствующих сопротивлениях, по заданным значениям выходных напряжений рассчитайте сопротивление делителя.

Методические указания по выполнению Задания 2.

1. Изучите главу 2 (п.2.6) в книге [2] из списка литературы Раздела 1, ответьте на контрольные вопросы и выполните задания самопроверки указанного пункта.

2. Изучите пример выполнения Задания 2.

3. Перерисуйте схему цепи (рис. 1.2.).

4. Выпишите числовые данные (таблица 1.2).

5. Используя полученные теоретические и практические сведения, выполните задание курсовой работы в следующей последовательности:

а) Определить величины напряжения U_abx между точками a и b, когда они разомкнуты (рис. 1.2.1);

б) Определить величины сопротивления R_u (рис. 1.2.2);

в) Определить искомую величину тока I₂= U_abx/( R_u+R₂) (рис. 1.2.3).

Рис. 1.2.1.

Рис. 1.2..2. Рис. 1.2.3.

Методические указания по выполнению Задания 3.

1. Изучите главу 2 (п.2.6) в книге [2] из списка литературы Раздела 1, ответьте на контрольные вопросы и выполните задания самопроверки указанного пункта

2. Изучите пример выполнения Задания 3.

3. Перерисуйте схему цепи (рис. 1.3.).

4. Выпишите числовые данные (таблица 1.3).

5. Используя полученные теоретические и практические сведения, выполните задание курсовой работы в следующей последовательности:

а) Определить величины напряжения U_abx между точками a и b, когда они разомкнуты (рис. 1.3.1);

б) Определить величины сопротивления R_u (рис. 1.3.2);

в) Определить искомую величину тока I₂= U_abx/( R_u+R₅).

Рис. 1.3.1. Рис. 1.3.2.

Пример выполнения Заданий 1.2. и 1.3.

Рассчитать ток I₄ методом эквивалентного источника напряжения. Элементы цепи имеют значения: источники ЭДС E₁=21В, E₂=6 В, источник тока J=1,5 А, сопротивления R₁ = R₅=6 Ом, R₂ = R₃=8 Ом, R₄=5,8 Ом.

Рис. 1.23.1. Рис 1.23.2

Рис. 1.23.3

Решение.

а) Рассчитаем величину U_abx (рис. 1.23.2).

I_x(R₃+R₅+R₁) +J R₁=Е₁;

I_x=(Е- J R₁)/(R₁+R₃+R₅)=(21-1,5·6)/(6+8+6)=0,6 А;

V_a=V_b+E₂+JR₂-I_xR₅;

U_abx=V_a-V_b=E₂+JR₂-I_xR₅=6+1,5·8-0,6·6=14,4 В;

б) Рассчитаем величину R_и. Из рис. 1.23.3. следует:

R_и=R₂+(R₅(R₃+R₅))/R₁)/(R₁+R₃+R₅)=8+(6(6+8))/(6+6+8)=8+4,2 =12,2 Ом;.

в) Рассчитаем силу тока I₄.

I₄= U_abx/(R_и+R₄)=14,4/(12,2+5,8)=0,8 А.

Методические указания по выполнению Задания 4(5).

1. Изучите главу 6 [2] из списка литературы к Разделу 1, ответьте на контрольные вопросы и выполните задания самопроверки этой главы

2. Изучите пример выполнения Задания 4(5).

3. Перерисуйте схему цепи для вашего варианта (рис. 1.4.).

4. Выпишите числовые данные (таблица 1.4.1).

5. Используя полученные теоретические и практические сведения, выполните задание курсовой работы.

Пример выполнения Задания 4(5).

Дана цепь (рис. 1.4.2. а) содержащая резисторы R₁=1 кОм, R₂=1,5 кОм, R₃ =0,5 кОм, R₄=2,5 кОм, индуктивность L=6,3 мГн и источник постоянного напряжения E=9 В. В момент t=0 происходит процесс размыкания ключа К и в цепи возникает переходный процесс.

Рассчитать основные характеристики процесса: получить выражения для токов i₂(t), i₃(t) и напряжения u_L(t) классическим методом; посторить графики указанных токов и напряжений.

Рис. 1.4.2. Электрическая Схема примера по выполнению Задания 1.4.