Рабочая программа курса «основы теории цепей (Часть I)»

для студентов специальности 210405 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение».

Количество часов

Практические занятия – 54 часа; Лабораторные занятия – 18 часов; Индивидуальные занятия – 18 часов;

Самостоятельная работа – 40 часов.

Распределение времени индивидуальных занятий и самостоятельной работы (всего 18+40 = 58 ч.):

подготовка к практическим занятиям – 27 часов;

подготовка к лабораторным работам – 8 часов;

выполнение индивидуальных заданий – 23 часа (из них 18 часов – индивидуальные занятия).

Практические занятия

Предмет теории цепей. Понятие о методах теории цепей и теории поля. Определение электрической цепи. Источники (генераторы) и приемники (потребители) электрической энергии. Понятие о зажимах (полюсах) элемента. Виды идеализированных элементов. Понятие тока, напряжения, мощности и энергии. Виды схем электрических цепей.

Идеализированные пассивные элементы. Резистивный элемент: определение, основная характеристика, статическое и дифференциальное сопротивления. Линейное и нелинейное сопротивления. Зависимости между током, напряжением, мощностью и энергией для сопротивления. Емкостной элемент: определение, основная характеристика, статическая и дифференциальная емкости. Линейная и нелинейная емкости. Зависимости между током, напряжением, мощностью и энергией для емкости. Индуктивный элемент: определение, основная характеристика, статическая и дифференциальная индуктивности. Линейная и нелинейная индуктивности. Зависимости между током, напряжением, мощностью и энергией для индуктивности. Реальные пассивные элементы и их схемы замещения.

Идеализированные активные элементы. Источники тока и напряжения. Схемы замещения реальных источников. Независимые (неуправляемые) и зависимые (управляемые) источники.

[1, cтр. 6-35], [2, № 1.1, 1.3, 1.4, 1.9, 1.17]

Схемы электрических цепей: последовательное, параллельное и смешанное соединение двухполюсных элементов; ветвь, узел и контур электрической схемы, сокращенное и расширенное топологическое описание цепей. Основы топологии цепей. Граф электрической цепи. Основные понятия теории графов: ребро (ветвь), вершина (узел), контур, дерево графа, ветви дерева, главные ветви (связи), сечения. Законы Кирхгофа для мгновенных значений токов и напряжений. Топологические и компонентные уравнения. Независимые уравнения баланса токов и баланса напряжений. Понятие об уравнениях электрического равновесия (математической модели) электрической цепи. Основная система уравнений электрического равновесия цепи. Дифференциальное уравнение цепи.

[1, стр. 36-58], [2, № 1.22, 1.25, 1.28, 1.31, 1.32]

Понятие о гармонических функциях. Мгновенное значение, мгновенная и начальная фаза, амплитуда, период, частота и угловая частота гармонического колебания. Среднее и среднеквадратическое (действующее) значение гармонической функции. Понятие о методе комплексных амплитуд. Текущий (мгновенный) комплекс, комплексная амплитуда, комплексное действующее значение гармонического тока и напряжения. Представление функций времени на комплексной плоскости. Основные операции над комплексными изображениями гармонических функций.

[1, стр. 65-81], [2, № 2.1, 2.4]

Комплексное входное сопротивление и проводимость. Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме. Основная система уравнений электрического равновесия цепи в комплексной форме. Идеализированные двухполюсные элементы при гармоническом воздействии. Последовательные и параллельные RL-, RC- и RLC-цепи при гармоническом воздействии. Векторные диаграммы для токов, напряжений, комплексных сопротивлений и проводимостей.

[1, стр. 81-105], [2, № 2.20, 2.22, 2.24, 2.26, 2.28]

Понятие об эквивалентных преобразованиях электрических цепей. Преобразование цепей с параллельным, последовательным и смешанным соединением элементов. Преобразование участков цепи с идеализированными источниками. Перенос источников. Расчет простой цепи методом эквивалентных преобразований.

[1, стр. 119-128, 132-138], [2, № 2.49, 2.50]

Энергетические соотношения в простейших цепях при гармоническом воздействии. Мгновенная, средняя (активная), реактивная, полная и комплексная мощности. Баланс мощностей. Коэффициент мощности. Согласование источника энергии с нагрузкой по критериям максимума передаваемой средней мощности и максимума коэффициента полезного действия.

[1, стр. 108-118], [2, № 2.41, 2.42, 2.48]

Понятие о взаимной индуктивности. Компонентные уравнения связанных индуктивностей. Согласное и встречное включение. Понятие об одноименных зажимах. Коэффициент связи. Применение метода комплексных амплитуд для анализа индуктивно связанных цепей. Схемы замещения связанных индуктивностей. Линейный трансформатор. Понятие об идеальном и совершенном трансформаторах.

[1, стр. 142-160], [2, № 2.67, 2.68, 2.78, 2.79].

Комплексные частотные характеристики (КЧХ) электрических цепей. Представление КЧХ в алгебраической и показательной формах. Понятие об амплитудно-частотной (АЧХ) и фазо-частотной (ФЧХ) характеристиках электрических цепей. Понятие о годографе. Комплексные частотные характеристики простейших цепей с одним реактивным элементом.

[1, стр. 161 – 175], [2, № 3.1, 3.4, 3.5]

Резонансные явления в электрических цепях. Резонансные частоты цепи. Классификация одиночных колебательных контуров по способу включения источника энергии. Резонанс токов и резонанс напряжений. Резонансная частота, характеристическое сопротивление и добротность одиночного колебательного контура. Входные и передаточные характеристики последовательного колебательного контура.

[1, стр. 175 – 193], [2, № 3.12, 3.13, 3.15, 3.22]

Влияние внутреннего сопротивления источника и сопротивления нагрузки на резонансные свойства контуров. Избирательность и полоса пропускания. Входные и передаточные характеристики параллельного колебательного контура. Понятие о сложных контурах. Связанные колебательные контуры.

[1 стр. 193 – 223], [2, № 3.27, 3.32, 3.33, 3.34, 3.35, 3.39, 3.45, 3.46]

Методы формирования уравнений электрического равновесия сложных цепей. Методы токов ветвей и напряжений ветвей. Метод контурных токов. Метод узловых напряжений.

[1, стр. 224 – 248], [2, № 4.1, 4.2, 4.5, 4.7, 4.8]

Основные теоремы теории цепей. Принцип наложения. Теорема компенсации. Теорема взаимности. Теорема об эквивалентных источниках тока и напряжения.

[1, стр. 249 – 263], [2, № 4.23, 4.28, 4.30, 4.34]

Классификация проходных четырехполюсников. Основные уравнения и системы первичных параметров неавтономных проходных четырехполюсников. Связь между различными системами параметров. Методы определения первичных параметров.

[1, стр. 370 - 375, 399 – 408], [2, № 7.11, 7.12, 7.16, 7.21]

Канонические схемы замещения неавтономных четырехполюсников. Основные уравнения и первичные параметры составных четырехполюсников. Характеристические постоянные передачи и характеристические сопротивления неавтономного четырехполюсника. Постоянная ослабления и постоянная фазы симметричного четырехполюсника.

[1, стр. 408-416, 419-429], [ 2, № 7.32, 7.56]

Управляемые источники напряжения и тока как невзаимные четырехполюсники. Идеальные усилители напряжения и тока. Идеальные операционные усилители. Анализ цепей с операционными усилителями. Электрические фильтры. Пассивные и активные фильтры.

[1, 431–438, 441–445,450– 453, 456–458], [2, № 7.113]