ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Лекция 1.

Основная литература.

1. Попов В. П. Основы теории цепей. – М.: Высш. шк., 2000. - 0.5 экз. на студента.

2 Д.В. Погодин, Р.Г. Насырова, В.В. Краев. Электротехника и электроника: Электротехника. Учебное пособие по дисциплине «Электротехника и электроника». Казань, Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2005. 154с.

3. Каяцкас А.А. Основы радиоэлектроники: Учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 1988.

Введение

Электротехника имеет два направления. Они имеют общую физическую основу, но направлены на решение различных технических задач. Силовая электротехника – это производство и передача электрической энергии и преобразование ее в другие виды: механическую, тепловую, световую. Информационная электротехника направлена на использование электрических явлений для передачи и обработки информации. Второе направление называют радиоэлектроникой, информационной электроникой, оно изучается в курсе «Теория электрических цепей» и будет рассматриваться в данном курсе.

Процессы, протекающие в электротехнических устройствах, в общем случае подчиняются общим законам электромагнитного поля. Они сопровождаются взаимным преобразованием электромагнитной энергии в другие виды и аналитически описываются уравнениями в частных производных (уравнениями Максвелла). Их общее решение затруднительно даже в простейших случаях. В теории электромагнитного поля оперируют векторными величинами, такими, как плотности токов, напряженности электрического и магнитного полей.

В электротехнике применяются упрощенные методы исследования и расчета электротехнических устройств. Они основаны на замене реального устройства некоторой упрощенной моделью, процессы в которой описываются скалярными величинами – токами, напряжениями. Отдельные элементы устройства также заменяются моделями, приближенно отражающими свойства реального элемента.

Основные понятия, определения и законы в теории электрических цепей

1.1. Схема обобщенной электрической цепи

Электрической цепью называют совокупность соединенных друг с другом источников и приемников электрической энергии, по которым может протекать электрический ток.

Отдельные части электрической цепи, выполняющие определенные функции, называют элементами электрической цепи. Основными элементами цепи являются источники и приемники электрической энергии (сигналов).

Источники (генераторы) электрической энергии предназначены для преобразования различных видов энергии в электрическую энергию.

Приемники (потребители) электрической энергии служат для ее преобразования в другие виды энергии. Их называют нагрузкой.

Кроме перечисленных основных элементов в ее состав входит линия связи. Она служит средством передачи сигнала (энергии) от источника к приемнику (соединительные провода, линии передачи и т.д.). Кроме этого в ее состав могут входить другие элементы, осуществляющие различные преобразования электрической энергии (сигналов).

Обобщенная электрическая цепь представлена на рис. 1.1. в виде схемы.

Рис. 1.1

Каждый из элементов этой схемы можно рассматривать как отдельную электрическую цепь. В информационной технике под электрической цепью понимают линию связи. Сигнал x(t) на входе линии связи называют входным сигналом, или воздействием, а сигнал y(t) на выходе называют выходным, откликом, или реакцией цепи.

Для наглядного представления электрической цепи ее изображают графически рисунком – схемой электрической цепи.

Схема (модель) электрической цепи состоит из условно графических обозначений (УГО) всех элементов входящих в цепь и показывает порядок их соединения между собой. Различают следующие типы схем.

Структурная схема – это условное графическое изображение реальной цепи в виде прямоугольников или условно-графических обозначений (УГО), отражающих только важнейшие функциональные части цепи и основные связи между ними (рис.1.1)

Принципиальная схема показывает в виде УГО все элементы цепи и порядок соединения между ними.

Схема замещения, или эквивалентная схема составляется из УГО идеализированных элементов, которые заменяют реальные элементы в рамках решаемой задачи.