Основы электротехники. Изучение электрических цепей

Машиностроительное черчение
Курсовая работа по Детали маши
Геометрическое черчение
Проекционное черчение
Изучение резьбовых соединений
Соединение деталей
Эскизы и рабочие чертежи деталей
Чтение и детелирование сборочного чертежа
Сборочный чертеж изделия
Графический редактор КОМПАС
Соединение деталей клейкой или пайкой
Начертательная геометрия
Техническая механика
Инженерная графика
Атомная энергетика
Электротехника
Изучение электрических цепей
Электрические фильтры
Основы полупроводниковой электроники
Расчет цепей постоянного тока
Метод узлового напряжения
Расчет цепей переменного тока
Пример расчета трехфазной цепи
Решение задач
Лабораторная работа
Лабораторные работы по ТОЭ
Исследование линейной электрической
цепи постоянного тока
Параллельная цепь переменного тока
Трехфазные нагрузочные цепи
Испытание однофазного трансформатора
Испытание генератора постоянного тока
Испытание асинхронного короткозамкнутого
двигателя
Испытание синхронного двигателя
Исследование переходных процессов
Линейная электрическая цепь второго порядка
Исследование полупроводниковых
выпрямителей
Трехфазные выпрямители
Характеристики и параметры биполярных
транзисторов
Исследование усилителя постоянного тока
Исследование усилителя низкой частоты
на транзисторе
Исследование управляемого тиристорного
выпрямителя
Исследование полупроводникового
стабилизатора напряжения
Исследование дешифраторов
Исследование электрических свойств
сегнетоэлектриков
Исследование свойств ферромагнитных
материалов
Температурная зависимость
сопротивления окислов металлов
Исследование электропроводности
полупроводниковых материалов
Математика
Лекции по математике

Вычислить несобственный интеграл

Вычислить неопределенный интеграл

Дифференциальные уравнения (ДУ)

Степенные ряды

Числовые ряды

Неопределенный интеграл

Несобственный интеграл 1-го рода

Исследовать сходимость интеграла

Основные методы интегрирования

Метод интегрирования по частям

Вычисление площадей плоских фигур

Определенный интеграл и его приложения

Однородные уравнения

Условие Липшица

Введение в математический анализ
Определённый интеграл
Замена переменных
Типовой расчет
История искусства
Абстрактное искусство
Романская и готическая архитектура
Архитектура ренессанса
Нотер-Дам-де-Пари
Архитектура Италии
Русское деревянное зодчество
Русское барокко
Судьба советской архитектуры

Важнейшие физические величины в электрических цепей Различные физические и физикотехнические величины связаны между собой уравнениями, выражающими зависимость между этими величинами. Поэтому в следующем таблице приведены определения основных физических понятий и величин изучаемых в курсе теории электрических цепей и их единицы измерения.

Электротехника и электроника в нашей стране стала одной из важнейших отраслей техники, решающей крупные задачи промышленного, экономического и культурного прогресса. С каждым гадом расширяется фронт ее применения и вместе с тем неуклонно развивается техниколюбительство. В развитии средств связи наметилась устойчивая тенденция широкого внедрения цифровых методов и устройств. Цифровые устройства составляют практически весь состав оборудования управляющих вычислительных и электронных автоматических систем коммутации каналов; импульсные и цифровые устройства все шире используются в радио и телекоммуникации, автоматики и вычислительной техники. Все это повышает тягу к электротехническим знаниям у людей и в том числе у многочисленного отряда любителей электротехнику и электронику, стремящихся к систематизации своих знаний.

Изучение электрических цепей затруднено для массового читателя тем, что обычно она излагается с использованием аппарата высшей математики. В тех случаях, когда этот аппарат не используется, изложение многих важных вопросов проводится упрощенно, без должной глубины и многие сведения приводятся без доказательств и достаточно строгих объяснений. Между тем электротехника и электроника - наука весьма стройная, все в ней взаимосвязано, одно строится на другом, поэтому недопонимание основных фундаментальных явлений и законе электротехники не дает читателю возможности уяснить все остальное.

В книгах мы ставили своей целью изложить основы электротехнических знаний, пользуясь только аппаратом элементарной математики, и вместе с тем старались дать возможно более строгий анализ важнейшие явлений, на которых основана работа электротехнических устройств. Это, конечно, требует от читателя внимания и определенных усилий.

В зависимости от специфики института, факультета и специальности кафедра ТОЭ того или иного вуза должна дать указания студенту, какие разделы специального материала он должен изучить. Матрично-топологическое направление теории цепей и символический метод расчета излагаются в книге после традиционного рассмотрения свойств электрических цепей и методов их расчета на постоянном токе. Опыт работы показывает, что при такой последовательности обучения студент гораздо лучше усваивает теорию цепей и физическую сущность методов анализа, а времени затрачивает меньше, чем в том случае, когда изложение основ теории цепей и методов их расчета с самого начала проводится на формализованной матрично-топологической основе и тем более одновременно с рассмотрением символического метода.

Физические пояснения к математическим операциям, например к операциям векторного анализа, даются в книге непосредственно перед тем, как та или иная из них по ходу изложения впервые используется.

Для облегчения усвоения материала в учебнике дано решение более 50 числовых примеров, равномерно распределенных по всем разделам курса.

Часть I

1. Вводные замечания

1.1. Голосарий

1. Электротехника - обширная область практического применения электромагнитных явлений, происходящих в электротехническом устройстве.

 2. Электротехническое устройство - система заряженных тел и проводников с током.

3. Электрическая цепь - эта система заряженных тел и проводников с током, которая с достаточной для практических целей точностью может быть описана интегральными понятиями , , , , .

4. Теория электрических цепей- существенная часть электротехники - решает две основные задачи: анализ и синтез.

5. двухполюсный элемент (двухполюсник) - часть цепи, ограниченная двумя зажимами.

6. Активный двухполюсник - обязательно обладает свойством генерировать электрическую энергию. К активным элементом электрической цепй относятся источники электромагнитной энергии.

7. Пассивный двухполюсник - часть цепи, которая содержит источники энергии. К пассивным элементом электрической цепй относятся устройства, которое могут запасать и расходовать электромагнитную энергию.

8. Элемент называется линейными, если его вольт-амперная характеристика выражается прямой линей и ток в каждом элементе данной цепи связаны линейным уравнением-алгебрическим или дифференциальным первого порядка.

9. Нелинейной называется цепь, содержащая хотя бы один нелинейный элемент. Нелинейный элемент - это элемент (), параметры которого на плоскости ,  выражаются некоторой кривой.

10. Источник ЭДС - единственное свойство - генерировать электрическую энергию так, чтобы напряжение на его зажимах не зависело от протекающего через него тока.

11. Источник тока - идеализированный источник питания, которой создает ток , не зависящий от сопротивления нагрузки, к которой он присоединен, а его ЭДС  и внутреннее сопротивление  равны бесконечности.

12. Резистор-элемент, обладающий свойством только рассеивать (потреблять) электрическую энергию.

13. Катушка индуктивности-элемент, обладающий только свойством накапливать (и отдавать) энергию магнитного поля.

14. Конденсатор- емкостный элемент, который обладает свойством только запасать энергию электрического поля.

15. Напряжение- разность потенциалов между крайними точками на некотором участке электрической цепи.

16. Синусоидальный ток - ток (ток, напряжение или ЭДС) , изменяющийся во времени по синусоидальному закону.

17. Амплитудное значение тока, напряжение и ЭДС - максимальное значение функции (- соответствующие ).

18. Период Т - это время, за которое совершается одно полное колебание.

19. Частота - равна числу колебаний в 1с.

20. Векторная диаграммой - совокупность векторов на комплексной плоскости, изображающих синусоидально изменяющиеся функции времени одной и той же частоты и построенных с соблюдением правильной ориентации их относительно друг друга по фазе.

21. мгновенная мощность - произведение мгновенного значения напряжения и на участке цепи на мгновенное значение тока i, протекающего по этому участку.

22. Символический метод: токи и напряжения заменяют их комплексными изображениями или символами.  - это изображение или символ падения напряжения iR; - изображение или символ падения напряжения ; - изображение или символ падения напряжения на конденсаторе  .

23. Дельта-функцией  - единичным импульсом или прямоугольный импульс.

24. Единичной функцией  -функция, равную единице при и равную нулю при  .

25. Выпрямительные устройства (выпрямители) относятся к вторичным источникам электропитания. Они используются для преобразования переменного напряжения в постоянное.

26. Трансформатор - это статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения без изменения частоты.

27. Автотрансформатор - это такое устройство, в котором вторичная обмотка является частью первичной (или наоборот).

Некоторые математические понятия и символы С самого начала и на протяжении всего курса мы будем пользоваться некоторыми математическими символами и понятиями, не встречавшимися (или редко применявшимися) в школьном курсе физики.

Действия  над векторами производятся по правилам векторного исчисления

Градиент физической величины Известно, что скаляр характеризуется численной величиной, отнесенной к координатным точкам скалярного ноля. Классический пример скаляра потенциал. Вблизи источника поля потенциал велик, а по мере удаления от него убывает, стремясь к нулю.

Основные методы и понятия электрических цепей Всякие электро и радиотехнические курсы, а так же курсы автоматики и вычислительной техники невозможно освоить без практического расчета электрических цепей. Вместе с тем все трудности при решении задач возникают изза незнания теории. Слишком часто студенты начинают изучение раздела с попытки решения задач, а к теоретической части обращаются только при возникновении трудностей. Аналогично проходит и подготовка к лабораторным работам.

На различных участках кривой линии ее кривизна может быть различной.

Дивергенция вектора Это понятие тесно связано с потоком вектора через замкнутую поверхность, который является количественной характеристикой поля

Некоторые вторые производные

Классификация электрических цепей. Основные свойства линейных и нелинейных элементов и цепей

Законы Ома и Кирхгофа Неразветвленные и разветвленные электрические цепи. Электрические цепи подразделяют на неразветвленные и разветвленные. Во всех элементах простейшей неразветвленной цепи ее течет один и тот же ток. 

Цепи с сосредоточенными параметрами Эти цепи характерны для радиосистем, работающих в диапазоне сравнительно невысоких частот (не выше десятков мегагерц).

Основные уравнения теории электрических цепей постоянного тока. Элементы электрических цепей. Двухполюсные элементы

Резистор Элемент, обладающий свойством только рассеивать (потреблять) электрическую энергию, называется резистором

Закон Ома для участка цепи, не содержащего источника ЭДС Закон (правило) Ома для участка цепи, не содержащего источник ЭДС, устанавливает связь между током и напряжением на этом участке

Энергетический баланс в электрических цепях При протекании токов по сопротивлениям в последних выделяется теплота. На основании закона сохранения энергии количество теплоты, выделяющиеся в единицу времени в сопротивлениях схемы, должно равняться энергии, доставляемой за это же время источниками питания.

Составление уравнений для расчета токов в схемах с помощью законов Кирхгофа Законы Кирхгофа используют для нахождения токов в ветвях схемы. Обозначим число всех ветвей схемы в, число ветвей, содержащих источники тока, вт и число узлов у. В каждой ветви схемы течет свой ток. Так как токи в ветвях с источниками тока известны, то число неизвестных токов равняется в вит. Перед тем как составлять уравнения, необходимо произвольно выбрать: а) положительные направления токов в ветвях и обозначить их на схеме; б) положительные направления обхода контуров для составления уравнений по второму закону Кирхгофа.

Машиностроительное черчение, начертательная геометрия, инженерная графика