Основы теории цепей

вариант 7, контрольная работа
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ No 1 И No 2
Новосибирск
2001 УДК 621. 3. 01
Д.т.н., профессор В. П. Бакалов, к.т.н., доцент В. М. Рожков. Методические указания и контрольные задания No 1 и No 2 по курсу Основы теории цепей для студентов заочного факультета 2 курса.
Рассматриваются разделы курса ТЭЦ, изучаемые на 2 курсе заочного
факультета (4 семестр). Приводятся контрольные задания, составленные по
стовариантной системе. Даны решения типовых задач.
Кафедра ТЭЦ
Ил. 19, табл. 11
Рецензент
Для специальностей 200900, 201000, 201100, 201200
Утверждено редакционно-издательским советом СибГУТИ в качестве методических указаний.
© Сибирский государственный
университет телекоммуникаций
и информатики3
ВВЕДЕНИЕ
Основы теории цепей (ОТЦ) является базовым курсом специальных
дисциплин, изучаемых в вузах связи и информатики. Для студентов заочных факультетов названных вузов курс ОТЦ состоит из трех частей и изучается на 2 и 3 курсах. Настоящие методические указания посвящены разделам первой части курса ОТЦ, которая изучается на 2 курсе.
Студент-заочник до вызова на сессию изучает по рекомендуемой литературе разделы курса ОТЦ, перечисленные ниже. Для этого достаточно
иметь учебники [1, 2] и задачник [3]. В отсутствие указанной литературы
могут быть рекомендованы учебники [4 ÷ 6], задачник [7] и учебное пособие [8] . Особое внимание следует обратить на приобретение навыков решения задач. Примеры на решение типовых задач приведены в [3, 7] и в
настоящих методических указаниях.
Домашние контрольные работы, проверенные и исправленные согласно всем замечаниям рецензента, предъявляются к защите на зачете.
Студент должен быть готов дать пояснения по решению каждой задачи
в контрольной работе и по исправлениям ошибок, указанных рецензентом.
Для помощи в самостоятельной работе кафедра ТЭЦ организует индивидуальные консультации (по расписанию). Иногородние студенты могут получить письменную консультацию, направив свои вопросы письмом
на кафедру или устную по телефону.
Для вызова на весеннюю лабораторно-экзаменационную сессию студент должен выполнить контрольные работы No 1 и No 2. Работы должны
быть высланы по почте или переданы лично на проверку в центр обработки контрольных работ университета не позднее восьми недель для КР No 1
и не позднее четырех недель для КР No 2 до начала лабораторно-экзаменационной сессии.
На сессии по ОТЦ предусмотрено 5 двухчасовых лекций и 5 двухчасовых лабораторных занятий. Сессия завершается защитой контрольных
работ и сдачей экзамена. Билеты на экзамене содержат по два теоретических вопроса и одну задачу. Вопросы приближены к вопросам, перечисленным в методических указаниях, и к вопросам для самоконтроля.
Рекомендуемая литература
Основная
1. Бакалов В. П., Дмитриков В. Ф., Крук Б. И. Основы теории цепей. – М.:
Радио и связь, 2000. 4
2. Бакалов В. П., Воробиенко П. П., Крук Б. И. Теория электрических цепей. – М.: Радио и связь, 1998.
3. Шебес М. Р., Каблукова. Задачник по теории линейных электрических
цепей. Учебное пособие для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. – М.: «Высшая школа», 1990.
4. Бакалов В. П., Игнатов А. Н., Крук Б. И. Основы теории электрических
цепей и электроники. – М.: Радио и связь, 1989.
5. Белецкий А. Ф. Теория линейных электрических цепей. – М.: Радио и
связь, 1986.
6. Атабеков Г. И. Теоретические основы электротехники. ч. I: Линейные
электрические цепи. – М.: Энергия, 1978.
7. Воробиенко П. П. Теория линейных электрических цепей. Сб. задач и
упражнений. – М.: Радио и связь, 1989.
8. Бакалов В. П., Журавлева О. Б., Крук Б. И. Теория электрических цепей. Учебное пособие для дистанционного обучения. – Новосибирск:
Из-во СибГАТИ, 1998.
Дополнительная литература
1. Лосев А. К. Теория линейных электрических цепей. – М.: «Высшая
школа», 1987.
2. Афанасьев Б. П., Гольдин О. Е., Кляцкин И. Г., Пинес Г. Я. Теория линейных электрических цепей. М.: «Высшая школа», 1973. 5
1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАЗДЕЛАМ
КУРСА, ИЗУЧАЕМЫМ В ЧЕТВЕРТОМ СЕМЕСТРЕ
1.1. Основные понятия и законы теории
электрических цепей
[1. гл.1]; [2. гл.1]; [4. § 1.1 ÷ 1.6]; [5. гл. 1, гл. 2]; [6. гл. 1]; [7. гл. 2].
Изучаемые вопросы
1. Ток, напряжение, мощность.
2. Электрическая цепь, ее элементы и модели.
3. Электрическая схема, топология электрической цепи.
4. Законы Кирхгофа.
5. Принципы эквивалентности. Преобразование электрических схем.
6. Принцип наложения.
7. Баланс мощности.
Пояснения к изучаемым вопросам
2. Необходимо обратить внимание на то, что активные элементы цепей это –
зависимые (управляемые) и независимые источники энергии. В качестве
моделей источников энергии могут использоваться эквивалентные источники напряжения или тока. Критерием выбора того или иного вида модели
является величина Rг – внутреннего сопротивления источника энергии.
Если Rг велико, то источник энергии представляют эквивалентным источником тока, если Rг мало, то – источником напряжения.
Вольт-амперные характеристики источников энергии еще называют их
внешними или нагрузочными характеристиками.
4. Полезно иметь ввиду, что уравнение по закону напряжений Кирхгофа
(ЗНК) может быть составлено и для разомкнутого контура цепи, если известно напряжение между точками разрыва.
6. Нужно помнить, что основополагающий принцип теории электрических
цепей – принцип наложения (суперпозиции) применим только по отношению к токам и напряжениям в линейных электрических цепях.
1.2. Линейные электрические цепи в режиме
постоянного тока
[1. гл. 2]; [2. гл. 2]; [3. гл. 1]; [4. §§ 1.7 ÷ 1.11]; [5. гл. 3]; [6. гл. 1]; [7. гл. 3].
Изучаемые вопросы
1. Метод законов Кирхгофа.
2. Преобразование резистивных электрических цепей. 6
3. Метод наложения.
4. Метод контурных токов.
5. Метод узловых потенциалов (напряжений)
6. Метод эквивалентного генератора.
Пояснения к изучаемым вопросам
1. Если в сложной цепи имеются генераторы тока и необходимо составить
уравнения по законам Кирхгофа, то в состав контуров для записи ЗНК
нельзя включать ветви с генераторами тока.
2. При расчете цепей с одним источником энергии ветвь с этим источником может быть названа общей или главной ветвью. В процессе преобразования («свертывания») цепей пассивные элементы общей ветви не
могут рассматриваться как параллельные с элементами других ветвей.
Полезно запомнить формулу делителя тока или формулу «разброса токов». Если имеется узел, в который сходятся три ветви и известен ток в
одной из них, а две другие ветви являются параллельными между собой,
то ток в одной из двух параллельных ветвей равен общему току, подходящему к ним, умноженному на сопротивление противоположной ветви и
деленному на сумму сопротивлений параллельных ветвей.
3. При составлении частичных схем в методе наложения необходимо соблюдать два правила:
1. индексы частичных токов должны быть одинаковы с индексами соответствующих токов исходной схемы;
2. источники энергии заменяются их внутренними сопротивлениями.
При определении токов исходной схемы частичные токи, одинаково
ориентированные с токами исходной схемы, берутся со знаком «плюс»,
а токи, противоположно ориентированные, берутся со знаком «минус».
4. Необходимо иметь ввиду, что контурный ток – это условное расчетное
понятие. В реальных цепях контурных токов нет.
5. При расчете цепей методом узловых потенциалов заземляют тот узел,
где сходится наибольшее количество ветвей, или узел, куда подходит
ветвь только с одним элементом – с идеальным источником напряжения. В последнем случае становится известным потенциал еще одного
узла (другая точка подключения идеального источника) и количество
уравнений в системе уменьшается.
Задача посвящена знакомству с методами расчета сложных резистивных цепей.
На рис. 3.1 приведены схемы резистивных цепей в режиме постоянного тока. Номер схемы и параметры элементов схемы определяются в соответствии с вариантом по таблицам 3.1 и 3.2 соответственно.
Таблица 3.1
Варианты Номер схемы или задания
00 10 20 30 40 50 60 70 80 90
01 11 21 31 41 51 61 71 81 91
02 12 22 32 42 52 62 72 82 92
03 13 23 33 43 53 63 73 83 93
04 14 24 34 44 54 64 74 84 94
05 15 25 35 45 55 65 75 85 95
06 16 26 36 46 56 66 76 86 96
07 17 27 37 47 57 67 77 87 97
08 18 28 38 48 58 68 78 88 98
09 19 29 39 49 59 69 79 89 99