Структура дисциплины

Цель дисциплины

Цели курса "Основы теории цепей":

- познание законов, лежащих в основе физических процессов, которые протекают в электрических цепях;

- усвоение основных методов исследования процессов и явлений, протекающих в электрических цепях;

- подготовка студентов к изучению специальных курсов по направлению «Радиотехника» и специальностям "Сервис бытовой радиоэлектронной аппаратуры" и «Радиотехника», раскрывающих теоретические основы и принципы работы, моделирования и схематического проектирования радиоэлектронных устройств различного назначения.

Основные задачи дисциплины

Основные задачи курса "Основы теории цепей":

- ознакомить студентов с терминологией и символикой теории электрических цепей;

- научить студентов способам записи уравнений состояния элементов и участков цепей;

- научить студентов основным методам расчета, анализа и синтеза электрических цепей с использованием схем замещения, математических моделей и других идеализаций;

- выработать у студентов практические навыки в работе с электронными и электрическими устройствами и оборудованием;

- обеспечить развитие творческих способностей студентов, активизацию их познавательной деятельности;

- выработать у студентов навыки в работе с научно-технической литературой, справочниками, таблицами и описаниями.

Структура дисциплины

В настоящее время во многих зарубежных и отечественных ВУЗах широкое распространение получила рейтинговая система обучения студентов. Использование ее позволяет добиться систематичности работы студентов в течение семестра, прочного усвоения ими знаний и практических навыков.

Применение рейтинговой системы связано с делением материала всей дисциплины на отдельные модули, с разработкой индивидуальных контрольных заданий и практических рекомендаций по изучению и успешному усвоению материала каждого из модулей.

Теоретический материал дисциплины "Основы теории цепей" разделен на три взаимосвязанных модуля.

Первый модуль включает материал тем N1 "Основные определения, законы, элементы и параметры электрических цепей", N2 "Линейные цепи при гармоническом воздействии", N3 "Преобразование электрических цепей" и N4 "Индуктивно связанные цепи", а также практические и лабораторные задания по этим темам.

Второй модуль включает теоретический материал тем N5 "Методы анализа сложных линейных электрических цепей при гармоническом воздействии", N6 "Частотные характеристики и резонансные явления", N7 Четырехполюсники" и N8 "Электрические фильтры", практические и лабораторные задания по этим темам.

В третий модуль включен теоретический материал тем N9 "Периодические несинусоидальные процессы", N10 "Переходные процессы в линейных цепях с сосредоточенными параметрами", N11 "Цепи с распределенными параметрами" и N12 "Основы синтеза линейных электрических цепей", практические и лабораторные задания по ним.

Дисциплина ОТЦ изучается в течение третьего и четвёртого семестров.

2 ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ «ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ»

Программа и объем первого модуля: «Основные определения, законы, элементы и параметры электрических цепей. Линейные цепи при гармоническом воздействии. Преобразование электрических цепей. Индуктивно связанные цепи».

Для успешного выполнения контрольных заданий по первому модулю дисциплины студент должен:

а) изучить следующий теоретический материал:

1. Введение. Предмет и задачи курса ОТЦ. Основные определения и понятия электромагнитного поля, электрических и магнитных цепей. Ток, напряжение, мощность. Идеализированные пассивные элементы электрической цепи. Зависимость между их током, напряжением, мощностью и энергией. Законы Ома, Джоуля – Ленца. Реальные пассивные элементы электрической цепи и их схемы замещения. Идеализированные и реальные активные элементы электрических цепей, их характеристики. Независимые (неуправляемые) и зависимые (управляемые) источники. Электрическая схема и ее основные элементы. Структурные и принципиальные схемы, схемы замещения. Законы Кирхгофа. Граф схемы и его элементы. Классификация электрических цепей. Задачи анализа и синтеза.

2. Гармонические величины и их основные параметры. Среднее и действующее значения гармонической функции. Сопротивление, емкость и индуктивность при гармоническом воздействии. Представление гармонических функций времени на комплексной плоскости. Комплексная амплитуда, текущей мгновенный комплекс. Метод комплексных амплитуд. Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме. Комплексное входное сопротивление и проводимость двухполюсников. Простейшие цепи при гармоническом воздействии. Векторные диаграммы. Треугольники напряжений, токов, сопротивлений и проводимостей. Мгновенная мощность в цепи гармонического тока. Комплексная, полная, активная и реактивная мощности. Баланс мощностей. Условие согласования источника энергии с нагрузкой.

3. Понятие об эквивалентных преобразованиях электрических цепей. Преобразование цепей с последовательным, параллельным и смешанным соединением элементов. Преобразование треугольника сопротивлений в звезду и обратное преобразование. Эквивалентные преобразования активных двухполюсников. Перенос источников.

4. Индуктивно связанные цепи при гармоническом воздействии. Взаимная индуктивность. Согласное и встречное включение взаимно связанных индуктивностей. Применение метода комплексных амплитуд для анализа индуктивно связанных цепей. Схема замещения связанных индуктивностей. Идеальный трансформатор. Понятие о реальных трансформаторах.

5. Нелинейные резистивные элементы и их классификация. Вольт-амперные характеристики нелинейных резистивных элементов. Общие понятия о методах формирования уравнений электрического равновесия нелинейных резистивных цепей. Графические методы анализа нелинейных резистивных цепей. Определение рабочих точек нелинейных резистивных элементов.

Аппроксимация вольт-амперных характеристик нелинейных резистивных элементов. Выбор аппроксимирующей функции и определение ее коэффициентов.

Рекомендуемая литература:

[1, с. 10-34, 35-81, 81-90, 91-105, 113-124]; [2, с. 9-28, 28-60, 60-71, 71-79, 80-106, 106-121]; [3, с. 7-62, 63-111, 111-129, 129-146, 199-231, 327-342]; [4, с. 19-48, 50-98, 99-116, 154-189, 198-207, 213-218, 312-324, 529, 558-574]; [5, с. 5-13, 16-30, 33-37, 37-40, 55-57, 65, 67-91, 102-108, 112-115]; [6, с. 4-13, 14-24, 24-28, 28-31, 45-61]; [7, с. 5-18, 33-62, 44-50, 70-135, 173-175, 179-202]; [8, с. 109-136, 141-144, 157-160, 163-184, 184-199, 211-226, 242-252]; [9, с. 4-13, 35-42, 42-47].

б) уметь решать следующие задачи:(Л. 9) - 1.1-1.7; 1.10-1.12; 1.19, 1.20; 2.2-2.11; 2.14-2.18; 2.24; 2.28; 2.29; 2.31; 2.41; 2.43-2.46; 2.51-2.53; 2.60; 2.61; 2.63-2.69; 2.76.