Приложение 7. Инструкция для работы с Самоучителем по курсу «Основы
теории цепей»...........................................................................................................................................	911
Список литературы........................................................................................................................	913

Дорогие читатели!

Авторы этого пособия тоже были студентами (кто то совсем недавно, а кто то, к сожалению, очень давно), тоже учили «Основы теории цепей» и хорошо помнят, как они, зевая и чертыхаясь, листали туда сюда толстые скучные книги, пытаясь найти ответ на какой либо интересующий их вопрос. И вся «эта наука» представля лась им в виде бездонного болота, где перемещаться можно было только от одного рассмотренного на лекциях бугорка вопроса к другому вслед за проводником – лектором, а о том, чтобы самому пересечь это болото или жить на нем, не боясь ос тупиться и утонуть, было страшно даже подумать. И хорошо, если этот «проводник» сам хорошо знал дорогу и не ленился бы и не боялся остановиться и помочь идущим вслед за ним, иначе цепочка идущих растягивалась и то один, то другой отставали от «проводника», оступались и шли ко дну.

Сейчас авторы пособия уже освоились жить и работать на этом «болоте», сами начали писать толстые и скучные книги, но они до сих пор помнят свои первые страхи и реальные трудности при изучении теории цепей, особенно если это нужно было делать самостоятельно, когда рядом нет доброго и знающего проводника – преподавателя, который смог бы объяснить и подсказать сколько нужно раз и како му бы он ни был студенту, как найти ответ на любой интересующий его вопрос. Ко гда мы начинали работу над этим пособием, мы хотели создать именно такого – доброго и знающего проводника – помощника, который бы всегда был рядом с тем, кто нуждается в его помощи и мог бы ответить на его любой вопрос. В то же время мы не хотели писать еще одну «толстую и скучную» книгу (учебник – справочник), которую нужно будет новым поколениям студентов бесконечно листать в поисках ответа, а можно было бы найти ответ на большинство вопросов с помощью одного двух щелчков компьютерной «мышки». Нам трудно самим судить, насколько удался наш замысел, но мы отдаем себе отчет в том, что наше пособие еще далеко от со вершенства. Если Вы нашли это пособие полезным для себя, и, в то же время, видите какие либо ошибки, недоработки или опечатки, пожалуйста, помогите нам устра нить эти огрехи и сделать «Самоучитель» еще более полезным для Вас, Ваших кол лег, детей и учеников. Мы ждем Ваши предложения в любое время дня и ночи по электронному адресу [e-mail].

Предисловие

Комплект электронных учебных пособий «Самоучитель по основам теории це пей» предназначен для самостоятельной работы студентов по освоению курса основ теории цепей. Первая редакция «Самоучителя …» включает в себя 10 электронных пособий, названия и содержание которых соответствуют названиям основных раз делов программы курса «Основы теории цепей» для студентов высших учебных за ведений, обучающихся по направлению «Радиотехника». Каждая книга, входящая в

6

состав «Самоучителя …», предназначена для работы над соответствующим разде лом программы и представляет собою объединенные в единое пособие электронные версии соответствующих глав учебника [1] и задачника [2], связанные между собою единой информационно справочной системой (редактируемые электронные вер сии указанных книг ранее отсутствовали). При создании первой редакции «Само учителя …» исправленный материал каждого параграфа задачника был дополнен контрольными вопросами и размещен в конце одноименного параграфа учебника.

Самоучитель может использоваться при обучении студентов родственных спе циальностей, в частности, студентов направления «Телекоммуникации», а также может быть полезен инженерам и научным сотрудникам, работающих в смежных областях знания и самостоятельно изучающих методы анализа и основы синтеза электрических цепей.

Введение

Курс «Основы теории цепей» является базовым для подготовки специалистов в двух смежных областях знания — электротехнике и радиоэлектронике. Эти два на правления науки и техники имеют между собой много общего, построены на общей физической основе, но нацелены на решение различных технических задач.

Основная задача, решаемая в электротехнике,— это производство и пере­ дача электрической энергии, преобразование этой энергии в другие виды энергии, например, в механическую, тепловую или световую. Радиоэлектрони­ ка решает широкий круг задач, связанных с использованием электрических явлений для передачи и обработки информации.

К ним в первую очередь относятся задачи связи, радиолокации и радионавига ции, телеуправления, телеизмерения, автоматизации различных производственных процессов и многие другие. Не боясь преувеличений, можно сказать, что электро техника и радиоэлектроника являются ведущими отраслями науки и техники, стоя щими в авангарде научно технического прогресса и имеющими исключительно важное значение для дальнейшего повышения производительности труда, улучше ния качества продукции и роста материального благосостояния человечества.

Во всех электротехнических и радиоэлектронных устройствах независимо от их назначения и принципа действия имеют место одни и те же электромагнитные процессы, подчиняющиеся одним и тем же физическим законам. Знакомство с ос новными электрическими явлениями и процессами составляет существенную часть школьного и вузовского курсов физики. Знания, полученные из курса физики, дают общие представления об устройстве и принципе действия различных электротехни ческих и радиоэлектронных устройств, однако они недостаточны для специалистов, готовящихся к расчету, проектированию и производству таких устройств. Курс «Ос новы теории цепей», базирующийся на курсах физики и высшей математики, воору жает будущих специалистов инженерными методами исследования процессов в раз личных электротехнических и радиоэлектронных устройствах и является фунда ментом для всех последующих специальных курсов.

7

Электромагнитные явления и устройства на их основе можно достаточно стро го описать методами теории электромагнитного поля. В теории электромагнитно го поля оперируют с векторными величинами, такими, как плотности токов, напря женности электрического и магнитного полей. Эта теория позволяет описать про цессы в каждой точке электромагнитного поля с помощью дифференциальных уравнений в частных производных (уравнений Максвелла). Методы теории поля дают возможность рассмотреть в общем виде самые разнообразные явления в лю бых электротехнических и радиотехнических устройствах, в том числе в таких сложных, как антенны, волноводы, электровакуумные и полупроводниковые прибо ры. В то же время эти методы весьма сложны, трудоемки и на практике позволяют решить ограниченное число задач.

Для исследования широкого круга устройств можно применять упрощенные методы, так называемые методы теории цепей, основанные на замене реального устройства некоторой упрощенной моделью, процессы в которой описываются ска лярными величинами — токами и напряжениями. Отдельные составные части (эле менты) устройства при этом заменяют моделями, приближенно отражающими ос новные (в рамках решаемой задачи) свойства соответствующих элементов.

Разработка инженерных методов исследования процессов в электротехниче ских и радиоэлектронных устройствах, основанных на замене этих устройств упро щенными моделями, процессы в которых описываются в терминах токов и напря жений, составляет предмет теории цепей.

Методы теории электрических цепей вследствие принятых допущений и упрощений менее универсальны, чем методы теории ноля, в частности их нельзя применять на достаточно высоких частотах, когда длина волны электромагнитных колебаний становится соизмеримой с размерами исследуемого устройства, а также при иссле довании процессов излучения, распространения и приема радиоволн; ограничено использование методов теории электрических цепей в технике высоких напряже ний, при определении параметров и построении упрощенных моделей различных элементов цепей. В этих случаях для исследования процессов, а также для оценки пределов применимости результатов, полученных с помощью теории цепей, необ ходимо использовать методы теории электромагнитного поля.

8