Методичка по КР №1
.pdfМинистерство образования Российской Федерации
Ижевский государственный технический университет
М. М. Павлова
Методические указания к контрольной работе № 1
по дисциплине «Основы теории цепей»
Ижевск 2011
Задание №1
1.1 Цель задания №1
Целью данного задания является углубление знаний по расчету разветвленных цепей постоянного тока в статическом режиме.
2.1 Выбор варианта задания №1
Каждый из вариантов, назначаемых преподавателем студенту, состоит из двух цифр, например, 5/3. Первая цифра обозначает номер базовой схемы, а вторая – номер варианта параметров этой схемы. Задание №1 содержит 6 базовых схем, называемых «Схема 1», «Схема 2» и т.д. Базовая схема изменяется в соответствии с номером варианта по таблице. В столбце, соответствующему заданному варианту, указаны различные знаки: «+», «-», «Разр.», «Полярн.». Если номер варианта содержит элемент, то в соответствующей графе указан знак «+», если нет – «-» и тогда вместо этого элемента ставится перемычка; если указано - «Разр.», то элемент из цепи исключен и в этом месте будет разрыв цепи, а если в соответствующей графе указано - «Полярн.», то в базовой схеме необходимо поменять полярность источника.
Значения параметров элементов базовой схемы приведены в таблице:
напряжения источников заданы в Вольтах, токи – |
в Амперах, сопротивления |
|
– в Омах. |
|
|
В таблице буквой V обозначаются |
независимые |
источники |
напряжения, буквой I – независимые источники тока, R – |
активные |
|
сопротивления. |
|
|
Все задания представлены в приложении 1. |
|
|
3.1Порядок расчета задания №1
3.1.Расчет токов в цепи методом законов Кирхгофа:
∙а) записать выражения, по которому определяется число уравнений, составляемых по первому и по второму законам Кирхгофа,
∙б) нарисовать схему с принятыми обозначениями токов и их произвольно взятыми положительными направлениями,
∙в) указать принятые направления обхода контуров,
∙г) записать систему уравнений с указанием узлов и контуров, для которых составляется соответствующее уравнение. Вычисления токов по методу законов Кирхгофа не производить.
3.2. Расчет токов в цепи методом контурных токов:
Выполнить п.п. а) - г) пункта 3.1. и произвести расчет токов ветвей данной цепи. Результаты расчета свести в таблицу.
3.3. Расчет токов в цепи методом узловых напряжений.
2
Выполнить п.п. а) - г) пункта 3.1. и произвести расчет токов ветвей данной цепи. Результаты расчета свести в таблицу.
3.4. Проверить баланс мощности цепи, подставляя полученные значения токов в уравнение баланса.
4.1Рекомендации по выполнению задания №1
∙Для заданного варианта начертить схему, указать параметры всех элементов схемы и обозначить все определяемые токи. Посчитать и записать число ветвей и узлов схемы. Все величины: сопротивления, ЭДС, токи и т.п., буквенные обозначения которых применяются в ходе решения, - должны быть показаны хотя бы на одной из схем, сопровождающих решение, и не должны меняться в ходе решения.
∙При решении задач рекомендуется вначале наметить ход решения и выяснить законы и формулы, на которых базируется решение задачи, составить уравнение в общем виде.
∙Дальнейшие расчёты вести не в общем виде, а подставляя конкретные числа.
∙В промежуточных формулах наименование единиц не указывается, а в окончательных формулах и цифровых результатах обязательно указать единицы измерения, в которых получен ответ.
Задание №2
2.1 Цель задания №2
Целью данного задания является изучение возможностей представления гармонических колебаний функцией времени, вращающимися векторами и с помощью комплексных чисел.
2.2 Выбор варианта задания
Каждый из вариантов, назначаемых преподавателем студенту, состоит из двух цифр, например, 5/3. Первая цифра обозначает номер гармонического сигнала i1(t), а вторая – номер гармонического сигнала i2(t). Задания представлены в приложении 2.
2.3Задание на контрольную работу.
2.3.1.Представить гармонические колебания i1(t) и i2(t) в виде функции времени, на временной диаграмме. (При расчетах частоту w взять равной π)
2.3.2.Представить гармонические колебания i1(t), i2(t) и i3(t), где i3(t), = i1(t) +i2(t) в виде условных вращающихся векторов. Рассчитать амплитуду и начальную фазу результирующего гармонического колебания i3(t).
3
2.3.3.Записать в форме комплексного числа сигналы i1(t), i2(t) и i3(t) в 3 любые моменты времени t1, t2, t3 и с частотой w=π. Проверить правильность представления сигнала i3(t), сложением комплексной формы сигнала i1(t) и i2(t).
2.3.4.Свести следующие параметры всех сигналов в таблицу: амплитуду, начальную фазу, текущий комплекс гармонического сигнала.
in(t) |
Im n |
ϕn |
× |
In |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание №3 3.1 Цель задания №3
Целью данного задания является изучение символического метода расчета разветвленных цепей при гармонических колебаниях тока и напряжения.
3.2. Выбор варианта задания №3
Каждый из вариантов, назначаемых преподавателем студенту, состоит из двух цифр, например, 5/3. Первая цифра обозначает номер базовой схемы, а вторая – номер варианта параметров этой схемы. Задание №3 содержит 5 базовых схем, называемых «Схема 1», «Схема 2» и т.д. Значения параметров элементов базовой схемы приведены в таблице.
Задания представлены в приложении 3.
3.3Порядок расчета задания №3
3.1.Рассчитать полное комплексное сопротивление цепи
3.1.Определить характер цепи
4.Требования к оформлению и защите контрольной работы.
Работа выполняется в отдельной тетради, 12 листов или в эл.виде в программе Microsoft Word, сохраняя в формате doc.
Чертежи схем выполняются карандашом, придерживаясь стандартных обозначений элементов или в любой графическом редакторе. Элементы электрических схем нумеруются, как правило, слева направо и сверху вниз.
При введении обозначений для токов, напряжений, эквивалентных сопротивлений следует стремиться к наиболее простым обозначениям. Например, ток, протекающий через некоторое сопротивление R5,
4
целесообразно обозначать с тем же индексом: I5. Все чертежи должны быть пронумерованы.
Решение задачи должно начинаться с перечерчивания электрической схемы базового варианта и переписи задания своего варианта. Должны быть указаны все численные значения элементов, входящих в рассчитываемую цепь. Все слова пишутся полностью, за исключением общепринятых сокращений.
Чертежи графиков можно выполнять с помощью специальных программ или вручную на миллиметровой бумаге, соблюдая пропорции и масштаб.
Образец выполнения титульного листа пояснительной записки дан в приложении 4.
6.Литература.
1.Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей. – М.: Радио и связь, 1986.–544
2.Лосев А.К. Теория линейных электрических цепей. – М.: Высшая школа, 1987. – 513 с.
3.Попов В.П. Основы теории цепей - М.: Высшая школа, 1985.-496с.
4.Шебес М.Р., Каблукова М.В. Задачник по теории линейных электрических цепей М: Высшая школа, 1982.-488с.
5.Шебес М.Р. Задачник по теории линейных электрических цепей. - М.: Высшая школа, 1990.-544с.
6.Добротворский И.Н. Теория электрических цепей. М.: Радио и связь, 1989. – 472 с.
7.Лекции
5
Приложение 1
Схема №1
|
Варианты |
|
|
||
Элемент |
Параметр |
1 |
|
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
V1 |
10 |
+ |
|
+ |
+ |
V2 |
30 |
+ |
|
- |
+ |
V3 |
40 |
+ |
|
+ |
+ |
R1 |
2 |
+ |
|
+ |
+ |
R2 |
40 |
+ |
|
+ |
+ |
R3 |
10 |
+ |
|
+ |
+ |
R4 |
20 |
- |
|
+ |
+ |
R5 |
10 |
+ |
|
+ |
+ |
R6 |
30 |
+ |
|
+ |
разр |
6
Схема № 2
|
Варианты |
|
|
||
Элемент |
Параметр |
1 |
|
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
V1 |
10 |
+ |
|
- |
+ |
V2 |
20 |
+ |
|
- |
- |
V3 |
30 |
- |
|
+ |
+ |
I1 |
1 |
разр |
|
+ |
+ |
R1 |
5 |
+ |
|
+ |
+ |
R2 |
4 |
+ |
|
+ |
+ |
R3 |
20 |
+ |
|
+ |
+ |
R4 |
3 |
+ |
|
+ |
+ |
R5 |
2 |
+ |
|
+ |
- |
7
Cхема №3
|
|
Варианты |
|
||
Элемент |
Параметр |
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
V1 |
25 |
|
+ |
Полярн |
+ |
V2 |
24 |
|
+ |
- |
Полярн |
V3 |
16 |
|
- |
+ |
- |
V4 |
10 |
|
- |
+ |
+ |
R1 |
20 |
|
+ |
+ |
+ |
R2 |
5 |
|
+ |
+ |
+ |
R3 |
10 |
|
+ |
+ |
+ |
R4 |
6 |
|
+ |
+ |
+ |
R5 |
50 |
|
+ |
+ |
+ |
8
Схема №4
|
|
Варианты |
|
||
Элемент |
Параметр |
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
V1 |
3 |
|
+ |
+ |
Полярн |
V2 |
5 |
|
+ |
Полярн |
+ |
I1 |
3 |
|
+ |
+ |
+ |
R1 |
30 |
|
+ |
+ |
+ |
R2 |
10 |
|
+ |
+ |
+ |
R3 |
20 |
|
+ |
+ |
+ |
R4 |
60 |
|
+ |
+ |
+ |
R5 |
30 |
|
+ |
+ |
+ |
9
Схема №5
|
|
Варианты |
|
||
Элемент |
Параметр |
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
V1 |
40 |
|
+ |
+ |
+ |
V2 |
100 |
|
+ |
Разр. |
+ |
V3 |
20 |
|
+ |
+ |
+ |
V4 |
45 |
|
+ |
+ |
- |
I1 |
1 |
|
Разр. |
+ |
+ |
R1 |
10 |
|
- |
+ |
+ |
R2 |
200 |
|
+ |
+ |
+ |
R3 |
30 |
|
+ |
+ |
+ |
R4 |
20 |
|
+ |
+ |
+ |
R5 |
100 |
|
+ |
Разр. |
+ |
R6 |
3 |
|
+ |
+ |
+ |
R7 |
20 |
|
+ |
+ |
Разр. |
10