- •Университет международного бизнеса
- •Рабочая учебная программа дисциплины
- •Алматы, 2012
- •Характеристика дисциплины
- •Календарно-тематический план курса:
- •Конспект лекционных занятий Лекция 1. Основные понятия и определения. Электрический ток, напряжение, мощность и энергия. Пассивные и активные элементы электрической цепи.
- •Лекция 2. Законы Ома и Кирхгофа. Потенциальная диаграмма. Эквивалентные преобразования электрических цепей.
- •Лекция 3. Методы анализа простейших цепей постоянного тока. Методы анализа сложных цепей постоянного тока.
- •Лекция №4. Основные свойство электрических цепей. Метод наложения. Метод эквивалентных источников.
- •Лекция 5. Электрические цепи гармонического тока. Основные определения и понятия. Способы представления гармонических функций. Метод комплексных амплитуд.
- •Лекция 6. Комплексное сопротивление. Комплексная проводимость. Пассивный двухполюсник. Схемы замещения. Закон Ома и Кирхгофа в комплексной форме.
- •Лекция №7. Резистивный, индуктивный и емкостный элементы в цепи синусоидального тока. Активная и реактивная мощности.
- •Лекция 8. Синусоидальные токи и напряжения при последовательном соединении r,l,c элементов. Топографическая диаграмма.
- •Лекция №9. Параллельное соединение резистивного, индуктивного и емкостного элемента.
- •Лекция №10.Методы анализа сложных цепей при гармонических воздействия.
- •Лекция № 11. Энергетические процессы в цепи синусоидального тока.
- •Лекция 12. Резонанс напряжений. Резонанс токов. Частотные характеристики резонансных контуров.
- •Планы практических занятий
- •Тематика письменных работ по курсу
- •Перечень программных вопросов по пройденному курсу и соответствующих итоговым тестам:
- •График выполнения и сдачи заданий срс:
- •График проведения и содержание срсп:
- •Общая шкала оценки знаний
- •Определение итоговой оценки по вск
- •Основная литературы
- •Дополнительная литература
Конспект лекционных занятий Лекция 1. Основные понятия и определения. Электрический ток, напряжение, мощность и энергия. Пассивные и активные элементы электрической цепи.
Введение. Краткая историческая справка. Развитие энергетики и электротехники. Состояние и перспективы развития. Современное состояние вопроса. Основные понятия и определения.
Электрическая цепь. Основные элементы электрической цепи. Источники и приемники электрической энергии. Идеализированные элементы электрической цепи.
Элементы электрической цепи делятся на активные и пассивные. К активным относятся элементы, генерирующие электрическую энергию. К пассивным элементам относятся элементы, в которых рассеивается или накапливается энергия. К активным элементам относятся источники энергии. К пассивным элементам относятся резисторы, индуктивные катушки, конденсаторы, трансформаторы.
Электрический ток , напряжение и мощность. Электрический ток в проводниках представляет собой направленное упорядоченное движение электрических зарядов. Под силой тока i понимают количество электрического заряда /\ q, прошедшего через поперечное сечение проводника /\S в единицу времени, т.е. ток представляет собой скорость изменения заряда во времени:
, ,
где q суммарный заряд. Положительное направление тока выбирается произвольно. Переменный ток, постоянный ток.
Напряжением между двумя точками электрической цепи, называют количество энергии, затраченное на перемещение единицы положительного заряда из одной точки в другую:
, , где u= мгновенное значение напряжения, W – энергия электрического поля.
Напряжение – скалярная, алгебраическая величина. Положительное направление напряжения выбирается произвольно.
Напряжение между двумя точками электрической цепи или электрического поля, равно работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда из одной точки в другую:
где – вектор направления интегрирования по контуру, Е-напряженность электрического поля.
Разность потенциалов. Потенциал. Электродвижущая сила.
Энергия, затраченная не перемещение единичного положительного заряда q от точки 1 к точке 2 с напряжением u к моменту времени t:
где p мгновенная мощность. Если u=U, i=I, то мощность называется активной мощностью. Мощность величина алгебраическая.
Пассивные и активные элементы. Резистивный элемент – пассивный, идеализированный элемент электрической цепи, в котором происходит необратимый процесс преобразования электрической энергии в тепло или в другой вид энергии. Электрическое сопротивление. Основное уравнение, связывающее напряжение и ток определяется законом Ома:
где R – электрическое сопротивление, G – электрическая проводимость. Мощность в R- элементе не принимает отрицательных значений: Энергия, поступающая в сопротивление :
Емкостной элемент- пассивный, идеализированный элемент электрической цепи, который обладает свойством накапливания энергии электрического поля. Электрический конденсатор. Емкость конденсатора. Заряд на обкладках конденсатора: где q - заряд, C- емкость электрического конденсатора.
Ток в емкостном элементе: Если u=U, т.е. приложено постоянное напряжение то I=0,емкостной элемент по свойствам эквивалентен разрыву цепи. Напряжение на конденсаторе:
где u(0)начальное напряжение конденсатора, т.е. при t=0, учитывает все процессы до нуля.
Мощность электрических колебаний в емкостном элементе:
Мощность алгебраическая величина. Энергия, запасенная в конденсаторе:
энергия отрицательных значений не принимает.
Индуктивный элемент- пассивный, идеализированный элемент электрической цепи, который обладает свойствам накапливание энергии магнитного поля. Катушка индуктивности. Основной параметр индуктивного элемента. Связь между током и напряжением устанавливается на основе закона электромагнитной индукции:
.
Если ток i=I, т.е. ток постоянный, то напряжение равно нулю, это равносильно короткому замыканию выводов индуктивного элемента U=0.
Напряжение на индуктивном элементе определяется скоростью изменения тока.
Ток равен: - начальный ток, определяется в момент t=0, учитывает все процессы до нуля.
Мощность колебаний в индуктивном элементе:
Мощность является величиной алгебраической.
Энергия, запасенная в индуктивности:
Активные элементы. Источник напряжение – активный идеализированный элемент электрической цепи с двумя зажимами, напряжение на которых на зависит от величины тока протекающего через него. Источник напряжения полностью характеризуется задающимся напряжением u или электродвижущей силой. Напряжение на зажимах u=e. Внутреннее сопротивление идеального источника напряжения равно нулю. Напряжение на зажимах реального источника зависит от тока протекающего через него: u=e-ir. r-внутренне сопротивление источника.
Источник тока – идеализированный двухполюсный элемент электрической цепи, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах. Источник тока характеризуется полностью своим задающим током. Внутренняя проводимость такого источника равна нулю, а сопротивление r=∞. У реального источника тока ток зависит от напряжения на его зажимах: i=j-ug.
Вопросы для самоконтроля.
Вольтамперные характеристики идеального и реального источника напряжения и тока.
Чему равно внутреннее сопротивление и внутренняя проводимость идеального источника напряжения?
Чему равно внутреннее сопротивление и внутренняя проводимость идеального тока?
Чем отличается между собой идеальный источник напряжения и идеальный источник тока?