Бакалов В.П. Основы теории цепей (3-е издание, 2007).pdf (Бакалов В.П. Основы теории цепей (3-е издание, 2007)), страница 2

ßêîáè(1838 ã.), ïðåäëîæèâøåãî èñïîëüçîâàòü ýëåêòðè÷åñêèé òîê äëÿ íàíåñåíèÿ ðàçëè÷íûõ ìåòàëëè÷åñêèõ ïîêðûòèé. Ýëåêòðîýíåðãèþ ñòàëè èñïîëüçîâàòü ïðè ïîëó÷åíèè àëþìèíèÿ, ìåäè, öèíêà, äëÿ ðåçêèè ñâàðêè ìåòàëëîâ, óïðî÷åíèÿ äåòàëåé è â äðóãèõ òåõíîëîãè÷åñêèõïðîöåññàõ; íà÷èíàåòñÿ ïðèìåíåíèå ýëåêòðîýíåðãèè íà òðàíñïîðòå.Áîëüøîå çíà÷åíèå äëÿ ðàçâèòèÿ ýëåêòðîòåõíèêè èìåëè èçîáðåòåíèÿðóññêîãî èíæåíåðà Ì.Î. Äîëèâî-Äîáðîâîëüñêîãî, ðàçðàáîòàâøåãîê êîíöó 90-õ ãã.

ðÿä ïðîìûøëåííûõ êîíñòðóêöèé òðåõôàçíûõ àñèíõðîííûõ äâèãàòåëåé, òðàíñôîðìàòîðîâ è ïîñòðîèâøåãî òðåõôàçíóþëèíèþ ýëåêòðîïåðåäà÷è Ëàóôåí—Ôðàíêôóðò äëèíîé 175 êì, ïîëîæèâøåé íà÷àëî ñîâðåìåííîìó ðàçâèòèþ ýëåêòðîòåõíèêè.Ïîäëèííóþ ðåâîëþöèþ â ýëåêòðîñâÿçè ïðîèçâåë Ï.Ë. Øèëëèíã(1786—1837) â 1832 ã. â Ðîññèè, êîòîðûé ïîñòðîèë ïåðâûé â ìèðåýëåêòðîìàãíèòíûé òåëåãðàô è îñóùåñòâèë ñâÿçü ìåæäó Çèìíèìäâîðöîì è Ìèíèñòåðñòâîì ïóòåé ñîîáùåíèé. Äàëüíåéøåå ðàçâèòèåýòà èäåÿ ïîëó÷èëà â 1835 ã., êîãäà àìåðèêàíöåì Ñ. Ìîðçå (1791—1872) áûë ðàçðàáîòàí ñïåöèàëüíûé àëôàâèò è ñîçäàíà ìîäåëü òåëåãðàôà â Íüþ-Éîðêñêîì óíèâåðñèòåòå. Ýòî áûëè ïåðâûå ïðàêòè÷åñêèå ïðèìåíåíèÿ íàóêè îá ýëåêòðè÷åñòâå â ýëåêòðîñâÿçè. À óæå â1866 ã. âñòóïèëî â ñòðîé ïåðâîå âåëè÷àéøåå ñîîðóæåíèå òîãî âðåìåíè – ëèíèÿ òðàíñàòëàíòè÷åñêîé êàáåëüíîé ñâÿçè ìåæäó Åâðîïîéè Àìåðèêîé.

Ê 1870 ã. â Ðîññèè áûëî ñîçäàíî ñâûøå 700 òåëåãðàôíûõ ñòàíöèé è ââåäåíà â ýêñïëóàòàöèþ 91 òûñ. êì òåëåãðàôíûõ ëèíèé, â òîì ÷èñëå ëèíèÿ Ìîñêâà—Âëàäèâîñòîê ïðîòÿæåííîñòüþ 12 òûñ. êì.Êà÷åñòâåííî íîâûé ýòàï â ðàçâèòèè ýëåêòðîñâÿçè âîçíèê ïîñëåèçîáðåòåíèÿ â 1876 ã. À. Áåëëîì òåëåôîíà. Ñóùåñòâåííûé âêëàä âðàçâèòèå òåëåôîííîé ñâÿçè âíåñ ðóññêèé ôèçèê Ë.Ì. Ãîëóáèöêèé,â 1882—1883 ã. áûëè ïîñòðîåíû ïåðâûå òåëåôîííûå ñòàíöèè âÌîñêâå è Ñ.-Ïåòåðáóðãå.Îñîáåííî âàæíîå çíà÷åíèå èìåëî èçîáðåòåíèå À.Ñ.

Ïîïîâûì(1895) ðàäèî, îòêðûâøåå íîâóþ ñòðàíèöó â ðàçâèòèè íàó÷íî-òåõíè÷åñêîãî ïðîãðåññà. Çíà÷èòåëüíóþ ðîëü â ïðàêòè÷åñêîé ðåàëèçàöèè ðàäèî â òåëåãðàôèè ñûãðàë èòàëüÿíñêèé ðàäèîòåõíèê èïðåäïðèíèìàòåëü Ã. Ìàðêîíè (1874—1937).Îòêðûòèå ðàäèî ïðèâåëî ê ðîæäåíèþ ðàäèîòåõíèêè êàê îáëàñòèíàóêè è òåõíèêè, çàíèìàþùåéñÿ âîïðîñàìè èçó÷åíèÿ è ïðèìåíåíèÿýëåêòðîìàãíèòíûõ êîëåáàíèé è âîëí ðàäèîäèàïàçîíîâ äëÿ ïåðåäà7÷è èíôîðìàöèè – â ðàäèîñâÿçè, ðàäèîâåùàíèè è òåëåâèäåíèè âðàäèîëîêàöèè è ðàäèîíàâèãàöèè, â ðàäèîòåëåìåòðèè è ðàäèîóïðàâëåíèè, ïðè êîíòðîëå çà ðàçëè÷íûìè òåõíîëîãè÷åñêèìè ïðîöåññàìè è ìåõàíèçìàìè, â íàó÷íûõ èññëåäîâàíèÿõ è äð. XX â.

íà÷èíàåòñÿ áóðíîå ðàçâèòèå ýëåêòðîíèêè – îáøèðíîéîáëàñòè íàóêè, òåõíèêè è ïðîèçâîäñòâà, îõâàòûâàþùåé èññëåäîâàíèå è ðàçðàáîòêó ýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ è ïðèíöèïîâ èõ èñïîëüçîâàíèÿ, â ÷àñòíîñòè, â ýëåêòðîñâÿçè.  èñòîðèè ðàçâèòèÿ ýëåêòðîíèêè ìîæíî âûäåëèòü ÷åòûðå îñíîâíûõ ýòàïà: ýëåêòðîííûõ ëàìï,òðàíçèñòîðîâ, èíòåãðàëüíûõ ñõåì è ôóíêöèîíàëüíûõ óñòðîéñòâ.Ïåðâûé ýòàï íà÷àëñÿ â 1904 ã., êîãäà àíãëèéñêèì ó÷åíûìÄ.À.

Ôëåìèíãîì áûëà èçãîòîâëåíà ïåðâàÿ ýëåêòðîííàÿ ëàìïà –äèîä. Ïðîòîòèïîì ýëåêòðîííîé ëàìïû ÿâèëàñü ëàìïà íàêàëèâàíèÿ,ñîçäàííàÿ ðóññêèì ýëåêòðîòåõíèêîì À. Í. Ëîäûãèíûì â 1872 ã. Â1907 ã. áûëà ïðåäëîæåíà ýëåêòðîííàÿ ëàìïà ñ óïðàâëÿþùèì ýëåêòðîäîì – òðèîä, ñïîñîáíàÿ óñèëèâàòü è ãåíåðèðîâàòü ýëåêòðè÷åñêèåñèãíàëû.  ïîñëåäóþùèå ãîäû, íàðÿäó ñ ñîâåðøåíñòâîâàíèåì ýëåêòðîííûõ ëàìï, ðàçðàáàòûâàëèñü è äðóãèå ýëåêòðîííûå ïðèáîðû:ýëåêòðîííî-ëó÷åâûå, èîííûå, ôîòîýëåêòðîííûå.Íà÷àëî âòîðîãî ýòàïà ðàçâèòèÿ ýëåêòðîíèêè ñâÿçàíî ñ îòêðûòèåì â êîíöå 1947 ã.

àìåðèêàíñêèìè ó÷åíûìè Ó. Áðàòòåéíîì,Äæ. Áàðäèíûì è Ó. Øîòêè òðàíçèñòîðíîãî ýôôåêòà.  1948 ã.áûëè èçãîòîâëåíû ïåðâûå ïðîìûøëåííûå îáðàçöû áèïîëÿðíûõòðàíçèñòîðîâ, à â 1952 ã. – ïîëåâûå òðàíçèñòîðû.  òðàíçèñòîðàõáûëè ðåàëèçîâàíû èäåè, êîòîðûå âïåðâûå áûëè ñôîðìóëèðîâàíûðóññêèì ó÷åíûì Î.Â. Ëîñåâûì â 1922 ã.Íåïðåðûâíîå ðàñøèðåíèå ôóíêöèé ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðû èåå óñëîæíåíèå ïðèâåëè â 1958 ã. ê íà÷àëó òðåòüåãî ýòàïà – âîçíèêíîâåíèþ ìèêðîýëåêòðîíèêè.  íàñòîÿùåå âðåìÿ ðàçðàáîòàíû5ñâåðõáîëüøèå èíòåãðàëüíûå ñõåìû (ÁÈÑ), ñîäåðæàùèå áîëåå 10ýëåìåíòîâ. Îäíàêî ñåé÷àñ óæå ñòàíîâèòñÿ ÿñíûì, ÷òî óâåëè÷åíèåñòåïåíè èíòåãðàöèè íå ìîæåò áûòü áåñïðåäåëüíûì.Íàó÷íî-òåõíè÷åñêîå íàïðàâëåíèå, ñâÿçàííîå ñ îòêàçîì îò êîìïîíåíòíîé ñòðóêòóðû ìèêðîýëåêòðîííûõ èçäåëèé è îñíîâàííîå íàèñïîëüçîâàíèè îáúåìíûõ ýôôåêòîâ â òâåðäîì òåëå, ÿâëÿåòñÿ íà÷àëîì ÷åòâåðòîãî ýòàïà ðàçâèòèÿ ýëåêòðîíèêè, ïîëó÷èâøåãî íàçâàíèå ôóíêöèîíàëüíîé ìèêðîýëåêòðîíèêè.Êðóïíûé âêëàä â ðàçâèòèå ýëåêòðîòåõíèêè, ðàäèîòåõíèêè èýëåêòðîíèêè âíåñëè ðóññêèå ó÷åíûå.

Ôóíäàìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ â îáëàñòè ôèçèêè è òåõíîëîãèè ýëåêòðîííûõ è ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ âûïîëíèëè Ì.À. Áîí÷-Áðóåâè÷, Ë.È. Ìàíäåëüøòàì, À.Ô. Èîôôå, Ñ.È. Âàâèëîâ, À.À. ×åðíûøåâ; ïî ïðîáëåìàìâîçáóæäåíèÿ è ïðåîáðàçîâàíèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ êîëåáàíèé, ðàñïðîñòðàíåíèÿ è ïðèåìà ðàäèîâîëí – Á.À. Ââåäåíñêèé, Â.Î.

Êàëìûêîâ, Ì.Â. Øóëåéêèí, À.À. Ðàñïëåòèí è äð.Ñîâðåìåííûå ñèñòåìû è ñåòè ñâÿçè ÿâëÿþòñÿ ñëîæíåéøèìè òåõíè÷åñêèìè ñîîðóæåíèÿìè, ñêîíöåíòðèðîâàâøèìè âñå ñàìûå ïî8ñëåäíèå äîñòèæåíèÿ íàó÷íî-òåõíè÷åñêîé ðåâîëþöèè â îáëàñòè ðàäèîòåõíèêè, ýëåêòðîíèêè è âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè.  ïîñëåäíååâðåìÿ ðàçðàáîòàíû è ýêñïëóàòèðóþòñÿ â ðÿäå ñòðàí ìèðà ðàçíîîáðàçíûå ôåäåðàëüíûå è ìåæäóíàðîäíûå òåëåêîììóíèêàöèîííûå ñåòè, îñíàùåííûå öèôðîâûìè àâòîìàòè÷åñêèìè êîììóòàöèîííûìèñòàíöèÿìè, öèôðîâûìè ñèñòåìàìè ïåðåäà÷è, âîëîêîííî-îïòè÷åñêèìè ëèíèÿìè ñâÿçè, ñïóòíèêîâûìè ñèñòåìàìè ñâÿçè è äð. Ðîññèè ðàçðàáîòàíà ãîñóäàðñòâåííàÿ êîíöåïöèÿ â îáëàñòè ñâÿçè, ïðåäóñìàòðèâàþùàÿ ïîñòðîåíèå ïîäîáíîé òåëåêîììóíèêàöèîííîéñåòè îáùåãî ïîëüçîâàíèÿ (TCP). Íà áàçå TCP áóäóò ñîçäàíû èíòåëëåêòóàëüíûå ñåòè Ðîññèè (ÈÑÐ), êîòîðûå äîëæíû ïðåäîñòàâëÿòüàáîíåíòàì øèðîêèé êðóã ðàçëè÷íûõ óñëóã; ðîññèéñêàÿ ñåòü ïåðåäà÷èäàííûõ (ÐÑÏÄ); öèôðîâàÿ ñåòü ñâÿçè ñ èíòåãðàöèåé ñëóæá (ÖÑÈÑ)(ìíîãîôóíêöèîíàëüíûé òåëåôîí, ôàêñ, òåëåêñ, âèäåîòåêñ è äð.); ñîòîâûå ìîáèëüíûå è ïåðñîíàëüíûå ñåòè ñâÿçè (ÑÌÏÑ), øèðîêîïîëîñíûå öèôðîâûå ñåòè ñ èíòåãðàöèåé óñëóã è äð.Ñîçäàíèå è ýêñïëóàòàöèÿ ïîäîáíûõ ñåòåé ïîòðåáóåò ïîäãîòîâêèêà÷åñòâåííî íîâûõ ñïåöèàëèñòîâ.

Ñðåäè äèñöèïëèí, ñîñòàâëÿþùèõîñíîâó áàçîâîé ïîäãîòîâêè ñïåöèàëèñòîâ â îáëàñòè ñâÿçè, âàæíåéøåå ìåñòî îòâîäèòñÿ êóðñó «Îñíîâû òåîðèè öåïåé» (ÎÒÖ). Îäíèìèç îñíîâîïîëîæíèêîâ êóðñà áûë äîêòîð òåõíè÷åñêèõ íàóê, ïðîôåññîð À.Ô. Áåëåöêèé, âíåñøèé áîëüøîé âêëàä â åå ñòàíîâëåíèå êàêñàìîñòîÿòåëüíîé äèñöèïëèíû.Ñîäåðæàíèå ýòîé äèñöèïëèíû ñîñòàâëÿþò çàäà÷è àíàëèçà è ñèíòåçà ëèíåéíûõ è íåëèíåéíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåé, èçó÷åíèå êàê ñêà÷åñòâåííîé, òàê è êîëè÷åñòâåííîé ñòîðîíû óñòàíîâèâøèõñÿ è ïåðåõîäíûõ ïðîöåññîâ, ïðîòåêàþùèõ â ðàçëè÷íûõ ýëåêòðîííûõ ïðèáîðàõ è óñòðîéñòâàõ.

ÎÒÖ áàçèðóåòñÿ íà êóðñàõ ìàòåìàòèêè, ôèçèêè, òåõíè÷åñêîé ýëåêòðîíèêè, âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè è ÿâëÿåòñÿ áàçîâûì äëÿ èçó÷åíèÿ ïîñëåäóþùèõ îáùåòåõíè÷åñêèõ è ñïåöèàëüíûõ äèñöèïëèí.Äàííûé ó÷åáíèê ñîîòâåòñòâóåò ïðîãðàììå êóðñà «Îñíîâû òåîðèè öåïåé» ïî ñïåöèàëüíîñòÿì «Ñåòè ñâÿçè è ñèñòåìû êîììóòàöèè»(210406); «Ìíîãîêàíàëüíûå òåëåêîììóíèêàöèîííûå ñèñòåìû»(210404); «Ðàäèîñâÿçü, ðàäèîâåùàíèå è òåëåâèäåíèå» (210405) è ïîíàïðàâëåíèþ áàêàëàâðèàòà è ìàãèñòðàòóðû ïî íàïðàâëåíèþ «Òåëåêîììóíèêàöèè» (210400).

Îí ìîæåò òàêæå èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿñïåöèàëüíîñòåé «Ñðåäñòâà ñâÿçè ñ ïîäâèæíûìè îáúåêòàìè» (210402);«Àóäèîâèçóàëüíàÿ òåõíèêà» (210312); «Ôèçèêà è òåõíèêà îïòè÷åñêîé ñâÿçè» (210401), à òàêæå äðóãèõ ðîäñòâåííûõ ñïåöèàëüíîñòåé.Ïðîô. Â.Ï. Áàêàëîâûì íàïèñàíî ââåäåíèå, ãë. 1—9, 14; ïðîô.Â.Ô. Äìèòðèêîâûì – ãë. 10, 11; ïðîô. Êðóêîì Á.È.

– ãë. 12—13,16—18; ãë. 15 – íàïèñàíà ñîâìåñòíî Â.Ô. Äìèòðèêîâûì èÁ.È. Êðóêîì; ãë. 19 – íàïèñàíà ñîâìåñòíî Áàêàëîâûì Â.Ï. èÊðóêîì Á.È. Îáùåå ðåäàêòèðîâàíèå ó÷åáíèêà âûïîëíèë ïðîô.Â.Ï. Áàêàëîâ.9Ã Ë À  À 1 . ÎÑÍÎÂÍÛÅ ÏÎÍßÒÈß È ÇÀÊÎÍÛÒÅÎÐÈÈ ÝËÅÊÒÐÈ×ÅÑÊÈÕ ÖÅÏÅÉ1.1. Òîê, íàïðÿæåíèå, ìîùíîñòüÏîíÿòèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà è íàïðÿæåíèÿ ÿâëÿþòñÿ îäíèìèèç îñíîâíûõ â òåîðèè ýëåêòðè÷åñêèõ öåïåé. Ýëåêòðè÷åñêèé òîê âïðîâîäÿùåé ñðåäå åñòü óïîðÿäî÷åííîå äâèæåíèå ýëåêòðè÷åñêèõ çàðÿäîâ ïîä âîçäåéñòâèåì ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ (òîê ïðîâîäèìîñòè âìåòàëëàõ, ýëåêòðîëèòàõ, ãàçàõ; òîê ïåðåíîñà â ýëåêòðîâàêóóìíûõïðèáîðàõ è äð.).Êîëè÷åñòâåííî ýëåêòðè÷åñêèé òîê â êàæäûé ìîìåíò âðåìåíèõàðàêòåðèçóåòñÿ ñêàëÿðíîé âåëè÷èíîé i = i (t) – ìãíîâåííûì çíà÷åíèåì òîêà, õàðàêòåðèçóþùèì ñêîðîñòü èçìåíåíèÿ çàðÿäà q âîâðåìåíè:Dq dqi = lim=,(1.1)Dt ®0 Dtdtãäå Dq – ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä, ïðîøåäøèé çà âðåìÿ Dt ÷åðåç ïîïåðå÷íîå ñå÷åíèå ïðîâîäíèêà.

 ñèñòåìå ÑÈ çàðÿä èçìåðÿåòñÿ âêóëîíàõ (Êë), âðåìÿ – â ñåêóíäàõ (ñ), òîê – â àìïåðàõ (À). Âäàëüíåéøåì äëÿ êðàòêîñòè ýëåêòðè÷åñêèå òîêè è íàïðÿæåíèÿ áóäåì ïðîñòî íàçûâàòü òîêàìè è íàïðÿæåíèÿìè. ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèâåäåííûì âûøå îïðåäåëåíèåì ïîíÿòèå«òîê» ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ â äâóõ ñìûñëàõ: òîê êàê ôèçè÷åñêèéïðîöåññ è òîê êàê êîëè÷åñòâåííàÿ õàðàêòåðèñòèêà (âìåñòî «ñèëûòîêà»).Êàê ôóíêöèÿ âðåìåíè òîê i (t) ìîæåò ïðèíèìàòü ïîëîæèòåëüíûåè îòðèöàòåëüíûå çíà÷åíèÿ. Ïðèíÿòî ñ÷èòàòü çíà÷åíèå òîêà i (t) ïîëîæèòåëüíûì, åñëè äâèæåíèå ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííûõ ÷àñòèöñîâïàäàåò ñ çàðàíåå âûáðàííûì íàïðàâëåíèåì îòñ÷åòà òîêà è îòðèöàòåëüíûì – â ïðîòèâíîì ñëó÷àå. Âûáîð íàïðàâëåíèÿ îòñ÷åòà òîêàià)à+uabbÐèñ.

1.110iá)Ýëåêòðè÷åñêàÿöåïüïðîèçâîëåí, ïîëîæèòåëüíîå íàïðàâëåíèå îòñ÷åòà òîêà ïîêàçûâàåòñÿñòðåëêîé (ðèñ. 1.1).Ýëåêòðè÷åñêîå íàïðÿæåíèå ìåæäó äâóìÿ òî÷êàìè ýëåêòðè÷åñêîé öåïè îïðåäåëÿåòñÿ êîëè÷åñòâîì ýíåðãèè, çàòðà÷èâàåìîé íà ïåðåìåùåíèå åäèíè÷íîãî çàðÿäà èç îäíîé òî÷êè â äðóãóþ:DWdW=,Dq ® 0 Dqdqu = lim(1.2)ãäå W – ýíåðãèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ. Åäèíèöà èçìåðåíèÿ íàïðÿæåíèÿ â ñèñòåìå ÑÈ – âîëüò (Â), ýíåðãèè – äæîóëü (Äæ). ïîòåíöèàëüíîì ýëåêòðè÷åñêîì ïîëå íàïðÿæåíèå ìåæäó äâóìÿòî÷êàìè ñîâïàäàåò ïî çíà÷åíèþ ñ ðàçíîñòüþ ïîòåíöèàëîâ ìåæäóíèìè.