lek_ee_ruch_01 (554215)
Текст из файла
ЛЕКЦИИ ПО КУРСУ «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»Для групп 221-223 часть 1. Лектор: Ручьев М.К.Литература:[1] Кузнецов Ю.В. – «Основы анализа линейных цепей. Временной анализ»МАИ 1998 г.[2] Кузнецов Ю.В. – “Основы анализа линейных цепей. Частотный анализ”МАИ 1998 г.[3] Кузнецов Ю.В. – “Линейные радиотехнические цепи и сигналы. Сборник упражнений и задач.”МАИ 1994 г.[4] Попов В.П. – “Основы теории цепей”Любое издание[5] Латышев В.В. – “Переходные процессы в линейных цепях”МАИ 1992 г.[6] Гоноровский И.С.
– “Радиотехнические цепи и сигналы”М.: Радио и связь,1986.[7] Гоноровский И.С., Демин М.П. – “Радиотехнические цепи и сигналы”М.: Радио и связь,1994.ЛЕКЦИЯ №1••••Основные элементы электрических цепей ([1] - стр. 3-9).1. Цели курса:Изучение методов анализа сигналов и цепей;Изучение методов синтеза сигналов и цепей;Изучение принципов неискаженной передачи информации и уменьшения ее потерь;Изучение методов описания свойств сигналов и цепей2. Основные понятия.♦ Электрическая цепь – совокупность взаимосвязанных элементов, предназначенных дляобработки сигналов, физическими носителями которых являются ток и напряжение.Источником энергии для передачи сигналов является электрическая энергия.♦ Сигнал – физический процесс или явление, несущее информацию о каком-либо событии илипередающее команду управления.3. Принципиальная схема электрической цепи.♦ Принципиальная схема – условно-графическое изображение соединения реальных элементовв электрическую цепь.
(Рис. 1)Рис.1.1. Пример принципиальной схемы.♦ Пассивные элементы – элементы, преобразующие энергию, но не являющиеся ееисточником. К пассивным элементам относятся: R – резистор [R1] L – катушка индуктивности [L1] C – конденсатор (емкость) [C1;C2]♦♦♦♦Активные элементы – элементы, являющиеся источниками энергии:Е – источник напряжения [E] Стрелкапоказывает направление напряженияI – источник тока [I] Стрелка (>>) показывает направление токаУзлы – точки соединения элементов [1;2;3]Ветви – соединения между узлами [1-2;2-3;…]Контур – несколько ветвей, обеспечивающих замкнутый обход [ER1C2;ER1L1I;EC1C2;…]Разность потенциалов9φ1I1R1φ2Для каждой ветви вводят ток ветви и напряжениена ее концах (разность потенциалов см. Рис.
1.2)φ1 >φ2; U1= φ1 -φ2U1Рис 1.29 Если ток и напряжение – постоянны, то занаправление тока принимается направление движения положительных зарядов от “+” к ”-”,а за направление напряжения – направление от большего потенциала к меньшему.9 Если ток и напряжение – переменны, то направление стрелки тока и напряжения условны.Условные положительные направления от времени не зависят.4. Пассивные элементы.♦ Резистор – Поглощает электрическуюэнергию, преобразует ее в тепло. Для резисторавыполняется закон ОмаR1Рис 1.3 Условное обозначениерезистора.9U ( t ) = R ⋅ i( t ) ⇒ R =U( t )I( t )⎡B⎤⎢⎣ A ⎥⎦ = [Oм]При любой форме тока форма напряжения повторяет форму тока с точностью постоянногокоэффициента (см. рис.
1.4.).U(t)i(t)tОсновной параметр резистора – сопротивление R, единицаизмерения Ом [Ом] или проводимость G =1, единицаRизменения Сименс.tРис.1.4. Связь между током и напряжением на резисторе.C1Рис. 1.5 Условное обозначениеконденсатора.♦Конденсатор – элемент, накапливающий энергиюэлектрического поля. Заряд, накапливаясь на этомэлементе, вызывает появление на нем напряжения.Q(t ) = C ⋅ U (t )dU c (t )dQ(t )=C⋅I c (t ) =dtdtQ( t ) ⎡ K ⎤C== [Ф ]U ( t ) ⎢⎣ B ⎥⎦t1U c ( t ) = ∫ i c ( х )dxC −∞Uс(t)iс(t)Основной параметр конденсатора – емкость С,единица измерения - Фарада [Ф].tНа рисункеI1 S1S2-I2S1 + S2 = 0.tРис.1.6.
Связь между током и напряжением на конденсаторе.9В отличие от резистора напряжение на конденсаторе в данный момент времени tопределяется не только величиной тока в этот же момент времени, а всем током, которыйпротекал через этот конденсатор раньше, заряжая или разряжая его.
Ток в свою очередьзависит от скорости изменения напряжения, т.е. конденсатор – реактивный элемент.♦L1Рис 1.7 Условное обозначениеиндуктивности.Катушка индуктивности – накапливает энергиюмагнитного поля. Ток, протекая по виткам катушки,создает магнитное поле. Характеристикойиндуктивности является связь междупотокосцеплением ϕ ( t ) и током i (t ) , протекающимчерез этот элемент.ϕ (t ) = L ⋅ i (t )L=ϕ ( t ) ⎡ Вебер ⎤I ( t ) ⎢⎣А⎥⎦ = [Гн]При изменении тока в катушке индуктивности линейно изменяется потокосцепление и позакону Ленца возникает ЭДС самоиндукции, направленная против изменения тока:ЭДС = −dϕ (t )di (t )= −LdtdtДля прохождения тока через индуктивность на ее концах должно быть напряжение равное помодулю и противоположное по знаку ЭДС самоиндукции.di (t )U (t ) = − ЭДС = Ldt9ti (t ) =1U ( x)dxL −∫∞Индуктивность так же как конденсатор является реактивным элементом, т.е. мгновенноеизменение напряжения, не приводит к мгновенному изменению тока.9 Ток, протекающий через индуктивность, зависит от напряжения, которое действовалораньше.
Если сравнить формулы, связывающие напряжение и ток катушки индуктивности иконденсатора, то они обладают дуальностью, то есть, если С заменить на L, а U на I, тополучим формулы для индуктивности и наоборот.iL(t)Основной параметр катушки индуктивности –индуктивность L, единица измерения – Генри [Гн].UL(t)tНа рисункеU1U2S1S2S1 + S2 + S3 = 0S3tРис.1.8 Связь между током и напряжением на катушке индуктивности.5. Проводник как реактивный элементМежду двумя параллельными проводами образуется паразитная ёмкость, а изогнутый проводобразует паразитную индуктивность.
По изменению электрического поля в ёмкости имагнитного в индуктивности можно судить об информации, передаваемой по цепи. Поэтому дляпредотвращения потери информации необходима защита – экранирование этих элементов.Контрольные вопросы к лекции №11.
Дайте определение электрической цепи.2. Дайте определение сигналу3. Перечислите известные вам пассивные и активные элементы цепи4. Сколько контуров, узлов и ветвей может содержать электрическая цепь,состоящая из четырех элементов?5. Запишите формулы, устанавливающие связь между током и напряжением нарезисторе. Дайте физическую интерпретацию этим формулам.6. Запишите формулы, устанавливающие связь между током и напряжением наконденсаторе.
Дайте физическую интерпретацию этим формулам.7. Запишите формулы, устанавливающие связь между током и напряжением накатушке индуктивности. Дайте физическую интерпретацию этим формулам.8. Какие элементы называются реактивными? Назовите эти элементы.9. Какие величины называются дуальными? Поясните смысл этого термина.10. Почему проводник можно считать реактивным элементом и как этоучитывать при проектировании электрических цепей?Типовые задачи к экзамену1. Определите ток, протекающий через емкость С, если напряжение на нейменяется по закону u(t)=U. Sinω0t.1(t).2. Определите напряжение на индуктивности L, если ток, протекающийчерез нее, меняется по закону i(t)=I.
Cosω0t.1(t)..
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
