МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
________________________________________________________________
В.И. Кривенцев
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к изучению дисциплины
«ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ»
для студентов II курса
специальности 201300
заочного обучения
Москва - 2002
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
_______________________________________________________________
Кафедра электротехники и авиационного электрооборудования
В.И. Кривенцев
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к изучению дисциплины
«ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ»
для студентов II курса
специальности 201300
заочного обучения
Москва - 2002
ББК 621.30
С19
Кривенцев В.И.
Методические указания к изучению дисциплины «Теоретические основы электротехники» для студентов II курса специальности 201300 заочного обучения -М.: МГТУ ГА 2002 - 15 с.
Данные методические указания издаются в соответствии с учебной программой для студентов II курса специальности 201300 заочного обучения.
Рассмотрены и одобрены на заседаниях кафедры ЭТ и АЭО 2002 г. и методической комиссии факультета 2002 г.
1. УЧЕБНЫЙ ПЛАН ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина ТОЭ изучается на II курсе.
Семестр III и IV
Распределение учебных часов.
Объем в часах работы с преподавателем:
Всего часов : 22 часа
ЛК - 10
ЛР - 12
Экзамен
Курсовая работа выполняется самостоятельно.
2. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ ТОЭ
2.1. Цель преподавания дисциплины ТОЭ
Цель дисциплины ТОЭ - дать студентам знания по теории электрических и магнитных цепей постоянного и переменного тока в установившихся и переходных режимах, привить навыки по проведению экспериментальных исследований и использованию методов расчета электрических цепей, заложить основы понимания электромагнитных явлений, наблюдаемых в процессе эксплуатации транспортного радиооборудования.
«Теоретические основы электротехники» для радиоспециалистов являются базовой общетехнической (общепрофессиональной) дисциплиной, формирующей их электротехническое образование.
Дисциплина основывается на знании студентами «Высшей математики» и «Физики». Знания в области «Теоретических основ электротехники» предопределяют уровень подготовки инженера в дисциплинах «Электроника», «Схемотехника», «Системы автоматического управления», «Радиотехнические цепи и сигналы», «Электродинамика и устройства СВЧ» и др., а также в таких специальных дисциплинах как «Электроприборное оборудование л.а.» и «Энергосиловое оборудование аэропортов» и др.
2.2. Задачи изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен
знать :
-методы анализа установившихся режимов в электрических цепях постоянного тока и магнитных цепях ;
-методы анализа установившихся режимов в электрических цепях переменного синусоидального и несинусоидального тока ;
-методы анализа переходных процессов в линейных электрических цепях ;
-методы анализа цепей с распределенными параметрами.
уметь :
-производить расчет установившегося режима в линейных и нелинейных электрических цепях ;
-производить расчет переходного процесса в линейных электрических цепях ;
-использовать современные прикладные программы для расчета и моделирования электрических цепей.
иметь представления :
-о переходных процессах с распределенными параметрами ;
-о цифровых (дискретных) цепях ;
-о синтезе цепей.
2.3. Перечень дисциплин и разделов, усвоение которых необходимо
студентам для изучения курса ТОЭ.
Математика :
-Векторная и линейная алгебра.
-Дифференциальное исчисление.
-Интегральное исчисление.
-Ряды Фурье. Преобразование Фурье.
-Преобразование Лапласа.
Физика :
-Электромагнитные свойства вещества.
-Электромагнитные волны. Электропроводность.
Информатика :
-Составление алгоритмов.
-Навыки использования прикладных программ на персональном компьютере.
3. ЛИТЕРАТУРА
Основная литература
1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники ч. I и II- М.: Высшая школа , 1984 (1978).
2. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. - Л.: Энергия, 1981.
Дополнительная литература.
3. Шебес М.Р. Теория линейных электрических цепей в упражнениях и задачах.- М.: Высшая школа, 1982.
4. Сборник задач по ТОЭ. /Под редакцией Бессонова Л.А.- М.: Высшая школа, 1989.
5. Кривенцев В.И. Авиационная электротехника. Вып.1,2,3- М.: МИИГА, 1984,1986.
6. Кривенцев В.И. Бортовые электрические сети и цепи многофазного гармо-нического тока. Четырехполюсники и сигнальные графы -М.: МИИГА, 1987.
7. Кривенцев В.И. Анализ переходных процессов операторным методом. Расчет на ЭВМ.- М.: МИИГА, 1989.
8. Кривенцев В.И. Авиационная электротехника - М.: МИИГА, 1990,1991.
9. Кривенцев В.И., Артеменко Ю.П. Лабораторный практикум по ТОЭ ч. I, ч. II, ч . III- М.: МИИГА, 1991,1992,1993.
4. ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ТОЭ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ РАЗДЕЛОВ ПРОГРАММЫ
РАЗДЕЛ 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Основные понятия, используемые в электрических цепях: ток, потенциал, напряжение - определения, единицы измерения. Основные элементы. Элемен-ты электрических цепей и их вольт-амперные характеристики, пассивные и ак-тивные элементы: сопротивление резистора, источники э.д.с. и тока. Законы Ома , Кирхгофа. Расчет цепей по законам Кирхгофа. Электрическая мощность. Закон Джоуля -Ленца. Условия отдачи в цепь максимальной мощности.
Расчет цепей методом контурных токов и узловых потенциалов. Принцип и метод наложения в линейных цепях. Теорема взаимности. Преобразование цепей: последовательное, параллельное соединение резисторов. Соединение их звездой и треугольником и их взаимное преобразование. Теорема об эквива-лентном источнике электрической энергии. Топология цепей. Матричная фор-ма записи уравнений цепи. Линейные электрические цепи, содержащие кон-денсаторы. Нелинейные цепи постоянного тока. Примеры нелинейных элемен-тов и их вольт-амперных характеристик. Метод линеаризации ВАХ. Графоана-литический метод анализа нелинейных цепей. Преобразование ВАХ при по-следовательном и параллельном соединении нелинейных элементов. Метод зеркальных отображений. Магнитные цепи. Напряженность и индукция маг-нитного поля. Единицы измерения. Магнитные свойства вещества, кривая на-магничивания ферромагнитных материалов. Магнитный поток и магнитное на-пряжение. Магнито-движущая сила (м.д.с.) Законы для магнитных цепей. Ана-логия магнитных и электрических цепей. Методы анализа магнитных цепей.
Методические указания к изучению раздела 1
Литература :[ I ] с. 5...42, [ 3 ] с. 8...67, [ I ] с. 330...345 и с. 345...367,
[ 4 ] с. 380...399 и с. 406...407.
Основные вопросы раздела: основные понятия, характеристики линейных и нелинейных резисторов их вольт-амперные характеристики (ВАХ). Закон Ома для резистора и для участка цепи с двумя элементами пассивным и активным. Законы Кирхгофа и его формы выражения. Мощность и баланс мощностей, методы расчета цепей по законам Кирхгофа, методы контурных токов, наложения и узловых потенциалов. Основы преобразования линейных цепей: способы соединения резисторов, метод двух узлов, преобразование треугольника резисторов в звезду и обратное преобразование. Метод эквивалентного источника электрической энергии.
Следует уделить внимание решению задач по всем изучаемым методам анализа цепей.
По нелинейным цепям: значения ВАХ нелинейных цепей в целях применения их к анализу цепей.
По теме магнитных цепей: свойства ферромагнитных сред, их характеристики, единицы измерения магнитных величин, методы анализа магнитных цепей по законам Ома и Кирхгофа на основе принципа аналогии нелинейных электрических и магнитных цепей. Цепи с постоянными магнитами. Примеры применения магнитных цепей с постоянными магнитами в авиационной технике.
Вопросы по разделу 1
1. Сформулируйте закон Ома для резистора и для участка цепи, содержащей резистор и активный элемент источника э.д.с. и тока.
2. Сформулируйте закон Кирхгофа первый и второй ( две формы). Порядок расчета цепей по законам Кирхгофа.
3. Составьте уравнения по методам контурных токов наложения и узловых потенциалов.
4. Особенности составления уравнений по методам контурных токов и узловых потенциалов с источниками токов.
5. Получите формулу по методу двух узлов.
6. Правила расчета эквивалентного сопротивления при соединении резисторов последовательным, параллельным и смешанным способами.
7. Каково условие отдачи максимальной мощности от источника электрической энергии.
8. Определение параметров эквивалентного источника электрической энергии, исходя из метода холостого хода и короткого замыкания.
9. Что такое статическое и дифференциальное сопротивление.
10. Способ линеаризации ВАХ НЭ и в каком случае он применим.
11. Построение результирующих ВАХ НЦ при последовательном, параллельном и смешанном соединении НЭ в цепи.
12. Преобразование НЭ и активного элемента в одно эквивалентное соединение.
13. Связь между индукцией и напряженностью магнитного поля.
14. Магнитная проницаемость среды.
15. Описать магнитное поле, создаваемое линейным проводником с током и тором.
16. Изобразите петлю гистерезиса для ферромагнитного материала, отметьте начальную и основную кривые намагничивания, восходящую и нисходящую ветви петли, остаточную индукцию и коэрцетивную силу.
17. Спинка петли гистерезиса, частный цикл и прямая возврата на примере петли магнитотвердого материала.
18. Что такое магнитное напряжение, магнитный поток и магнитное сопротивление ?
19. В чем состоит аналогия между магнитной и электрической цепями?
20. Сформулируйте законы Кирхгофа для магнитных цепей.
21. Как определить магнитный поток в простой и разветвленной магнитной цепи при заданных МДС и свойствах материала магнитных сердечников ?