Под ред. Ю. А. Бычкова, В. М. Золотницкого, Э. П. Чернышева, А. Н. Белянина, Е. Б. Соловьевой
Сборник задач по основам теоретической электротехники:
Учебное пособие. 1-е изд.
ISBN 1157-3
Год выпуска 2011
Тираж 1500 экз.
Формат 16,5 ´ 23,5 см
Переплет: твердый
Страниц 400
Цена 755,26 руб.
Содержание сборника соответствует программе Министерства образования и науки РФ курса "Теоретические основы электротехники" и включает наборы задач для индивидуальной работы студентов, описание практических занятий, перечень контрольных вопросов и варианты олимпиадных задач. Рассмотрены анализ цепей во временной и частотной облостях, классические и современные приложения, включая анализ дискретных, нелинейных и активных цепей, синтез цепей, а также разнообразные задачи анализа электромагнитных полей.
Учебное пособие предназначено для студентов технических вузов.
Рецензенты:
А. А. Ланнэ — доктор техничеких наук, профессор, зав. кафедрой ЦОС СПбГУТ; А. К. Явленский — доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой электротехники СПбГУАП.
Предисловие
Сборник задач по основам теоретической электротехники обобщает опыт работы кафедры теоретических основ электротехники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» за последние десятилетия. Он позволяет студентам постепенно освоить практическую часть дисциплины «Основы теоретической электротехники», которая является базовой в общеинженерной подготовке во многих технических вузах.
Сборник ориентирован на активное овладение студентами второго и третьего курсов навыками самостоятельной работы, когда опыта рационального и эффективного изучения учебного материала у них еще мало. Вначале осваиваются фундаментальные физические свойства цепей как преобразователей сигналов в более физичной и понятной временной области и только затем — в частотной области. После этого даны классические и современные приложения теории цепей, включая практические расчеты дискретных и активных цепей. Затем изучаются вопросы теории электромагнитного поля.
Сборник состоит из пяти взаимосвязанных частей. Первый раздел содержит индивидуальные тестовые контрольные задачи по теории цепей, а также домашние задания. Сюда включено свыше 2000 задач, что значительно больше, чем во многих известных задачниках. В конце раздела приведены методические указания, рекомендации и примеры.
Второй раздел фактически является изложением материала практических занятий по теории цепей. Хотя этот раздел предназначен в первую очередь для студентов заочного и вечернего обучения, а также студентов-иностранцев (у которых затруднено восприятие материала в аудитории), он безусловно будет полезен и студентам дневного обучения при возникновении локальных трудностей в усвоении материала. По каждой теме излагаются базисные сведения, типовые примеры и минимальные требования к уровню знаний.
Третий раздел содержит наборы типовых проверочных вопросов по теории электрических цепей, которые обычно задают студентам во время экзамена и требуют практически мгновенного правильного ответа.
В четвертом разделе помещены наборы задач повышенной сложности — олимпиадных задач по теории цепей, отражающие многолетний успешный опыт кафедры ТОЭ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» по проведению внутривузовских, открытых, межвузовских, городских и региональных олимпиад. Успехи в олимпиадах, базирующиеся во многом на решении приведенных в этом разделе задач, позволяют выявить талантливую творческую молодежь уже на втором курсе обучения в вузе и привлечь ее к научно-исследовательской работе.
В заключительном, пятом, разделе, полностью подготовленном доцентом А. Н. Беляниным, отражен опыт изложения теории электромагнитного поля, накопленный на кафедре ТОЭ. Здесь приведены разнообразные задачи по теории поля, снабженные подробными методическими указаниями.
Авторы благодарят рецензентов профессора и кафедру теории электрических цепей Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. -Бруевича (заведующий кафедрой — профессор ) за советы и замечания, которые способствовали методическому совершенствованию сборника.
Под ред. Ю. А. Бычкова, В. М. Золотницкого, Э. П. Чернышева, А. Н. Белянина, Е. Б. Соловьевой
Сборник задач по основам теоретической электротехники:
Учебное пособие. 1-е изд.
Оглавление
Предисловие.......... 7
Список используемых сокращений.......... 9
1. Тестовые и контрольные задачи по теории электрических цепей.......... 11
Введение.......... 12
1.1. Основные понятия теории цепей. Анализ резистивных цепей .......... 14
1.2. Расчет переходных процессов во временной области при постоянных и произвольных воздействиях.......... 25
1.3. Анализ цепей при синусоидальных и экспоненциальных воздействиях .......... 31
1.4. Операторный и спектральный методы анализа цепей.......... 50
1.5. Расчет цепей с многополюсными элементами и зависимыми источниками.......... 65
1.6. Расчет дискретных и нелинейных цепей.......... 76
1.7. Указания, типовые примеры и рекомендации к решению задач .......... 80
Задачи к теме 1.1 «Основные понятия теории цепей. Анализ резистивных цепей» .......... 80
Задачи к теме 1.2 «Расчет переходных процессов во временной области при постоянных и произвольных воздействиях» .......... 84
Задачи к теме 1.3 «Анализ цепей при синусоидальных и экспоненциальных воздействиях» .......... 88
Задачи к теме 1.4 «Операторный и спектральный методы анализа цепей» .......... 92
Задачи к теме 1.5 «Расчет цепей с многополюсными элементами и зависимыми источниками» .......
Задачи к теме 1.6 «Расчет дискретных и нелинейных цепей» .......
2. Практикум по теории электрических цепей.......
Введение.......
2.1. Анализ простых резистивных цепей.......
2.1.1. Исходные понятия.......
2.1.2. Примеры типовых задач.......
2.1.3. Заключение.......
2.2. Метод уравнений Кирхгофа.......
2.2.1. Исходные понятия.......
2.2.2. Примеры типовых задач.......
2.2.3. Заключение.......
2.3. Метод пропорциональных величин, метод наложения.......
2.3.1. Исходные понятия.......
2.3.2. Примеры типовых задач.......
2.3.3. Заключение.......
2.4. Методы контурных токов и узловых напряжений.......
2.4.1. Исходные понятия.......
2.4.2. Примеры типовых задач.......
2.4.3. Заключение.......
2.5. Метод эквивалентных источников.......
2.5.1. Исходные понятия.......
2.5.2. Примеры типовых задач.......
2.5.3. Заключение.......
2.6. Вольт-амперные характеристики индуктивного и емкостного элементов цепи.......
2.6.1. Исходные понятия.......
2.6.2. Примеры типовых задач.......
2.6.3. Заключение.......
2.7. Анализ переходных процессов в цепях первого порядка во временной области при постоянных воздействиях. 131
2.7.1. Исходные понятия.......
2.7.2. Типовые примеры.......
2.7.3. Заключение.......
2.8. Анализ переходных процессов в цепях высокого порядка во временной области при постоянных воздействиях.......
2.8.1. Исходные понятия.......
2.8.2. Типовой пример.......
2.8.3. Численный расчет реакции по уравнениям состояния.......
2.8.4. Заключение.......
2.9. Применение обобщенных функций для анализа переходных процессов во временной области при воздействиях произвольной формы.......
2.9.1. Исходные положения.......
2.9.2. Типовой пример.......
2.9.3. Заключение.......
2.10. Начала анализа установившегося синусоидального режима методом комплексных амплитуд.......
2.10.1. Исходные понятия.......
2.10.2. Примеры типовых задач.......
2.10.3. Заключение.......
2.11. Расчет установившегося синусоидального режима методом комплексных амплитуд.......
2.11.1. Исходные понятия.......
2.11.2. Примеры типовых задач.......
2.11.3. Расширение применения МКА.......
2.11.4. Заключение.......
2.12. Мощность в установившемся синусоидальном режиме.......
2.12.1. Исходные понятия.......
2.12.2. Примеры типовых задач.......
2.12.3. Заключение.......
2.13. Резонанс в электрических цепях.......
2.13.1. Исходные понятия.......
2.13.2. Примеры типовых задач.......
2.13.3. Заключение.......
2.14. Расчет переходных процессов при синусоидальных и экспоненциальных воздействиях.......
2.14.1. Исходные понятия.......
2.14.2. Примеры типовых задач.......
2.14.3. Заключение.......
2.15. Расчет трехфазных цепей.......
2.15.1. Исходные понятия.......
2.15.2. Примеры типовых задач.......
2.15.3. Заключение.......
2.16. Операторный метод расчета переходных процессов.......
2.16.1. Исходные понятия.......
2.16.2. Примеры типовых задач.......
2.16.3. Заключение.......
2.17. Передаточная функция и частотные характеристики цепей .......
2.17.1. Исходные понятия.......
2.17.2. Типовые примеры.......
2.17.3. Заключение.......
2.18. Анализ установившегося периодического несинусоидального режима в цепи.......
2.18.1. Исходные понятия.......
2.18.2. Типовой пример.......
2.18.3. Заключение.......
2.19. Анализ прохождения периодического сигнала через дифференцирующую RC-цепь.......
2.19.1. Исходные положения.......
2.19.2. Типовой пример.......
2.19.3. Заключение.......
2.20. Спектральный анализ прохождения одиночного импульса через интегрирующую RC-цепь.......
2.20.1. Исходные понятия.......
2.20.2. Типовой пример.......
2.20.3. Заключение.......
2.21. Определение сигнала по его спектру.......
2.21.1. Исходные понятия.......
2.21.2. Типовой пример.......
2.21.3. Заключение.......
2.22. Анализ индуктивно связанных цепей.......
2.22.1. Исходные положения.......
2.22.2. Типовые примеры.......
2.22.3. Заключение.......
2.23. Пассивные и активные четырехполюсники.......
2.23.1. Общие положения.......
2.23.2. Примеры типовых задач.......
2.23.3. Заключение.......
2.24. Цепи с зависимыми источниками и операционными усилителями .......
2.24.1. Исходные понятия.......
2.24.2. Пример типовой задачи.......
2.24.3. Формализованные МКТ и МУН.......
2.24.4. Цепи с операционными усилителями.......
2.24.5. Заключение.......
2.25. Расчет нелинейных резистивных цепей.......
2.25.1. Исходные понятия.......
2.25.2. Типовой пример.......
2.25.3. Заключение.......
3. Контрольные вопросы по теории электрических цепей.......
Введение.......
3.1. Основные понятия и законы теории цепей.......
3.2. Анализ резистивных цепей.......
3.3. Анализ переходных процессов в линейных цепях во временной области при постоянных воздействиях.......
3.4. Применение обобщенных функций для анализа переходных процессов при воздействиях произвольной формы.......
3.5. Анализ линейных цепей при синусоидальных и экспоненциальных воздействиях.......
3.6. Применение преобразования Лапласа для анализа переходных процессов в цепях.......
3.7. Анализ установившихся периодических режимов в цепи.......
3.8. Спектральный метод анализа цепей.......
3.9. Цепи с взаимной индукцией.......
3.10. Трехфазные цепи.......
3.11. Четырехполюсники и активные цепи.......
3.12. Основы теории фильтров.......
3.13. Начала синтеза цепей.......
3.14. Цепи с распределенными параметрами.......
3.15. Дискретные цепи и сигналы.......
3.16. Нелинейные цепи.......
3.17. Начала синтеза пассивных четырехполюсников.......
3.18. Связанные контуры с большой добротностью.......
3.19. Основы машинно-ориентированных методов расчета цепей .......
3.20. Основы теории чувствительности цепей к изменению параметров .......
3.21. Релейные автоколебательные цепи.......
3.22. Магнитные цепи при постоянных магнитных потоках.......
4. Олимпиадные задачи по теории электрических цепей.......
Введение.......
4.1. Анализ резистивных цепей.......
4.2. Анализ переходных процессов во временной области при постоянных и произвольных воздействиях.......
4.3. Анализ установившихся синусоидальных режимов.......
4.4. Расчет переходных процессов при синусоидальных воздействиях .......
4.5. Анализ установившихся периодических режимов в цепях.......
4.6. Расчет трехфазных цепей.......
4.7. Анализ цепей с зависимыми источниками.......
5. Задачи по теории электромагнитного поля.......
Введение.......
5.1. Электростатическое поле.......
5.2. Поле постоянного тока.......
5.3. Постоянное магнитное поле.......
5.4. Стационарное и квазистационарное электромагнитное поле .......
5.5. Волновое электромагнитное поле.......
5.6. Методические указания, рекомендации и решения задач.......
5.6.1. Задачи 5.1.1–5.1.44 к теме «Электростатическое поле» .......
5.6.2. Задачи 5.2.1–5.2.12 к теме «Поле постоянного тока» .......
5.6.3. Задачи 5.3.1–5.3.49 к теме «Постоянное магнитное поле» .......
5.6.4. Задачи 5.4.1–5.4.36 к теме «Стационарное и квазистационарное электромагнитное поле» .......
5.6.5. Задачи 5.5.1–5.5.22 к теме «Волновое электромагнитное поле» .......
