В стандартную структуру учебно-методического комплекса (УМК) по дисциплинам «Теоретические основы электротехники» и «Основы теории цепей» введены специальные компьютерные программы, позволяющие обеспечить индивидуализацию обучения студентов и возможность проверки степени усвоения материала как в режиме самоконтроля, так и при окончательной проверке с участием преподавателя (рис.1).

Соотношение между аудиторными занятиями и СРС зависит от формы обучения и изображено условно.

Содержание каждого элемента приведенной схемы УМК обеспечивается следующими методическими материалами:

• конспект - типографская или электронная форма • электронный учебник- централизованное или авторское внутривузовское издание;

Практические занятия:

• электронная версия методических указаний к решению • программа генерации индивидуальных заданий к каждой теме практического занятия;

• программа самопроверки индивидуальных заданий для • электронная версия ответов у преподавателя, текущий и окончательный рейтинг группы.

Лабораторные занятия:

• обработка физического эксперимента с помощью стандартных пакетов и оригинальных программ кафедры;

• лабораторные работы в среде MicroCap 5.0;

• лабораторные работы, расширяющие физический эксперимент в виде оригинальных разработок кафедры;

• электронная версия методических указаний к проведению лабораторных работ;

• программа генерации индивидуальных заданий к лабораторным работам;

• программа самопроверки результатов для студентов;

• электронная версия ответов у преподавателя, текущий и окончательный рейтинг группы.

Курсовая работа (проект):

• электронный вариант индивидуальных заданий на курсовую работу (проект), тема и сложность которой зависит от направления, формы обучения, объема изучения дисциплины;

• учебные пособия и методические указания к курсовому проектированию;

• программа самопроверки результатов для студентов;

• электронная версия ответов у преподавателя, текущий и окончательный рейтинг группы.

Расчетно-графические работы:

Контроль- зачет, экзамен:

• банк заданий для рубежного и окончательного контроля, включающий в себя вопросы теоретического и расчетного характера, а также задачи для качественного решения;

• компьютерный тестовый опрос для рубежного экзаменационных билетов из набора задач, заданной сложности.

Виды занятий, предусмотренные учебным планом Рис.1. Организация работы студента по изучению дисциплины Студенту в начале учебного года выдается необходимый минимум учебно-методической литературы в виде типографских изданий, электронных версий и, при необходимости, пакетов прикладных программ. Студент в режиме свободного посещения, имеет возможность работать как над основными видами занятий в режиме расчетов, анализа и самоконтроля, так и над разделами курса выносимыми на самостоятельное изучение.

4.2. Общие методические указания электротехники» и «Основы теории цепей» студентам целесообразно выполнять следующие рекомендации.

1. Изучение теоретических основ электротехники связано с некоторыми трудностями, поскольку о процессах, происходящих в различных электрических цепях и устройствах, можно судить по наблюдениям за показаниями приборов. Теория таких процессов излагается на математической основе; следовательно, изучение электротехники требует от студента умения свободно пользоваться математическим аппаратом.

2. Изучение курса должно вестись систематически и сопровождаться составлением подробного конспекта. В конспект рекомендуется включать все виды учебной работы: лекции, самостоятельную проработку учебника, упражнения, решение задач, лабораторный практикум, ответы на вопросы самопроверки'.

3. После изучения какого-либо раздела по учебнику или конспекту лекции рекомендуется по памяти записать в тетрадь определения, выводы формул, начертить схемы, графики и ответить на вопросы для самопроверки. Такой метод дает возможность проверить усвоение материала.

4. После усвоения теории по одной теме нужно разобрать решения задач, относящихся к этой теме, и самостоятельно решить несколько задач. Решение задач способствует лучшему пониманию и закреплению теоретических знаний. Расчетно-графические работы служат для этой же цели. Их следует рассматривать не как дополнительную нагрузку, а как одну из форм изучения и повторения курса.

5. Такую же цель, но в ином плане, преследуют лабораторные занятия. Проводимые в электротехнической лаборатории несложные исследования дают возможность непосредственно наблюдать явления и процессы, теория которых излагается в учебниках и на лекциях. Поэтому студент должен активно участвовать в выполнении всех лабораторных работ.

6. При изучении теории электрических и магнитных цепей, а также методов решения задач главное внимание следует уделять разбору происходящих в них физических процессов. Простое запоминание формул, характеристик, уравнений недостаточно для понимания происходящих в цепях и устройствах явлений.

7. Многие законы и определения электротехники являются материалистической философии. Ряд таких примеров и иллюстраций приводится на лекциях, практических и лабораторных занятиях. Их следует включать в свой конспект и при самостоятельной работе в них нужно разобраться, понять и усвоить.

8. Следует иметь в виду, что все темы программы являются в равной мере важными. Как и в любой другой науке, нельзя приступать к изучению последующих глав, не усвоив предыдущих.

Теоретический материал каждой темы имеет существенное практическое назначение.

4.3. Указания по изучению разделов дисциплины 4.3.1. Введение При изучении материала данной темы необходимо обратить особое внимание на основные закономерности для электрических цепей при наличии в них токов и напряжений, не изменяющихся в зависимости от времени. Прежде всего надо вспомнить из физики единицы измерения электрического тока, напряжения, э.д.с, электрической работы, электрической мощности, электрического сопротивления и проводимости. Кроме того, надо помнить о физических факторах, влияющих на электрические сопротивления и проводимости проводников.

4.3.2. Методы расчета электрических цепей Прежде чем изучать методы расчета электрических цепей, надо ясно представить себе, что электрическая схема любой реальной электрической цепи является ее отображением с той или иной степенью приближения.

Основные законы электрического состояния любой цепи — это законы Кирхгофа. Для быстрого и правильного расчета электрических цепей с помощью законов Кирхгофа необходимо приобрести навыки в составлении уравнений на основании этих законов.

При расчете разветвленных электрических цепей с источниками электрической энергии приходится чаще всего определять токи в ветвях по заданным э.д.с. и сопротивлениям ветвей. Для этой цели рекомендуется следующий порядок решения той или иной задачи: а) составляется электрическая схема цепи; б) подсчитывается число неизвестных токов (ветвей) и задаются для них произвольные положительные направления; в) подсчитывается число узлов и для них составляются уравнения на основании первого закона Кирхгофа, число которых всегда на единицу меньше количества узлов; недостающие уравнения составляются на основании второго закона Кирхгофа. Правило составления уравнений на основании этого закона изложено в учебниках.

Если в результате решения системы уравнений получаются отрицательные значения для токов в каких-либо ветвях, то это означает, что действительные направления токов в соответствующих ветвях не совпадают с первоначально выбранными положительными направлениями. После определения токов во всех ветвях следует показать на схеме их действительные направления.

Линейную электрическую цепь любого вида можно также рассчитать методом контурных токов или методом узловых потенциалов.

При изучении материала этой темы следует обратить особое внимание на принцип наложения и на свойство взаимности, так как иногда расчет линейных электрических цепей можно значительно упростить, пользуясь принципом наложения и свойством взаимности.

Чрезвычайно важным свойством линейных электрических цепей является линейная связь между током и напряжением или между токами различных ветвей при изменении сопротивлений этих ветвей от нуля до бесконечности.

4.3.3. Основные свойства и эквивалентные параметры электрических цепей при синусоидальном токе При изучении материала этой темы необходимо твердо усвоить основные понятия и определения мгновенных и действующих значений переменных токов, напряжений и э.д.с.

Расчет электрических цепей при синусоидальных токах и напряжениях значительно упрощается с помощью комплексных чисел. Поэтому необходимо особенно детально изучить и понять принцип изображения векторов синусоидальных колебаний в виде комплексов в осях комплексной плоскости и обратный переход — от комплексов тока, напряжения и э д с. к их мгновенным значениям.

Чрезвычайно важно усвоить соотношения между токами и напряжениями для идеализированных элементов электрических цепей в виде активного сопротивления, индуктивности, и емкости.

Надо запомнить, что ток в активном сопротивлении совпадает по фазе с напряжением на его зажимах, ток в индуктивности отстает, а в емкости — опережает напряжение на четверть периода. При изучении свойств идеализированных элементов электрических цепей следует также обратить внимание на то, что реактивные сопротивления индуктивности и емкости есть функции частоты и, по существу говоря, с помощью этих сопротивлений учитывается влияние э.д.с. самоиндукции и токов смещения на режим цепи.

Важным вопросом этой темы является рассмотрение параметров реальных катушек, конденсаторов и сопротивлений. Необходимо запомнить выражения комплексов сопротивлений и проводимостей для цепей с различными элементами. Кроме того, следует найти аналитическим и графическим путем (пользуясь векторной диаграммой) связь между активными и реактивными составляющими токов и напряжений для пассивного двухполюсника с опережающим и отстающим токами.

Все методы расчета линейных электрических цепей при постоянных токах и напряжениях целиком распространяются на электрические цепи без взаимной индукции при синусоидальных токах и напряжениях. Для этого достаточно соответствующие уравнения, определяющие электрическое состояние цепи, написать в комплексной форме; при этом все токи, э.д.с. и сопротивления должны входить в уравнения электрического состояния в виде комплексов.

Чрезвычайно полезной иллюстрацией расчета любой электрической цепи является ее топографическая диаграмма.

Топографическая диаграмма должна строиться так, чтобы указанным точкам схемы соответствовали вполне определенные точки на векторной диаграмме. Такая диаграмма позволяет находить графическим путем напряжения между любыми точками электрической цепи без дополнительных вычислений.

4.3.4. Резонансные явления и частотные характеристики При изучении материала этой темы следует обратить особое внимание на резонансные явления в последовательных и параллельных цепях. Резонансные явления широко применяются в самых разнообразных радиотехнических устройствах.

Явление резонанса токов также используется для уменьшения угла сдвига фаз (улучшения коэффициента мощности) между токами и напряжениями трансформаторов и генераторов, что в свою очередь приводит, как правило, к уменьшению потерь электрической энергии в распределительных сетях и к возможности увеличения активной нагрузки генераторов.

электрических цепей, являются законы Кирхгофа.

4.3.5. Расчет электрических цепей при наличии взаимной индукции В цепях с взаимной индуктивностью появляется новая разновидность составляющих падений напряжения, обусловленная э.д.с. взаимной индукции. Поэтому расчет цепей с взаимной индукцией несколько сложней расчета цепей аналогичной конфигурации без взаимной индукции. Ниже на примерах будут показаны некоторые особенности расчета электрических цепей с взаимной индукцией и установлены энергетические соотношения для двух ветвей с взаимной индукцией при питании этих ветвей от двух различных источников электрической энергии одинаковой частоты. Чрезвычайно важным для практики примером цепи с взаимной индукцией является трансформатор без стального сердечника. Поэтому все соотношения между токами и напряжениями для трансформатора без стального сердечника надо хорошо усвоить.

4.3.6. Расчет трехфазных цепей При изучении материала этой темы необходимо в самом начале обратить внимание на связь между фазными и линейными токами, а также между фазными и линейными напряжениями для соединений звездой и треугольником как при симметричной, так и при несимметричной нагрузке. В частности для звезды при любой нагрузке сумма линейных напряжений равна нулю, а для треугольника — сумма линейных токов всегда равна нулю В уравновешенной многофазной системе сумма мгновенных мощностей всех фаз не зависит от времени и равна числу фаз системы, умноженному на среднюю мощность одной фазы.

Следует сравнить кривые суммарной мгновенной мощности трехфазной системы при симметричной и несимметричной нагрузке и установить принципиальное различие в этих кривых.

При расчете несимметричных трехфазных цепей со.статической нагрузкой (не имеющей вращающихся частей электрических машин) рекомендуется строить, векторные топографические диаграммы, которые дают во многих случаях наглядное представление о соотношениях между напряжениями и токами в различных участках цепи.

При изучении материала этой темы необходимо обратить особое внимание на способы определения последовательности фаз для трехфазной системы, а также на измерение мощности с помощью двух ваттметров,. Необходимо подчеркнуть, что схема с двумя ваттметрами получила широкое распространение в электротехнической практике.

В данной теме рассматривается одно из чрезвычайно важных явлений — вращающееся магнитное поле. Это явление положено в основу работы трехфазных асинхронных двигателей, получивших широкое распространение в промышленности. Необходимо изучить это явление во всех деталях и в частности выяснить условия, при которых получается вращающееся магнитное поле. Следует понять и запомнить, что для получения вращающегося магнитного поля необходимо иметь систему катушек, сдвинутых в пространстве, с токами, не совпадающими по фазе. Отсутствие одного из этих условий не дает вращающегося магнитного поля.

4.3.7. Расчет электрических цепей при несинусоидальных периодических ЭДС, напряжениях и токах Расчет и исследование линейных электрических цепей с несинусоидальными напряжениями и токами основаны на методе наложения. Несинусоидальная кривая напряжения или э.д.с. может быть разложена на гармонические составляющие.

Каждая гармоническая составляющая напряжения или э.д.с.

создает свою составляющую тока., и реальный ток в цепи определяется алгебраической суммой мгновенных значений составляющих.

Расчет отдельных составляющих токов выполняется теми же методами, что и расчет цепей при синусоидальных напряжениях, При измерении несинусоидальных напряжений и токов или вычислении показаний приборов по известным из расчета составляющим нужно учитывать, что приборы различных систем дают различные показания.

Форма кривой тока при заданной кривой напряжения зависит от параметров цепи. Емкость сильно искажает кривую тока, а индуктивность сглаживает ее, т. е. приближает несинусоидальную кривую тока к синусоидальной.

Для полной характеристики цепи необходимо не только вычислить токи и напряжения, но и определить мощность. Следует отметить, что составляющие токов и напряжений различных порядков (частот) не дают средней мощности. Поэтому среднее значение мощности цепи определяется суммой средних мощностей отдельных гармоник.

При изучении явлений, наблюдающихся в трехфазных цепях с несинусоидальными напряжениями, необходимо обратить особое внимание на соотношения между фазными и линейными напряжениями и фазными и линейными токами при соединении обмоток генератора (или трансформатора) и нагрузки звездой или треугольником.

4.3.8. Переходные процессы в электрических цепях с сосредоточенными параметрами и методы их расчета Анализ переходных процессов в линейных цепях с сосредоточенными постоянными сводится к решению линейных дифференциальных уравнений, составляемых на основании законов Кирхгофа. Так как общее решение неоднородных линейных дифференциальных уравнений равно сумме частного решения неоднородного уравнения и общего решения однородного уравнения, то действительный ток или напряжение в цепи во время переходного процесса получается равным сумме соответственно токов или напряжений принужденного и свободного режимов.

В цепи физически существуют только действительные токи и напряжения, а разложение их на принужденные и свободные составляющие является математическим приемом, упрощающим расчет.

Расчет токов и напряжений принужденного режима (нахождение частного решения неоднородного дифференциального уравнения) не требует применения излагаемых в курсе высшей математики приемов, так как значительно проще токи и напряжения принужденного режима определяются общими методами расчета цепей постоянного или переменного тока.

Общее решение однородного дифференциального уравнения, которое дает ток или напряжение свободного режима, содержит постоянные интегрирования.

Определение постоянных интегрирования производится из начальных условий, т. е. на основании значений действительных токов в индуктивностях и напряжений на емкостях в момент, когда изменяются условия электрического состояния цепи.

Если число постоянных интегрирования больше одной, что соответствует дифференциальному уравнению второго, третьего, и т. д. порядка, то должны быть дополнительно найдены из дифференциальных уравнений величины производных от токов или напряжений в момент коммутации.

Необходимо обратить особое внимание на методику определения постоянных интегрирования и применения основных законов коммутации.

Операторный метод дает возможность выполнять интегрирование линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами без определения постоянных интегрирования. Основной трудностью при решении задач классическим методом является определение постоянных интегрирования, особенно если число постоянных больше трех или четырех, что зависит от порядка характеристического уравнения цепи. Следует обратить особое внимание на то, что непосредственное применение формул включения возможно только при нулевых начальных условиях, т. е. при отсутствии токов в ветвях, с индуктивностями и напряжений на конденсаторах в момент коммутации.

4.3.9. Четырехполюсники и многополюсники При изучении материала этой темы необходимо иметь в виду, что многие электротехнические устройства, служащие для передачи энергии и сигналов, имеет два входных и два выходных зажима, причем их внутренняя электрическая цепь может быть четырехполюсниками, могут быть обобщенно охарактеризованы тремя независимыми параметрами (при отсутствии внутри них источников энергии). Важно научиться определять эти параметры, если известно внутреннее строение четырехполюсника, и экспериментально.

Анализ свойств электрических фильтров основан на замене фильтра эквивалентной линией с распределенными постоянными.

Эта замена позволяет применить по отношению к фильтру, представляющему собой пассивный четырехполюсник, понятия о коэффициентах затухания и фазы, а также характеристического сопротивления.

характеристического сопротивления фильтра от частоты определяет способность фильтра пропускать токи в определенной полосе частот и ослаблять токи, имеющие частоту, не лежащую в полосе пропускания фильтра.

4.3.10. Электрические цепи с распределенными параметрами Передача электромагнитной энергии с помощью длинной линии сопровождается потерями энергии в линии, а также изменением тока и напряжения вдоль линии как по величине, так и по фазе.

Изучение закона изменения тока и напряжения вдоль линии при синусоидальном законе изменения этих величин в зависимости от времени является основной задачей данной темы. Изменение тока и напряжения вдоль линии зависит от параметров линии, т.е.

от емкости, индуктивности, сопротивления и проводимости утечки на единицу длины линии. С целью упрощения расчета эти параметры принимаются равномерно распределенными по длине линии.

Распространение электромагнитной энергии вдоль проводов бесконечной линии происходит в виде волны, при этом даже линия без потерь потребляет энергию от источника. Эта энергия расходуется на образование электромагнитного поля. В линиях с потерями происходит затухание распространяющейся волны, и энергия, потребляемая от источника, расходуется на покрытие тепловых потерь в линии и запасается в электромагнитном поле.

Режим в линии конечной длины, замкнутой на сопротивление, равное волновому, аналогичен режиму в бесконечной линии.

При анализе явлений в линиях конечной длины вводятся понятия прямой и отраженной волн, движущихся в установившегося режима в линиях имеют, по существу, расчетный смысл.

Для линии с потерями амплитуды прямой и отраженной волн затухают по направлению движения. Если линия без потерь и в конце ее отсутствует активная нагрузка, иначе говоря, по линии не передается активная мощность, то на линии возникнут стоячие волны, характеризующиеся узлами и пучностями. В зависимости от условий на конце линии узлы и пучности находятся в определенных точках, не смещаясь по длине линии.

Например, при холостом ходе линии, т. е. при разомкнутом ее конце, в конце линии образуется пучность напряжения и узел тока.

Для анализа явлений в линиях передачи электрической энергии часто пользуются электрическими эквивалентными схемами или схемами замещения, представляющими собой сочетание сосредоточенных сопротивлений.

Параметры эквивалентных схем определяются, например, из сравнения режимов в линии и в эквивалентных схемах. В этом случае линия рассматривается в виде симметричного четырехполюсника, для которого, как известно, справедливы Т- и П-образная эквивалентные схемы.

Переход от равномерно распределенных параметров по длине линии к сосредоточенным учитывается соответствующими коэффициентами. Для моделирования процессов в реальных линиях очень часто собирают эквивалентные схемы в виде целого ряда симметричных четырехполюсников, соединенных в каскад.

Такие схемы называют цепными схемами. Цепные схемы очень часто встречаются и в реальных условиях. Например, процессы в обмотках машин и трансформаторов, распределение напряжения в гирлянде изоляторов изучаются с помощью цепных схем. Все отмеченные положения должны быть хорошо изучены как с качественной, так и с количественной сторон.

4.3.11. Синтез электрических цепей При изучении материала этой темы необходимо научиться решать задачу построения такой электрической цепи, процессы в которой протекали бы по заданному закону.

Задача состоит в том, чтобы по заданному операторному выражению передаточной функции цепи построить конкретную цепь, обладающую такой же или близкой к заданной характеристикой. При этом возникает необходимость решения следующих вопросов. Во-первых, существует ли возможность физической реализации заданной передаточной функции с помощью обычных элементов – конденсаторов, катушек, резисторов. Во-вторых, важным представляется выбор рационального пути реализации синтезируемой цепи ввиду многозначности решения задачи.

4.3.12. Элементы нелинейных электрических цепей, их характеристики и параметры При изучении материала этой темы необходимо иметь в виду, что расчет электрических цепей с нелинейными элементами в общем случае нельзя осуществить аналитическим путем. Такое положение объясняется главным образом тем, что вольтамперные характеристики для большинства нелинейных элементов не определяются аналитическими выражениями.

Основой для расчета нелинейных электрических цепей являются законы Кирхгофа, связывающие между собой реальные токи, напряжения и э.д.с. на отдельных участках цепи. Все методы расчета цепей, основанные на применении принципа наложения и свойства взаимности не могут быть в общем случае использованы для расчета нелинейных цепей.

Вместе с тем, если режим нелинейного элемента определяется прямолинейным участком его вольтамперной характеристики, то для расчета можно воспользоваться эквивалентной схемой нелинейного элемента с постоянной э.д.с. и постоянным динамическим сопротивлением.

В данной теме необходимо изучить графоаналитические приемы расчета простейших нелинейных цепей, основанные на графическом решении уравнений Кирхгофа.

4.3.13. Расчет установившихся процессов в нелинейных цепях Введение в электрическую цепь нелинейных элементов вызывает такие явления, которые не могут быть получены в линейных цепях. Например, выпрямление напряжения при помощи электронных, ионных и твердых выпрямителей, стабилизация напряжения феррорезонансными и с лампами тлеющего разряда стабилизаторами, умножение частоты, трансформация постоянного тока, усиление мощности и т. д.

Основными методами расчета цепей с нелинейными элементами являются или графический, или приближенный аналитический.

При графическом методе на основании известной характеристики нелинейного элемента и основных законов для электрических и магнитных цепей производятся графические построения, которые дают достаточно точное решение.

Для аналитического решения характеристику нелинейного элемента выражают приближенно аналитической функцией.

Аналитический метод в большинстве случаев менее точен, чем графический, но позволяет получить расчет в общем виде, что необходимо для анализа связи явлений в нелинейной цепи.

4.3.14. Уравнения электромагнитного поля Применение теории электромагнитного поля к решению практических задач началось после 1895 г., когда А. С. Попов изобрел и построил радиопередатчик и радиоприемник.

Первые представления о свойствах среды вблизи заряженных тел сложились еще в глубокой древности, когда люди заметили, что натертый янтарь вызывает движение мелких предметов без непосредственного соприкосновения с ними — на расстоянии.

Позже обнаружилось, что подобные явления продолжают иметь место и в пустоте, при отсутствии между взаимодействующими зарядами весомой материи. На этой почве появилась идеалистическая теория дальнодействия электрических зарядов.

Против теории дальнодействия в области электромагнитных явлений выступил М. В. Ломоносов. Он дал объяснение взаимодействию между наэлектризованными телами на основе материалистической теории близкодействия. Эти идеи получили всеобщее признание после работ Фарадея, создавшего качественную теорию электромагнитного поля на основе его механической модели (силовые трубки). Изложение этой теории в стройной математической форме принадлежит Максвеллу. Ему, однако, не удалось, как и Фарадею, дать какое-либо объяснение свойств той среды, которая является носителем электромагнитного поля, — на базе механических представлений. И это было не случайно, т. к. электромагнитное движение качественно отлично от механического движения. Оно не может быть к нему сведено.

После опытов Майкельсона теория механического эфира потерпела окончательное поражение. Дальнейшее развитие электромагнитной теории Лоренцом могло быть осуществлено только благодаря отказу от попыток найти какую-либо механическую модель поля. Это дало повод многим физикам, не имевшим представления о диалектическом материализме, скатиться к идеализму. «Поле — это движение без материи», говорили они.

Н. А. Умов в 1874 году высказал идею о движении энергии в пространстве. Эта идея была использована Пойнтингом при изучении движения электромагнитной энергии, в частности, и в безвоздушном пространстве. Выводы получили опытное подтверждение. Измерение светового давления П. Н. Лебедевым в 1901 г. явилось крупным событием, доказавшим наличие массы у электромагнитных волн. Взаимные превращения электромагнитной материи в обычную весомую материю были обнаружены, когда физики открыли превращение одного фотона в электроннопозитронную пару. Эти и многие другие факты показывают, что, хотя современная физика не может всего сказать о поле, но бесспорно установленной является объективность существования поля, его материальность.

4.3.15. Электростатическое поле Изучение электромагнитного поля предполагает знание студентом основных понятий и определений, характеризующих поле, из курсов физики и высшей математики.

Электростатическое поле связано с одной из форм электромагнитного движения материи. В зависимости от условий взаимодействия электрических зарядов с полем, проявляются различные свойства этого движения. Многообразие свойств электромагнитного движения находит свое выражение в появлении различных понятий, характеризующих и отражающих различные стороны электромагнитного движения.

Одним из них является понятие напряженности, которое отражает свойство электрического поля изменять движение наэлектризованных тел, находящихся в поле. Напряженность характеризует силовые свойства поля, интенсивность электромагнитного процесса в различных точках поля. Но кроме интенсивности, всякое конкретное движение отличается также определенным запасом движения.

Ограниченность запаса движения проявляется, когда электрическое поле совершает работу, например, работу при перемещении наэлектризованных тел или, как говорят, зарядов. Эта сторона процесса находит отражение в понятиях напряжения и потенциала, которые характеризуют энергетические свойства определенных участков электрического поля.

При изучении поведения диэлектриков в электрическом поле следует учесть, что термин поляризация относится к двум разным понятиям: явлению поляризации и вектору поляризации. Этот вектор нужно уметь определять в различных условиях, так как он служит характеристикой не только интенсивности процессов поляризации в атомах и молекулах вещества, но позволяет определять распределение связанного заряда на границах диэлектрика.

4.3.16. Электрическое поле постоянных токов Изучение этого раздела должно привести к. твердому усвоению дифференциальных законов электрического поля в проводящей среде и умению использовать их при решении практических задач. Для усвоения физического смысла упомянутых законов (как и всех других дифференциальных законов электромагнитного поля) необходимо хорошо разобраться в их выводе или обосновании.

дифференциальной форме обратите внимание на уравнение непрерывности, поскольку оно является следствием не только определения электрического тока, но и принципа непрерывности электрического тока или закона сохранения электрического заряда В левой части уравнения стоит величина тока, который выходит из объема, ограниченного замкнутой поверхностью S. По определению тока это равняется производной по времени от заряда, проходящего через поверхность S. В правой части уравнения стоит производная от другого заряда: заряда, находящегося внутри объема V, который ограничен замкнутой поверхностью S.

Производные по времени этих зарядов равны друг другу только в том случае, если внутри объема не может возникать или исчезать избыточного электрического заряда, что и следует непосредственно из закона сохранения электрического заряда.

4.3.17. Магнитное поле постоянных токов При изучении законов магнитного поля в дифференциальной форме следует усвоить не только их связь с соответствующими законами в интегральной форме, но и обратить внимание на то, что они являются следствием основных законов магнитного поля, установленных опытным путем. К последним относятся принцип непрерывности магнитного потока и закон полного тока.

4.3.18. Электромагнитная волна в диэлектрике 4.3.19. Переменное электромагнитное поле При изучении распространения электромагнитной энергии в пространстве исходят из основных уравнений электромагнитного поля. Рекомендуется особенно внимательно продумать физический смысл уравнений Максвелла, которые не встречались в предыдущих разделах курса и которые показывают, что всякое изменение электрического (магнитного) поля вызывает изменение магнитного (электрического) поля во времени и пространстве. Из этого следует, что электромагнитное движение имеет волновой характер.

Необходимо также четко усвоить разницу между первыми двумя уравнениями электромагнитного поля и законами полного тока и электромагнитной индукции. Последние два закона являются частными случаями более общих уравнений электромагнитного поля. В отличие от закона полного тока (для цепей постоянного тока) первое уравнение Максвелла учитывает кроме тока проводимости, обусловленного движением электрических зарядов, также и ток смещения. Это вызвано тем, что токи смещения образуют такое же магнитное поле, как и токи проводимости. В отличие от закона электромагнитной индукции, где электрическое поле рассматривалось только в проводнике, второе уравнение Максвелла учитывает, что изменение в любой точке магнитного поля вызывает появление электрического поля вне зависимости, где произошло это изменение, — в проводнике или диэлектрике.

Теорема Умова — Пойнтинга оказала серьезнейшее влияние на формирование современных воззрений на свойства электромагнитного поля. Ознакомление с ее доказательством необходимо для ясного понимания физического смысла вектора Умова - Пойнтинга и следствий из этой теоремы.

При изучении распространения плоских волн необходимо обратить внимание на различия, связанные с движением волн в диэлектриках и проводниках.

4.4. Указания по работе с литературой Предмет изучается студентами путем самостоятельной работы над учебниками и учебными пособиями. Кроме того, обязательным элементом учебного процесса являются лекции.

При самостоятельной работе над учебниками и учебными пособиями рекомендуется придерживаться определенной последовательности. Читая и конспектируя тот или иной раздел учебника, необходимо твердо усвоить основные определения электрических величин и понятий и те закономерности, которыми определяется связь и зависимость одних величин от других.

Формулировки законов и методику вывода их математических выражений надо знать на память. После усвоения соответствующих понятий и закономерностей следует решить примеры и задачи, закрепляя тем самым проработанный теоретический материал, а затем приступить к выполнению контрольных или расчетнографических работ.

4.4.1.Основная литература 1. Теоретические основы электротехники: [учебник для вузов] / К.

С. Демирчян [и др.] - СПб: Питер, 2003-. Т. 1 - 463 с.

2. Теоретические основы электротехники: Учеб. для вузов / К. С.

Демирчян [и др.] - СПб: Питер, 2003-. Т. 2 - 576 с.

3. Теоретические основы электротехники: Учеб. для вузов / К. С.

Демирчян [и др.] - СПб: Питер, 2003-. Т. 3 - 377 с.

4.4.2. Дополнительная литература 1. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники.

Электрические цепи: [учебник для студентов вузов, обучающихся по направлениям подготовки дипломированных специалистов "Электротехника, "Электроэнергетика", "Приборостроение" ] / Л. А. Бессонов Москва: Гардарики, 2007 - 701, [2] с.

2. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники.

Электромагнитное поле: [учебник для студентов технических высших учебных заведений, обучающихся по направлениям "Электротехника", "Электротехнологии", "Электромеханика", "Электроэнергетика" и "Приборостроение"] / Л. А. Бессонов Москва: Юрайт, 2012 - 317 с.

3. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники: учебник / Ф. Е. Евдокимов - М.: Академия, 2004 - 560 с.

4. Попов В. П. Основы теории цепей: [учебник для студ. вузов, обуч. по направлению "Радиотехника"] / В. П. Попов - М.: Высшая школа, 2007 - 574, [1] c.

5. Улахович Д. А. Основы теории линейных электрических цепей:

[учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 210400 - "Телекоммуникации"] / Д. А. Улахович - СанктПетербург: БХВ-Петербург, 2009 - 796 с.

6. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях.

Лаборатория на компьютере: учебное пособие для вузов в 2 т. / под общ. ред. Д. И. Панфилова - : Изд-во МЭИ, 2004-.

Т.1:Электротехника / Д. И. Панфилов, В. С. Иванов, И. Н. Чепурин - 304 с.

7. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях.

Лаборатория на компьютере: учебное пособие для вузов в 2 т. / под общ. ред. Д. И. Панфилова - : Изд-во МЭИ, 2004-. Т.2: Электроника / Д. И. Панфилов [и др.] - 332 с.

4.4.3. Интернет-ресурсы Учебно-методические разработки кафедры размещены на сайте кафедры ТОЭ http://toe.ugatu.ac.ru. и в электронной коллекции образовательных ресурсов УГАТУ http://www.library.ugatu.ac.ru/:

1. Учебное пособие:

Лукманов В.С. Теоретические основы электротехники. Часть 3.

Теория электромагнитного поля: Учебное пособие /В.С.Лукманов; Уфимск. гос. авиац.техн. ун-т. – Уфа: УГАТУ, 2005. – 91 с.

Лукманов В.С. Теоретические основы электротехники. Часть I.

Теория линейных электрических цепей: Учебное пособие /В.С.Лукманов; Уфимск. гос. авиац.техн. ун-т. – Уфа: УГАТУ, 2005. – 120 с.

Лукманов В.С., Фатхиев А.Р., Чечулина И.Е. Типовые задачи по теории электрических цепей. Часть I: Учебное пособие /Нефтекамск, 2011. – 129 с.

2. Лабораторный практикум Исследование электрических цепей: Лабораторный практикум по дисциплине «Теоретические основы электротехники» Часть 1/ П.А. Грахов, А.В. Гусаров, В.С. Лукманов и др. – Уфа, УГАТУ, 2007. – 133 с.

Исследование электрических цепей: Лабораторный практикум по дисциплине «Теоретические основы электротехники». Часть 2 / Сост.: Т.И. Гусейнова, В.С. Лукманов, Е.В. Парфенов, А.Р. Фатхиев / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. Уфа, 2007. – 57с.

Исследование цепей с распределенными параметрами:

Лабораторный практикум по дисциплинам «Теоретические основы электротехники» и «Основы теории цепей» / Сост: А.В.

Гусаров, В.С. Лукманов, Л.С. Медведева, Е.В. Ларионова.

Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. - Уфа, 2009 - 23 с.

3. Методические указания к выполнению РГР Расчет электрических и магнитных цепей: Методические указания к выполнению расчетно-графических работ по дисциплине «Теоретические основы электротехники» / Уфимск.

гос. авиац. техн. ун-т; Сост. В.С. Лукманов –Уфа: УГАТУ, 2007.

-30 с.

4.5. Указания по подготовке к практическим занятиям Практикум является одним из основных видов учебных занятий, предусмотренных учебным планом.

4.5.1. Темы практических занятий Методы расчета Расчет цепей постоянного тока. За-коны электрических цепей. Ома, Кирхгофа. Последовательное и Основные свойства и Расчет простейших цепей синусоидального эквивалентные параметры тока.

электрических цепей при Комплексный метод расчета электрических синусоидальном токе. цепей синусоидального тока.

частотные характеристики. электрических цепях.

Расчет электрических цепей Расчет электрических цепей со взаимной при наличии взаимной индуктивностью.

индукции.

Расчет трехфазных цепей. Расчет трехфазных цепей.

Расчет электрических цепей Расчет электрических цепей при при несинусоидальных несинусоидальных периодических периодических ЭДС, напряжениях и токах.

напряжениях и токах.

Переходные процессы в Расчет переходных процессов в линейных электрических цепях с электрических цепях. Классический метод).

параметрами и методы их процессов в линейных электрических цепях Четырехполюсники и Расчет четырехполюсников.

Расчет установившихся Расчет нелинейных цепей переменного тока процессов в нелинейных с резистивными нелинейными элементами.

4.5.2. Критериями успешного выполнения практикума являются:

1. посещение студентом всех аудиторных практических 2. выполнение всех заданий преподавателя во время практического занятия;

3. выполнение заданий для самостоятельной работы с приведением всех используемых формул, решения в численном виде и построением всех требуемых графиков и векторных диаграмм.

Критерием сформированности у студента необходимых умений и навыков является получение правильных ответов ко всем заданиям. Правильность решения, а также отчет о решении задачи осуществляется студентом с помощью Интернет-системы «ЭДО» с любого компьютера, подключенного к глобальной сети, в том числе на персональных компьютерах в дисплейном классе кафедры.

Отчет о выполнении студентом задания фиксируется на сайте кафедры и контролируется преподавателем.

Адрес сайта кафедры: http://toe.ugatu.ac.ru, раздел «Проверка ответов».

4.5.3. Рекомендации по оформлению отчета о решении задач Решение задач во время аудиторного занятия, а также при самостоятельной работе производится в специально предназначенной для этого рабочей тетради. При этом должны выполняться следующие правила:

1. Рисунки, графики схемы, символы, размерности физических величин выполняются в соответствии с требованиями ГОСТ.

2. Расчет каждой искомой величины следует выполнять сначала в общем виде, а затем в полученную формулу подставить числовые значения и привести окончательный результат с указанием единицы измерения. Решение задач не следует перегружать приведением всех алгебраических преобразований и расчетов.

3. Промежуточные результаты расчетов и конечный результат должны быть ясно выделены из общего текста.

4. В ходе решения задачи не следует изменять однажды принятые направления токов, напряжений, наименование узлов и т.д. При решении задачи различными методами одна и та же величина должна обозначаться одним и тем же буквенным символом.

4.6. Указания по подготовке к лабораторным занятиям 4.6.1. Темы лабораторных занятий Методы расчета электрических Исследование разветвленной цепи Основные свойства и Исследование неразветвленной цепи электрических цепей при последовательном соединении R,L и Резонансные явления и частотные Исследование резонанса напряжений, Расчет электрических цепей при Исследование электрических цепей со наличии взаимной индукции взаимной индуктив-ностью.

Расчет трехфазных цепей Трехфазные цепи, соединенные Переходные процессы в Исследование переходных процессов электрических цепях с при разряде конденсатора на активнососредоточенными параметрами и индуктивную цепь.

методы их расчета 8. Нелинейные цепи Исследование электрических цепей с 9. Расчет установившихся процессов Исследование явления в нелинейных цепях феррорезонансов. Катушка со сталью.

параметрами 11. Теория электромагнитного поля Поверхностный эффект и эффект 4.6.2. Критериями успешного выполнения лабораторного практикума являются:

1. Получение экспериментальных данных, соответствующих заданиям, приведенным в методических указаниях.

2. Наличие всех расчетов согласно требованиям таблиц экспериментальных данных с указанием используемых формул и приведением примера расчета одной строки таблицы.

3. Построение необходимых графиков зависимостей и векторных диаграмм токов и напряжений с соблюдением масштабов.

4. Письменные выводы о проделанной работе в плане соответствия полученных экспериментальных данных теоретическим положениям.

5. Способность студентов а) объяснить характер полученных экспериментальных результатов;

б) сравнить их с теоретическими выкладками;

в) объяснить их физический смысл;

г) сформулировать причины и допустимость отличий экспериментальных данных от теоретических.

Лабораторная работа считается выполненной после представления каждым студентом индивидуального письменного отчета, оформленного в соответствии с требованиями, изложенными в методических указаниях, и ответов на все контрольные вопросы, заданные преподавателем.

4.6.3. Рекомендации по оформлению отчета о лабораторной работе Отчет о лабораторной работе оформляется в соответствии с требованиями ГОСТ 2.105-79 «Общие требования к текстовым документам» и Стандарта университета СТП-УГАТУ 016-2007.

Отчет выполняется на листах формата А4 на компьютере в редакторе Microsoft Word, либо в рукописном виде. Формулы, графики и векторные диаграммы допускаются в рукописном виде с использованием чертежных инструментов.

Титульный лист является первым листом.

Отчет о лабораторной работе должен содержать следующие основные части:

1) название работы;

3) описание используемого оборудования, номер стенда;

4) схема исследуемой установки;

5) таблицы измеренных величин;

6) таблицы расчетных величин с указанием используемых формул и приведением примера расчета одной строки 7) все необходимые графики зависимостей и векторные диаграммы токов и напряжений с соблюдением 8) содержательные выводы по работе.

4.7. Указания к самостоятельной работе 4.7.1. Указания по планированию времени самостоятельной Расчетная и курсовая работа (проект) являются составной частью учебного процесса и рассчитаны на выполнение в течение всего процесса изучения курса. Работа над выполнением расчетного задания способствует развитию навыков самостоятельного пользования литературой, справочниками.

ление дисцип 140601, 140607, 210100, 210402, 210404, 210405, 140601, 140607, 210100, 210402, 210404, 210405, Основы теории Каждому студенту в начале семестра выдается задание, в котором сформулирована тема расчетно-графической или курсовой работы, срок выполнения, форма отчетности, порядок промежуточного контроля и порядок защиты РГР и курсовой Исходные данные для выполнения расчетно-графических заданий и курсовой работы являются индивидуальными и выдаются полностью в начале обучения. Результаты расчетов контролируются каждым студентом самостоятельно по индивидуальному коду с помощью ЭВМ. Преподаватель имеет возможность получить с помощью ЭВМ результаты работы каждого студента в отдельности, срез успеваемости группы в целом в любой момент времени учебного семестра.

4.7.2. Расчетно-графические работы самостоятельного творческого аналитического и графического решения технических задач и использовать эти навыки при выполнении курсовых и выпускной квалификационной работ.

Выполнение РГР направлено на решение следующих основных задач:

- расширить и систематизировать знания, полученные при изучении дисциплин «Теоретические основы электротехники» и «Основы теории цепей»;

- формировать навыки расчета электрических цепей и закрепить изучение теоретического материала;

- совершенствовать навыки поиска и работы с необходимой справочной литературой и стандартами ЕСКД.

№ Темы расчетно-графической работы Форма представления Затраты Расчет линейной цепи постоянного Раздел пояснительной записки Расчет разветвленной линейной цепи Раздел пояснительной записки Расчет переходных процессов в Раздел пояснительной записки линейной электрической цепи. (объемом не более 6 стр.) 4. Расчет нелинейной магнитной цепи.

4.7.3. Курсовая работа (проект) Курсовая работа (проект) выполняется на завершающем этапе изучения курса и преследует следующие цели:

приобретение практических навыков теоретического анализа электрической цепи;

закрепление, углубление и расширение знаний по основным разделам курса;

применение компьютерных технологий для расчета и анализа электрических цепей;

– формирование навыков выполнения требований к оформлению технической документации в соответствии с ЕСКД и ГОСТ.

Тема курсового проекта – «Расчет Каскадного соединения четырехполюсников»

Исследование электрических Раздел пояснительной оформлению технической Раздел пояснительной документации в соответствии записки (объемом не более Тема курсовой работы – «Синтез электрических фильтров по рабочим параметрам»

Исследование электрических Раздел пояснительной записки Задача синтеза фильтра по рабочим Раздел пояснительной записки Исследование синтезированного Раздел пояснительной записки фильтра на модели (с использованием (объемом не более 7 стр.) 4.7.4. Рекомендации к оформлению расчетно-графической и курсовой работы (проекта) Курсовая работа (проект) выполняются на листах формата А на компьютере в редакторе Microsoft Word с выполнением требований ГОСТ и Стандарта университета СТП-УГАТУ 016Оформление расчетно-графической работы допускается в рукописном виде, при этом формулы, графики и векторные диаграммы выполняются с использованием чертежных инструментов и соблюдением требований ГОСТ.

Титульный лист является первым листом.

Работа должна содержать следующие основные части:

·1) расчетная схема с подклеенной машинной распечаткой индивидуального задания и условия задачи;

·2) расчет;

·3)необходимые графики и диаграммы.

При оформлении работы следует руководствоваться следующими правилами:

1. Рисунки, графики схемы, символы, размерности физических величин выполняются в соответствии с требованиями ГОСТ2.702Расчет каждой искомой величины следует выполнять сначала в общем виде, а затем в полученную формулу подставить числовые значения и привести окончательный результат с указанием единицы измерения. Решение задач не следует перегружать приведением всех алгебраических преобразований и расчетов.

3. Промежуточные результаты расчетов и конечный результат должны быть ясно выделены из общего текста.

4. В ходе решения задачи не следует изменять однажды принятые направления токов, напряжений, наименование узлов и т.д. При решении задачи различными методами одна и та же величина должна обозначаться одним и тем же буквенным символом.

5. Нумерация страниц должна быть сквозной, включая иллюстрации и графики.

4.7.5. Критерии оценки знаний при защите расчетнографической работы Защита РГР служит формой проверки успешного выполнения студентами заданий к РГР и уровня усвоения учебного материала.

самостоятельной работы студентов, до начала зачетной и экзаменационной сессии. Защита принимается преподавателем, проводившим практические и лабораторные занятия в группе или читающим лекции по данному курсу.

Отметка «зачтено» выставляется в случае успешного выполнения заданий РГР, правильного оформления пояснительной записки, положительного ответа на вопросы по теме расчетнографической работы.

4.7.6. Критерии оценки знаний при защите курсовой работы Защита курсовой работы является завершающим этапом данного вида занятия и служит формой проверки выполнения студентами заданий к курсовой работе и уровня усвоения учебного материала.

Защита проводится в соответствии с графиком до начала экзаменационной сессии и принимается комиссией, члены которой задают вопросы по существу работы и выносят решение об оценке.

Оценка «отлично» выставляется студенту, обнаружившему всесторонние систематические и глубокие знания материала по курсовой работе, умение свободно выполнять задания Оценка «хорошо» выставляется студенту, показавшему систематический характер знаний по теме курсовой работы.

Оценка «удовлетворительно» выставляется студенту, допустившему погрешности при выполнении курсовой работы, но обладающему необходимыми знаниями для их устранения.

Оценка «неудовл.» выставляется студенту, обнаружившему пробелы в знаниях основного материала, допустившему принципиальные ошибки в выполнении курсовой работы.

5.УКАЗАНИЯ ПО САМОКОНТРОЛЮ

доступ к учебным программам всех дисциплин, читаемых на гипертекстовый доступ к электронным версиям учебных пособий, методических указаний и сборников задач, разработанных преподавателями кафедры ТОЭ;

возможность автоматизированной проверки студентами индивидуальных заданий в рамках решения расчетнографических и курсовых работ, контрольных и домашних возможность студентам получить контекстную подсказку при решении индивидуальных заданий;

возможность преподавателю отслеживать ход выполнения студентами индивидуальных заданий в режиме реального времени с помощью электронного журнала.

6.УКАЗАНИЯ ПО ПОДГОТОВКЕ К ЭКЗАМЕНУ

6.1. Теоретические вопросы, выносимые на экзамен 6.1.1. Теоретические вопросы, выносимые на экзамен в 3 семестре 1. Расскажите об идеальных и реальных источниках электрической энергии.

2. Расскажите об эквивалентных преобразованиях источников электрической энергии. Расскажите об обобщенном законе Ома и законе Ома для пассивного участка цепи. Дайте определение и приведите пример построения потенциальной диаграммы.

3. Дайте определение законов Кирхгофа и расскажите о методе расчета электрических цепей с помощью этих законов. Как рассчитать баланс мощности для активной электрической цепи.

Приведите пример.

4. Расскажите о расчете электрических цепей с помощью законов Ома и Кирхгофа. Приведите алгоритм расчета, пример расчета и приведите потенциальные диаграммы.

Выведите формулы эквивалентного преобразования сопротивлений при переходе от соединения звездой к треугольнику и наоборот. Приведите формулы основных преобразований электрических схем.

6. Расскажите о методе контурных токов (вывод системы уравнений, алгоритм расчета). Раскройте особенности составления уравнений для электрических цепей с источником тока методом контурных токов.

7. Расскажите о расчете электрических цепей методами двух узлов и пропорциональных величин.

8. Расскажите о методе узловых потенциалов (вывод системы уравнений, алгоритм расчета). Метод двух узлов как частный случай метода узловых потенциалов.

9. Расскажите о расчете электрических цепей с помощью метода наложения. Сформулируйте принцип наложения.

10. Докажите теорему об эквивалентном генераторе, приведите алгоритм и пример расчета.

11. Расскажите о применении метода эквивалентного генератора при расчете электрических цепей. Приведите алгоритм расчета и проиллюстрируйте его примером.

12.Дайте основные понятия о синусоидальном токе и его параметрах. Как определяется среднее и действующее значения синусоидального тока.

13. Расскажите об активном, индуктивном и емкостном сопротивлениях в цепи синусоидального тока. Приведите примеры.

14. Расскажите о расчете установившегося режима в цепи синусоидального тока с последовательным соединением R, L, C.

Расскажите о расчете установившегося режима в цепи синусоидального тока с параллельным соединением R, L, C.

Расскажите об определении активной, реактивной и полной мощности в цепи синусоидального тока. Что такое коэффициент мощности, значение этого показателя в народном хозяйстве и методы его повышения.

Дайте понятие о комплексных сопротивлении и проводимости. Как осуществляется запись мощности в комплексной форме.

Приведите примеры.

18. Расскажите о методах расчета сложных электрических цепей синусоидального тока комплексным методом.

19. Изложите суть комплексного метода расчета электрических цепей синусоидального тока. Покажите, как определяется изображение интеграла и производной.

20. Расскажите о расчете электрических цепей с помощью законов Ома и Кирхгофа в комплексной форме. Приведите пример расчета и построения векторной диаграммы для разветвленной цепи.

21. Расскажите о резонансе токов на примере цепи с параллельным соединением R, L, C и объясните ее частотные характеристики Расскажите о резонансе напряжений на примере цепи с последовательным соединением R, L, C и объясните ее частотные характеристики.

Опишите частотные характеристики параллельного L, R, C контура.

24. Расскажите о резонансах в сложных электрических цепях.

25. Расскажите о резонансах в электрических цепях без потерь.

Изложите теорему о реактивном двухполюснике.

26. Расскажите о методах расчета электрических цепей при наличии магнитосвязанных катушек.

27. Расскажите о методах расчета параллельно соединенных магнитосвязанных катушек. Постройте и объясните векторные диаграммы. Объясните, что такое коэффициент связи, установите пределы его изменения.

28. Расскажите о методах расчета последовательно соединенных магнитосвязанных катушек. Постройте и объясните векторные диаграммы. Объясните понятие коэффициента связи.

29. Расскажите о развязке индуктивных связей. Приведите пример развязки воздушного трансформатора.

30. Приведите уравнения, схему замещения линейного трансформатора. Расскажите о совершенном и идеальном трансформаторах.

31. Расскажите, как представляются периодические функции тригонометрическим рядом и как изменяется спектральный состав ряда в некоторых случаях симметрии.

32. Выведите выражения для определения действующего тока (напряжения) в цепи несинусоидального тока. Как определяются показания приборов электромагнитной системы.

33. Расскажите о методе расчета электрических цепей при несинусоидальных напряжениях и токах. Приведите алгоритм расчета.

34. Приведите классификацию многофазных цепей. Расскажите о трехфазных цепях, приведите их векторные диаграммы и соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями при симметричной нагрузке.

35. Расскажите о методе расчета трехфазных цепей при соединении звездой симметричной и несимметричной нагрузки.

37. Расскажите о методах расчета трехфазных цепей при соединении треугольником симметричной и несимметричной нагрузки.

36. Расскажите о методе определения и измерения мощности в трехфазных цепях, докажите, что с помощью двух ваттметров можно измерить мощность трехфазной цепи.

37. Как определяется мощность трехфазной цепи. Измерение мощности методами одного, двух и трех ваттметров.

6.1.2. Теоретические вопросы, выносимые на экзамен в семестре 1. Расскажите о причинах возникновения переходных процессов. Изложите законы коммутации. Что такое независимые и зависимые начальные условия и как они определяются?

2. Объясните общую методику расчета переходных процессов в линейных электрических цепях классическим методом.

3. Расскажите о расчете переходного процесса классическим методом в цепях первого порядка на примере подключения и отключения цепи L,R от источника постоянного напряжения.

классическим методом в цепях первого порядка на примере подключения цепи R, L к источнику синусоидального напряжения.

характеристического уравнения, о их свойствах и характере свободного процесса в зависимости от вида корней.

6. Расскажите о расчете начальных условий при анализе переходного процесса в линейной электрической цепи второго порядка.

классическим методом в цепях второго порядка на примере разряда конденсатора на цепь R, L (корни вещественные).

классическим методом в цепях второго порядка на примере разряда конденсатора на цепь R, L (корни комплексные).

9. Расскажите о расчете переходного процесса при мгновенном изменении параметров участков цепи (некорректная коммутация).

10. Расскажите о расчете переходных процессов в линейных электрических цепях операторным методом. Выведите изображение производной и интеграла.

11. Расскажите о законах Ома и Кирхгофа в операторной форме. Объясните составление операторных схем замещения.

12. Изложите алгоритм расчета переходного процесса операторным методом. Расскажите о восстановлении оригинала операторного изображения.

13. Расскажите о переходной характеристике электрической цепи.

14. Расскажите о расчете переходного процесса в линейной электрической цепи при воздействии ЭДС произвольной формы (интеграл Дюамеля).

15. Сравните известные Вам методы расчета переходных процессов в линейных электрических цепях.

16. Kлассификация четырехполюсников. На примере анализа работы линейного пассивного четырехполюсника в установившемся синусоидальном режиме выведите его уравнения в Z и Y формах.

четырехполюсников и связи параметров их элементов с постоянными уравнениями четырехполюсника.

18. На примере анализа работы линейного пассивного четырехполюсника в установившемся синусоидальном режиме выведите его уравнения в А – форме.

19. Расскажите об опытном определении А-параметров, характеристических параметров четырехполюсника. В чем заключаются условия согласования четырехполюсников.

20. Физический смысл, меры передачи и ее составляющих.

Как рассчитать меру передачи.

21. Расскажите о каскадном, последовательном и параллельном соединениях четырехполюсников. Выведите уравнения эквивалентного четырехполюсника в матричной форме для каждого типа соединений.

22. Расскажите о характеристических параметрах четырехполюсника, их физическом смысле. Как определяются характеристические параметры четырехполюсника через А – параметры.

23. Приведите известные Вам классификации электрических фильтров. Приведите условия аналитического определения полосы пропускания реактивного фильтра. Графический метод определения полосы пропускания фильтра.

24. Расскажите о формировании уравнений линии с распределенными параметрами. Особенности работы длинной линии в режимах холостого хода и короткого замыкания.

25. Расскажите о задаче синтеза электрических цепей.

26. Pасскажите об общих подходах к реализации задач диагностики.

27. Расскажите о существующих методах расчета нелинейных электрических цепей при постоянном напряжении.

28. Расскажите расчете сложной электрической цепи с одним нелинейным элементом методом пересечений.

29. Расскажите о расчете нелинейных цепей методом эквивалентных синусоид. Как выбирается эквивалентная синусоида.

30. Расскажите о графическом методе расчета нелинейной цепи синусоидального тока. Приведите алгоритм и пример расчета.

31. Расскажите о расчете магнитной цепи при постоянных магнитодвижущих силах. Прямая и обратная задачи. Расчет разветвленной магнитной цепи.

32. Расскажите о расчете катушки со сталью. Обоснуйте параллельную и последовательную схемы замещения. Постройте векторную диаграмму.

33. Расскажите о графическом методе получения кривой тока катушки с ферромагнитным сердечником.

последовательной цепи.

35. Расскажите о явлении феррорезонанса в параллельной цепи. Приведите пример практического использования этого явления.

36. Расскажите о расчете трансформатора с ферромагнитным сердечником. Что такое комплексное магнитное сопротивление цепи?

нелинейных электрических цепях.

38. В чем физический смысл записи уравнений Максвелла в интегральной форме? Приведите эти уравнения.

39. В чем физический смысл записи уравнений Максвелла в дифференциальной форме? Запишите эти уравнения.

40. Обоснуйте систему уравнений Максвелла для электростатического поля. Приведите уравнение Лапласа, его решения.

41. Расскажите об уравнениях Пуассона и Лапласа и их решениях.

цилиндрического конденсатора.

43. Получите выражение для емкости уединенного электрода сферической формы.

44. Выведите граничные условия на поверхности раздела двух диэлектриков в электростатическом поле.

45. Объясните, что такое плоскопараллельное поле.

Приведите примеры.

электростатического поля коаксиального конденсатора.

47. Метод выравнивания величины напряженности электрического поля Е в коаксиальных конструкциях.

48. Изложите способ определения емкости на примере плоского двухслойного конденсатора.

49. Задача расчета электростатического поля для случаев:

- тело из диэлектрика в вешнем электростатическом поле;

- проводящее тело во внешнем электростатическом поле.

50. Опишите граничные условия на поверхности раздела двух проводящих сред (постоянный ток).

51. Приведите аналогию электрического поля постоянных токов в проводящей среде с электростатическим полем.

52. Вектор Умова-Пойнтинга.

53. Опишите явление поверхностного эффекта. Как определить глубину проникновения магнитного поля. Что такое эффект близости?

54. Неравномерное распределение переменного магнитного потока в плоском листе.

6.2. Критерии оценки знаний на экзамене Критерии оценки знаний студентов составлены на основании рекомендаций, изложенных в письме Минвуза № 93-083-341/10 от 29.03.77. Критерии должны обеспечить объективный подход к выставлению оценок в соответствии с четырехбальной шкалой (отлично, хорошо, удовлетворительно, неудовлетворительно).

Оценки "отлично" заслуживает студент, обнаруживший всестороннее, систематическое и глубокое знание учебнопрограммного материала, умение свободно выполнять задания, предусмотренные программой, усвоивших основную и знакомый с дополнительной литературой, рекомендованной программой. Как правило, оценка "отлично" выставляется студентам, усвоившим взаимосвязь основных понятий дисциплины и их знаний для приобретаемой профессии, проявившим творческие способности в понимании, изложении и использовании учебно-программного материала.

Оценки "хорошо" заслуживает студент, обнаруживший полное знание учебно-программного материала, успешно выполняющий предусмотренные в программе задания, усвоивших основную литературу, рекомендованную программой. Как правило, оценка "хорошо" выставляется студентам, показавшим систематический характер знаний по дисциплине и способным к их самостоятельному пополнению и обновлению в ходе дальнейшей учебной работы и профессиональной деятельности.

обнаруживший знание основного учебно-программного материала в объеме, необходимом для дальнейшей учебы и предстоящей работы по специальности, справляющийся с выполнением заданий, предусмотренных программой, знакомый с основной литературой, рекомендованной программой. Как правило, оценка "удовлетворительно" выставляется студентам, допустившим погрешности в ответе на экзамене и при выполнении экзаменационных заданий, но обладающим необходимыми знаниями для их устранения под руководством преподавателя.

Оценка "неудовл." выставляется студенту, обнаружившему пробелы в знаниях основного учебно-программного материала, допустившему принципиальные ошибки в выполнении предусмотренных программой заданий. Как правило, оценка "неудовл." выставляется студентам, которые не могут продолжить обучение или приступить к профессиональной деятельности по окончании вуза без дополнительных занятий по соответствующей дисциплине.

7. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

СТП УГАТУ 016-2007.Графические и текстовые конструкторские документы. Общие требования к построению, изложению, оформлению.

ГОСТ 2.702.-2011. Единая система конструкторской документации. Правила выполнения электрических схем.

Введ.01.01.2011.

Электротехника: Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников неэлектротехнических специальностей инженерно-технических вузов / Волынский Б.А. – М.: Высшая школа, 1987. – 119с.

Ионкин П.А. и др. Типовые задачи, методические указания и контрольные задания по курсу «Теоретические основы электротехники» для студентов электротехнических специальностей высших учебных заведений / Под ред.

П.А.Ионкина. – М.: Советская наука, 1957. – 348с.

Примерная программа дисциплины «Теоретические основы электротехники». – М., 2001.

Вавилова И.В., Грахов П.А., Лукманов В.С.

Формирование учебно-методических комплексов по ТОЭ и электротехнике // Технологии и организация обучения: Научное издание – Уфа: Уфимск. гос. техн. ун-т,2004 – с.25- Составители: Чечулина Ирина Евгеньевна «Теоретические основы электротехники»

Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Times New Roman Усл. печ. л.2,7. Усл. кр.-отт. 2,7. Уч.-изд. л.2,6.

ФБГОУ ВПО