Основные электрические и магнитные величины

СОДЕРЖАНИЕ

1 Общие методические указания .......................……………………
2 Требования, предъявляемые к оформлению контрольной работы …………………………………………………….…………….
3 Рабочая программа ………………………………………………..
4 Контрольная работа ………………………………………………
5 Методические указания к выполнению контрольной работы ………
Список литературы ……………………...…………………………..
Приложение А – Основные электрические и магнитные величины ….
Приложение Б - Условные графические обозначения, применяемые в схемах …………………………………………………………………
Приложение В – Образец оформления титульного листа контрольной работы …………………………………………………………………...

1 ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Основным видом учебной работы студента-заочника над курсом «Электротехника и основы электроники» является самостоятельная работа с учебной литературой. Эта работа начинается с изучения теории по учебнику. После изучения теории по данной теме следует разобрать решения задач, приведенные в рекомендованных учебниках и задачниках, и несколько задач решить самостоятельно. Решение задач помогает лучшему пониманию изучаемых вопросов и закреплению в памяти основных законов и уравнений. Затем следует приступить к выполнению контрольной работы.

Выполнение контрольной работы является важным этапом в самостоятельной работе студента-заочника над курсом и должно свидетельствовать о том, что соответствующие разделы курса проработаны и достаточно глубоко осмыслены.

Студенты специальности 050717 по данному курсу выполняют одну контрольную работу из шести задач.

Задачи контрольных работ имеют 10 вариантов, отличающихся друг от друга схемами и числовыми значениями заданных величин. Вариант, подлежащий решению, определяется по двум последним цифрам шифра студента: по предпоследней цифре выбирается номер схемы, о по последней – номер варианта числовых значений величин. Например, номеру зачетной книжки 200186 соответствует схема 8 и 6-й вариант числовых значений (порядок выбора варианта задачи 6 указан в примечании к условию задачи).

2 Требования, предъявляемые к оформлению

контрольной работы

2.1 Контрольная работа должна выполняться на листах формата А4, титульный лист должен быть оформлен по требованиям ГОСТа(приложение В).

2.2 Писать следует на одной стороне листа или оставляя широкие поля. Листы тетради должны быть пронумерованы.

2.3 Условие задачи приводится полностью.

2.4 Основные положения решения должны иметь объяснения. Решение должно иллюстрироваться схемами, чертежами, векторными диаграммами и т.д. На электрических схемах должны быть показаны положительные направления токов.

2.5 Графическая часть работы должна быть выполнена аккуратно с помощью чертежного инструмента со строгим соблюдением требований государственных стандартов на условные графические обозначения. Графики и диаграммы должны выполняться с обязательным соблюдением масштаба. Масштаб следует выбирать так, чтобы на 1 см приходилось 1×10ⁿ, 2×10ⁿ или 5×10ⁿ единиц измерения физической величины, где n - целое число. Градуировка осей должна выполняться, начиная с нуля, равномерно. Числовые значения координат точек, по которым строятся кривые, приводить не следует.

2.6 Должен придерживаться следующий порядок записей при вычислениях: сначала формула, затем подстановка числовых значений величин, входящих в формулу, без каких либо преобразований, затем – результат с указанием единиц измерения.

2.7 В ходе решения задачи не следует изменять однажды принятые положительные направления токов и наименования узлов. При решении одной и той же задачи различными методами одной и той же величине следует присваивать одно и то же обозначение.

2.8 Контрольная работа должна содержать перечень литературы, использованной при работе над заданием, дату и подпись студента.

2.9 Контрольная работа должна быть представлена на рецензирование до начала сессии.

2.10 Незачтенная контрольная работа должна быть исправлена в соответствии с замечаниями и представлена нам повторную рецензию. Все исправления должны быть выполнены в той же контрольной работе после рецензии или выполнены в новой, которая должна быть представлена на рецензию вместе со старой.

2.11 Контрольные работы, выполненные не по варианту, а также оформленные неаккуратно и написанные неразборчиво, не рецензируются.

3 Контрольная работа

Задача 1 Расчет разветвленной линейной электрической цепи постоянного тока с несколькими источниками электрической энергии Для электрической цепи, изображенной на рисунке 1:

1) Составить систему уравнений для определения токов путем непосредственного применения законов Кирхгофа. Решать систему уравнений не следует.

2) Определить токи в ветвях методом контурных токов.

3) Оценить режим работы активных элементов и составить баланс мощностей.

4) Построить потенциальную диаграмму для контура, содержащего оба активных элемента.

Значения ЭДС источников и сопротивлений резистивных элементов приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Значения ЭДС источников и сопротивлений резистивных элементов

Величина	Вариант

Е₁, В
Е₂, В
r₀₁, Ом	2,5	2,4	2,8	2,6	1,2	2,7	2,6	2,8	2,4	2,7
r₀₂, Ом	0,3	0,8	0,4	0,6	0,6	0,4	1,2	1,0	0,8	0,6
R₁, Ом
R₂, Ом
R₃, Ом
R₄, Ом
R₅, Ом
R₆, Ом

Рисунок 1

Задача 2 Расчет неразветвленной цепи синусоидального тока

Напряжение на зажимах цепи, изображенной на рисунке 2 изменяется по закону u=U_msin(wt+j_u). Амплитудное значение U_m и начальная фаза j_u напряжения, а также значения активных R, индуктивных X_L и емкостных X_С сопротивлений приведены в таблице 2.

Необходимо:

1) Определить показания приборов, указанных на схеме.

2) Определить закон изменения тока в цепи.

3) Определить закон изменения напряжения между точками, к которым подключен вольтметр.

4) Построить векторную диаграмму.

Таблица 2 – Исходные данные к задаче

Вариант	U_m, В	j_u, град	R₁, Ом	X_L₁, Ом	X_С₁, Ом	R₂, Ом	X_L₂, Ом	X_С₂, Ом

Рисунок 3

Задача 3 Расчет трехфазной цепи

К трехфазному источнику с линейным напряжением U_л включена цепь, изображенная на рисунке 3. Значения линейного напряжения U_л, активных R, индуктивных X_L и емкостных X_C сопротивлений приемников приведены в таблице 5.

Необходимо:

1) Определить токи в линейных и нейтральном проводах, а также активную, реактивную мощности отдельных фаз и всей цепи. Построить векторную диаграмму.

2) Те же элементы включить треугольником и определить фазные и линейные токи, построить топографическую диаграмму напряжений и на ней показать векторы токов.

Таблица 5 – Исходные данные к задаче

Вариант	U_л, В	Сопротивления, Ом
R₁	X_L₁	X_C₁	R₂	X_L₂	X_C₂	R₃	X_L₃	X_C₃

Рисунок 3

4 Методические указания к выполнению контрольной работы

Изложение материала в выполненных работах должно быт кратким, в виде конспекта. Ответ не следует перегружать излишними подробностями, однако все важные стороны задания должны быть освещены достаточно подробно. Текст и решения должны быть изложены техническим языком и допускать только однозначное толкование.

При выполнении теоретического задания не допускается переписывание материалов из литературных источников.

Рекомендуется хорошо обдумать данное задание, затем выбрать техническую литературу, прочесть и изучить материал в и составить план ответа. Далее изложить материал согласно плану так, чтобы он составлял единое целое. Этим достигается хорошее усвоение данной темы и вырабатываются навыки работы с литературой, умение выделить главное, сжато и четко формулировать свою мысль.

При решении задачи также рекомендуется обдумать задачу, выбрать техническую литературу, прочесть и проработать соответствующий теоретический материал, составить план решения и выполнить само решение. В контрольной работе следует привести необходимые формулы со ссылкой на литературу, откуда взяты эти формулы, расшифровать условные обозначения величин в формулах с указанием их размерностей. Если формула выведена самим студентом, то нужно привести этот вывод. Желательно краткое обоснование применения той или иной формулы. Далее нужно подставить свои данные в формулы и представить результат вычислений с указанием его размерности. Все эти этапы решения должны быть представлены в контрольной работе.

Точность вычислений должна составлять не менее 3-х значащих цифр, то есть точно должна быть вычислена первая цифра, отличная от нуля и не менее двух последующих цифр.

В случае затруднений, возникших при выполнении контрольной работы, студент может обратиться в университет за устной или письменной консультацией.

Каждая контрольная работа оформляется в виде пояснительной записки с необходимыми расчетами, схемами и пояснениями.

На первом листе записки нужно привести наименование университета, института, дисциплины, фамилию, имя и отчество студента, курс и шифр его группы, шифр (номер зачетной книжки) студента, номер контрольной работы и год выполнения работы.

Перед ответом на данное задание нужно поставить номер этого задания и переписать задание полностью, без изменений в виде заголовка и исходных данных.

Ответы на задания пишутся от руки шариковой ручкой или чернилами разборчиво, без помарок и зачеркиваний. Для исправлений можно использовать "штрих". Каждая страница ответов должна быть пронумерована и иметь поле для пометок и замечаний рецензента.

Эскизы и схемы необходимо выполнять тщательно, с соблюдением ГОСТ. Не допускается ксерокопирование рисунков и чертежей.

В конце контрольной работы нужно указать список использованной литературы, дату выполнения работы и поставить подпись исполнителя.

Работа, не соответствующая варианту задания, выполненная не в полном объеме или небрежно, возвращается студенту на доработку.

К задачам 1 .

1) При составлении баланса мощностей в левой части равенства записывается алгебраическая сумма мощностей, развиваемых активными элементами, . Слагаемое E_kI_k (в буквенных обозначениях) следует брать со знаком «+», если направление действия ЭДС и положительное направление тока, проходящего по активному элементу, совпадают. В правой части равенства записывается сумма мощностей, рассеиваемых на всех резистивных элементах (в том числе на внутренних сопротивлениях источников электрической энергии) цепи.

2) На потенциальной диаграмме необходимо указать ЭДС и падения напряжения на внутренних сопротивлениях активных элементов.

К задачам 2.

1) Построение векторной диаграммы для цепи со смешанным соединением элементов целесообразно вести в следующей последовательности:

построить в выбранном масштабе вектор напряжения на участке цепи с параллельным соединением элементов;

в масштабе токов построить векторы токов в ветвях;

на основании первого закона Кирхгофа построить вектор тока в неразветвленной части цепи;

построить векторы напряжений на элементах R, L, C, включенных в неразветвленную часть цепи, и, сложив их с вектором напряжения на участке цепи с параллельным соединением, получить вектор напряжения на зажимах цепи.

2) При составлении баланса мощностей в левой части равенства записывается комплекс полной мощности источника . В правой части равенства записывается сумма комплексов полных мощностей ветвей

где - комплекс напряжения на k-м участке цепи;

- сопряженный комплекс тока на данном участке.

Список литературы

1 Электротехника / Под ред. Проф. В.С.Пантюшина. - М.: Высшая школа, 1976.

2 Электротехника / Под ред. В.Г.Герасимова. - М.: Высшая школа, 1985.

3 Ю.М.Борисов и др. Электротехника. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

4 А.С.Касаткин, М.В.Немцов. Электротехника. - М.: Энергоатомиздат, 1983.

5 Сборник задач по электротехнике и основам электроники /Под ред. проф. В.С.Пантюшина. - М.: Высшая школа, 1979.

6 В.А.Волынский. Электротехника. - М.: Энергоатомиздат, 1987.

7. Забродин Ю.С. Промышленная электроника.- М.: Высшая школа, 1982.- 496с.

8 Лачин В.И., Савёлов Н.С. Злектроника: Учебн. пособие. 3-е изд., перераб. и доп. – Ростов на Дону: Феникс, 2002, – 576 с.

9. Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника: Учебное пособие. – СПб.: Питер, 2003, – 512 с.

10. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника.- М.: Высшая школа, 1982. -495с.

11. Джонс М.Х. Электроника - практический курс. - М.: Постмаркет, 1999.-527с.

12. Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций. - СПб.: КОРОНА принт, 1998, - 400с.

13.. Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника (Полный курс) – М.: Горячая Линия – Телеком,

14 Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.: Энергоатомиздат, 1989.-352с.

Приложение А

Основные электрические и магнитные величины

Величина	Единица измерения
Наименование	Буквенное обозначение	Наименование	Обозначение
Емкость электрическая	С	фарада	Ф
Заряд электрический	Q, q	кулон	Кл
Индуктивность взаимная	M	генри	Гн
Индуктивность собственная	L	генри	Гн
Индукция магнитная	B	тесла	Тл
Коэффициент связи	K
Мощность; мощность активная	P	ватт	Вт
Мощность полная	S	вольт-ампер	ВА
Мощность реактивная	Q	вар	вар
Напряжение электрическое	U, u	вольт	В
Напряженность магнитного поля	H	ампер на метр	А/м
Период колебаний	T	секунда	с
Плотность тока	J, j	ампер на кв. метр	А/м²
Постоянная времени электрической цепи	t	секунда	с
Потенциал электрический	V, j	вольт	В
Поток магнитный	Ф	вебер	Вб
Потокосцепление	y	вебер	Вб
Проводимость активная электрическая	G, g	сименс	См
Проводимость полная	Y, y	сименс	См
Проводимость реактивная	B, b	сименс	См
Проводимость электрическая удельная	g	сименс на метр	См/м
Проницаемость магнитная абсолютная	m_a	генри на метр	Гн/м

Продолжение приложения А

Проницаемость магнитная относительная	m_r
Сдвиг фаз между напряжением и током	j	градус, радиан	град, рад
Сила магнитодвижущая вдоль замкнутого контура	F	ампер	А
Сила электродвижущая	E, e	вольт	В
Сопротивление магнитное	R_M, r_M	ампер на вебер	А/Вб
Сопротивление электрическое, сопротивление электрическое постоянному току	R, r	ом	Ом
Сопротивление электрическое активное	R, r	ом	Ом
Сопротивление электрическое полное	Z, z	ом	Ом
Сопротивление электрическое реактивное	X, x	ом	Ом
Сопротивление электрическое удельное	r	ом-метр	Ом×м
Ток	I, i	ампер	А
Частота колебаний	f	герц	Гц
Частота колебаний угловая	w, W	радиан в секунду	рад/с

Для изменяющихся во времени величин, например ЭДС, напряжения, потенциала, заряда, тока, потности тока, следует применять обозначения:

а – мгновенное значение;

А – действующее значение (для периодически изменяющихся величин);

A_m – амплитуда (для гармонически изменяющихся величин).

Здесь под а, А, A_m понимается любая из изменяющихся во времени величин.

Комплексные величины следует обозначать по типу

где - любая из комплексных величин;

- действительная часть комплексной величины;

- мнимая часть комплексной величины;

a - аргумент комплексной величины.

Сопряженная комплексная величина

Допускается для обозначения комплексных действующих и амплитудных значений величин, являющихся синусоидальными функциями времени, вместо вышеуказанных обозначений ставить точку над основным обозначением величины, например: - комплексный действующий ток; - комплексная амплитуда магнитного потока.

Приложение Б