Линейные электрические цепи. Постоянный ток

Содержание

Слайд 2

Вариант контрольного задания определяется двумя последними цифрами номера зачетки. Если получаемое

Вариант контрольного задания определяется двумя последними цифрами номера зачетки. Если получаемое

число больше 49, то следует для нахождения номера варианта вычесть 50.

Задание 10.1: пункты 1, 2, 3, 4.
Можно удалить из схемы источники тока.
Задание 10.2: пункты 1, 2, 6.
Ваттметр на схеме указывать не нужно.
Литература
Сивяков Б.К. Электротехника и электроника: учеб. пособие / Б.К. Сивяков, В.С. Джумалиев. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2009. 116 с.
Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник для вузов / Л.А. Бессонов. М.: Гардарики, 2009. 638 с.

Слайд 3

ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННЫЙ ТОК

ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННЫЙ ТОК

Слайд 4

В теории электрических цепей заменяем реальное электромагнитное устройство некоторым расчетным эквивалентом

В теории электрических цепей заменяем реальное электромагнитное устройство некоторым расчетным эквивалентом

– электрической цепью.
Электрическая цепь - совокупность соединенных источников и нагрузок, по которым может протекать электрический ток.

СИЛА ТОКА - I, А
НАПРЯЖЕНИЕ - U, В
ЭДС - E, В
ПОТЕНЦИАЛ - ϕ, В
СОПРОТИВЛЕНИЕ - R, Ом
ПРОВОДИМОСТЬ - G=1/R, См

Электрическая схема – изображение электрической цепи с помощью условных знаков.

Слайд 5

R Идеальные источники ЭДС E тока J I U J E Идеальная нагрузка - резистор

R

Идеальные источники

ЭДС

E

тока

J

I

U

J

E

Идеальная нагрузка - резистор

Слайд 6

Напряжение на участке цепи ЗАКОН ОМА для участка цепи а а

Напряжение на участке цепи

ЗАКОН ОМА для участка цепи

а

а

b

b

R

R

E

E

I

I

ВЕТВЬ – участок цепи,

образованный последовательно соединенными элементами и заключенный между двумя узлами.
УЗЕЛ – точка цепи, в которой сходятся не менее трех ветвей.
Слайд 7

ЗАДАЧА 1 Составить уравнения по правилам Кирхгофа. Систему не решать. 2.

ЗАДАЧА 1

Составить уравнения по правилам Кирхгофа. Систему не решать.
2. Найти все

токи в ветвях методом контурных токов.
3) Найти все токи в ветвях методом узловых потенциалов.
4) Результаты свести в таблицу.
Слайд 8

ЗАКОНЫ КИРХГОФА 1. Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. 2.

ЗАКОНЫ КИРХГОФА

1. Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю.

2. Алгебраическая сумма

падений напряжений на элементах замкнутого контура равна алгебраической сумме ЭДС этого контура.

По правилам Кирхгофа составляем столько уравнений, сколько в схеме ветвей (неизвестных токов). Из них по первому правилу составляем уравнений на 1 меньше количества узлов, остальные уравнения составляем по второму правилу.

Слайд 9

1)

1)

Слайд 10

МЕТОД КОНТУРНЫХ ТОКОВ Независимый контур – контур, отличающийся от прочих контуров

МЕТОД КОНТУРНЫХ ТОКОВ

Независимый контур – контур, отличающийся от прочих контуров хотя

бы на одну ветвь.
Предположим, что в каждом независимом контуре течёт свой контурный ток.
Выберем направления контурных токов по часовой стрелке.
Система уравнений в общем виде для трёх независимых контуров:

2)

Слайд 11

I11 I22 I33

I11

I22

I33

Слайд 12

Выразим токи в ветвях через контурные токи: I11 I22 I33

Выразим токи в ветвях
через контурные токи:

I11

I22

I33

Слайд 13

МЕТОД УЗЛОВЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ 3) Заземлим один узел . Для оставшихся узлов

МЕТОД УЗЛОВЫХ ПОТЕНЦИАЛОВ

3)

Заземлим один узел .
Для оставшихся узлов запишем систему уравнений

в общем виде:
Слайд 14

4

4

Слайд 15

Зная потенциалы, по закону Ома найдём токи в ветвях.

Зная потенциалы, по закону Ома найдём токи в ветвях.

Слайд 16

Слайд 17

4)

4)

Слайд 18

ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Слайд 19

i,u,e – мгновенные значения тока, напряжения и ЭДС (значения в данный

i,u,e – мгновенные значения тока, напряжения и ЭДС (значения в данный

момент времени)
Im , Um , Em – амплитуды (max) значения (А), (В)
T – период (время одного полного колебания), (с)
f=1/T – частота (число периодов в секунду), (Гц)
- циклическая частота, (рад/с)
- начальная фаза

i – мгновенное
I – действующее
Im – амплитудное
I - комплекс

Слайд 20

Начальная фаза, располагающаяся влево от оси ординат, считается положительной, а вправо

Начальная фаза, располагающаяся влево от оси ординат, считается положительной, а вправо

— отрицательной.
(ωt + ψ) — фаза (аргумент синуса)

φ = ψu – ψi.
Угол сдвига фаз между напряжением
и током обозначается буквой φ:

Действующие
(эффективные)
значения

Слайд 21

КОМПЛЕКСНАЯ ПЛОСКОСТЬ три формы записи комплексного числа: алгебраическая показательная (экспоненциальная) -

КОМПЛЕКСНАЯ ПЛОСКОСТЬ

три формы записи комплексного числа:
алгебраическая
показательная (экспоненциальная)
- тригонометрическая

Im

Re

b

a

ДЕЙСТВИЯ С

КОМПЛЕКСНЫМИ ЧИСЛАМИ

- модуль комплексного числа

- его аргумент

комплексно сопряженное

j иногда называют
оператором поворота
Умножение на j поворачи-вает вектор на угол π/2, умножение на (-j) или деление на j - на угол (-π/2)

Слайд 22

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Электрический ток (движение электрических зарядов)

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Электрический ток (движение электрических зарядов) неразрывно

связан с магнитным и электрическим полем.
Основными элементами цепи переменного тока, помимо источников электроэнергии, являются резистивные, индуктивные и емкостные элементы.
Слайд 23

активный элемент реактивные элементы резистор R индуктивный элемент L емкостной элемент С индуктивное сопротивление емкостное сопротивление

активный
элемент

реактивные элементы

резистор

R

индуктивный элемент

L

емкостной элемент

С

индуктивное
сопротивление

емкостное
сопротивление

Слайд 24

Любую цепь синусоидального тока можно рассчитывать, как цепь постоянного тока, если

Любую цепь синусоидального тока можно рассчитывать, как цепь постоянного тока, если

все величины представить в комплексной форме.
Токи и напряжения заменяют их комплексными изображениями. При этом дифференциальные уравнения для мгновенных значений заменяются алгебраическими уравнениями для комплексов.

символический метод
расчёта цепей
синусоидального тока

(комплексный метод)

Слайд 25

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ RLC КОНТУР е = u = Um sin(ωt + ψu)

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ RLC КОНТУР

е = u = Um sin(ωt + ψu)

Второе правило

Кирхгофа

u = uR + uL + uC

в дифференциальной форме для мгновенных значений

в символической форме для комплексов

Слайд 26

комплексное сопротивление активное сопротивление реактивное сопротивление X = XL – XC

комплексное
сопротивление

активное
сопротивление

реактивное
сопротивление

X = XL – XC

закон Ома
в

комплексном виде


- полная проводимость

- комплексная проводимость

- полное сопротивление