Вид занятия: лекция № 8 (академическая: традиционная): «Комплексные методы расчета линейных цепей при гармоническом воздействии»
Время: 2 часа ( 90 мин)
Место проведения: учебная аудитория
Категория обучающихся: студенты 3-го курса (очная форма обучения)
Воронеж ‑ 2015
Цели занятия:
а) образовательная (изучение; раскрытие; ознакомление; формирование знания, умения, навыков);
б) развивающая (формирование и развитие познавательного интереса учащихся к предмету; формирование и развитие самостоятельности; овладение основными способами мыслительной деятельности; развитие речи);
в) воспитательная (формирование и развитие инженерных, технических, экономических и других качеств личности).
Учебно-материальное обеспечение:
дидактический, иллюстративный и раздаточный материал по теме (мультимедийные презентации);
технические средства обучения (мультимедийный проектор, компьютер).
Метод(ы) обучения:
объяснительно-репродуктивный, репродуктивный, объяснение с иллюстрацией.
Учебные вопросы:
Расчет сложных цепей при гармонических воздействиях тригонометрическим методом; Векторное диаграммы в последовательном соединении сопротивления, индуктивности и емкости.
Основные понятия:
Комплексные величины, векторные диаграммы, сдвиг фаз.
Межпредметные связи:
основные сведения из физики, математики
Литература:
1. Бычков, Ю. А. Основы теории электрических цепей: учебник для вузов [Текст] / Ю. А. Бычков, В. М. Золотницкий, Э. П.Чернышев. – 3-е изд., стер. – СПб.: Издательство «Лань». – 2004.
2. Бакалов, В. П. Основы теории цепей, учеб. пособие для вузов, 2013.- гриф.
3. Попов, В. П. Основы теории цепей: учебник для вузов [Текст] / В. П. Попов. – 5-е изд. – М.: Высш. шк., 2005. – 574
| Ход занятия: | Время, мин. |
| 1. Вводная часть: приветствие; проверка явки и заполнение журнала; проверка готовности обучающихся к занятию; мотивационное обеспечение учебно-познавательной деятельности (установка на участие в работе; актуализация проблемы (знаний) и др.). Определение порядка работы на занятии и др. | 5 мин. |
| 2. Основная часть: Сообщение новых знаний преподавателем и усвоение их обучаемыми. | 75 мин. |
| 3. Подведение итогов проведенного занятия, ответ на вопросы обучаемых. Оценка работы обучающихся. | 5-7 мин. |
| 4. Формирование домашнего задания: постановка вопросов для самопроверки и перечня заданий из учебника. Цели домашнего задания: чтение учебной литературы (основной, дополнительной, справочной), конспектирование, решение задач, подготовка к экзамену, зачету. | 2-3 мин. |
| 5. Организационное завершение занятия (сбор раздаточного дидактического материала). | 2-3 мин. |
Понятия комплексных токов и напряжений, комплексных сопротивлений и проводимостей Z и Y лежат в основе комплексного метода расчета цепей синусоидального тока.
Для расчета цепи необходимо перейти от заданных характеристик действующих в цепи источников ЭДС и тока, используя формулы прямого преобразования (7.1), к их комплексным изображениям:; (, — действующие ЭДС и токи, ye, yJ — их начальные фазы). При наличии единственного источника его начальную фазу можно принять равной нулю, тогда его комплексное изображение будет вещественным. Далее вводятся комплексные сопротивления (или проводимости) элементов цепи: ZR = R; ZL = jwL; ZC = 1/jwC или YR = 1/R; YL = 1/jwL; YC = jwC. Эти величины выражают связи комплексных токов и напряжений на элементах цепи: (). Сами комплексные токи и напряжения подчиняются законам Кирхгофа:;. Поэтому далее комплексные величины рассчитываются на основе уравнений Кирхгофа либо вытекающих из них узловых или контурных уравнений. При этом матрицы узловых проводимостей Yу или контурных сопротивлений Zк, формируемые из комплексных проводимостей или сопротивлений элементов цепи, имеют комплексные элементы.
К комплексным величинам и можно применять принципы наложения и взаимности. Комплексные сопротивления Z и проводимости Y подчиняются правилам суммирования и преобразования при последовательном и параллельном соединениях, тождественным правилам преобразованиям сопротивлений R и проводимостей G резистивных элементов.
Таким образом, комплексный метод позволяет распространить на расчет цепей синусоидального тока все известные способы и методы расчета резистивных цепей. Их соответствие расчетным величинам и формулам комплексного метода показано в Tаблице 1..
Значения комплексных токов и напряжений определяют действующие значения как модуль соответствующей комплексной величины (или его амплитуду, если при анализе используются комплексные амплитуды). Начальная фаза равна аргументу соответствующей комплексной величины. Таким образом, для перехода от комплексных изображений и к представлению искомых величин во временной области i(t) и u(t) используются формулы обратного преобразования (7.2).
Обозначения величин и соотношений - Таблица 1.
Подготовила:
преподаватель кафедры ОРЭ, к.ф.-м.н. _____________ Т. И. Касаткина