Программа экзамена по электротехнике для 2 курса ФНБМТ, 2 семестр 2009-10 уч.года (проф. Безручко Б.П.).
Основные понятия и законы теории электрических цепей..
1. Основные понятия и законы электромагнитного поля. Электрический заряд, электрическое поле, потенциальные и вихревые поля. Напряженность, потенциал, напряжение U. Электродвижущая сила (эдс). Электрический ток, сила тока. Магнитное поле, индукция B магнитного поля. Поляризация и намагниченность веществ. Индукция D электрического и напряженность H магнитного полей. Магнитный поток, явление электромагнитной индукции. Электродвижущая сила индукции, самоиндукции, взаимной индукции. Электромагнитное поле, основные уравнения электромагнитного поля (уравнения Максвелла). Электромагнитная волна, длина волны. Закон Ома для участка и замкнутой цепи.
2. Электрические измерения. Стрелочные приборы (гальванометр, амперметр, вольтметр), класс точности, классификация стрелочных приборов. Мультиметр. Электронный осциллограф. Аналого-цифровой преобразователь – основной элемент цифровых приборов, принцип работы простейшего АЦП с параллельной обработкой.
3. Основные понятия и законы теории электрических цепей. Электрическая цепь, ее элементы и провода, интегральные характеристики процессов. Емкость, индуктивность, сопротивление. Цепи с распределенными и сосредоточенными параметрами. Активные и пассивные элементы электрических цепей. Источники ЭДС и источники тока. Модели компонентов электрических цепей (схемы замещения, эквивалентные схемы). Линейные и нелинейные уравнения, линейные и нелинейные цепи и их элементы.
Структура и топологические характеристики цепей (граф, ветвь, узел, контур, дерево, сечение). Матричное описание топологических свойств цепи. Законы Кирхгофа, правила знаков при составлении уравнений. Структурные и компонентные уравнения. Уравнения цепей в матричной форме; полная система уравнений в матричной форме. Метод узловых потенциалов. Метод контурных токов. Эквивалентное преобразование схем; пример эквивалентного преобразования соединений «звезда» и «треугольник». Компьютерные программы по расчету и анализу электрических цепей (Electronics Workbench, Multisim).
Линейные электрические цепи.
4. Основные свойства и эквивалентные параметры линейных электрических цепей при синусоидальных токах. Чем замечательны синусоидальные (гармонические) процессы вообще и в электротехнике, в частности.? Параметры гармонических сигналов (амплитуда, действующее значение, частота, фаза). Изображение синусоидальных эдс, напряжений и токов с помощью векторов и их комплексное представление. Связь между синусоидальными напряжениями и токами на элементах R,L,C. Пример расчета комплексным методом (смешанное соединение R,L,C ). Ток в цепях с последовательным и параллельным соединением R,L,C.
5. Энергетические соотношения в цепях синусоидального тока. Мгновенная и средняя мощность.Активная, реактивная и полная мощности. Условия выделения максимальной мощности на нагрузке.
6. Резонансные явления и частотные характеристики. Резонанс. Условия резонанса, пример – последовательная RLC-цепь при гармоническом воздействии. Практическое применение резонанса. Частотные характеристики цепи с последовательно соединенными R,L,C.. Резонанс при параллельном соединении R,L,C.
Трехфазные цепи и электрические машины.
7. Трехфазные цепи. Фаза, многофазные цепи и системы. Соединение обмоток генератора «звездой» и «треугольником», фазовые и линейные напряжении токи. Соединение фаз источника и потребителя «звездой» и «треугольником».. Источники асимметрии в трехфазной цепи. Мощность трехфазного тока. Трехфазный источник синусоидальной эдс. Конструктивные элементы силовых трехфазных цепей (кабели, переключатели, предохранители, магнитные пускатели, использование магнитного пускателя в цепи включения электродвигателя).
8. Электрические машины. Машины постоянного тока, схемы возбуждения. Машины переменного тока, получение вращающегося магнитного поля. Асинхронная бесколлекторная машина, режимы ее работы. Синхронные машины.
Магнитные цепи.
9. Магнитные цепи. Элементы магнитной цепи. Закон полного тока. Свойства ферромагнитных материалов, гистерезис. Катушка с ферромагнитным сердечником в цепи переменного тока. Трансформаторы. Конструкции трансформаторов. Характеристики трансформатора, коэффициент полезного действия
Нелинейные явления в электрических и магнитных цепях.
10. Линейность и нелинейность функций и уравнений, процессов, явлений и систем. Виды поведения и феномены, присущие только нелинейным системам. Природа нелинейности. Нелинейные электротехнические элементы: полупроводниковый диод, вакуумные приборы, катушки с ферромагнитными сердечниками. Процессы в нелинейной RL-диод цепи при гармонической ЭДС. Выпрямители переменного тока.
6. Электрические цепи с несинусоидальными периодическими ЭДС и переходные процессы.
11. Представление негармонических процессов рядом Фурье. Особенности спектров в зависимости от формы изменения токов и напряжений во времени; высшие и субгармоники, комбинационные частоты. Влияние элементов цепи на спектры сигналов. Электрические фильтры, виды фильтров. Пример реализации фильтра нижних частот (ФНЧ). Переходные процессы и установившиеся режимы. Дифференцирующие и интегрирующие цепи.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Вопросы, выделенные наклонным шрифтом, выносятся на экзамен только студентам, не выполнившим программу практикума по электротехнике.
Задачи. Для студентов групп, в которых проводились семинары по электротехнике, не получивших зачет у ведущего семинар преподавателя, в дополнение к билету будет дана задача на одну из тем, рассмотренных на семинаре (варианты представлены в УМК).
Основная литература:
1. Новогородцев А.Б. Теоретические основы электротехники. – «Питер», 2006, 576 с.
2. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники. Изд. «ПИТЕР», 2003 г и предыдущие издания.
3. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. – М., «Academa», 2005, 539 с
4. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М., 2000 г.
5. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. М.-Л., «Энергия», 1978 г.
6. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. М.-Л., «Энергия», т.1, 2., 1966 г.
7. Голубев А.Н. Учебное пособие по курсу электротехники, 2005 г.
.В сети «Интернет», на сайте https://dvoika.net/education/Golubev,
Дополнительная литература:
- Хохлов А.В. Теоретические основы радиоэлектроники., Изд.СГУ, 2005, 295 с.
- Белокопытов Г.В. Основы радиофизики. М., 1996 г.
В деканате имеется рукописный конспект лекций для копирования. На сайте www.nonlinmod.sgu.ru Вы можете найти и скачать файлы электронных учебников по электротехнике, в частности [7] (объем 1.2 и 1.1 МБТ).