ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
По дисциплине «Теория электрических цепей»
для специальности 2-45 01 03 «Сети телекоммуникаций»
специализация 2 – 45 01 03 01 – Техническая эксплуатация сетей телекоммуникаций
специализация 2 – 45 01 03 04 – Программное обеспечение сетей телекоммуникаций
Витебск 2011
Составил Сергей Иванович Мялик
Экзаменационный материал составлен на основании рабочей программы по дисциплине «Теория электрических цепей»
Рассмотрено и утверждено на заседании филиала кафедры Р и Р
_____________ 2011 года Протокол № _________
Зав.филиалом кафедры Р и Р ______________________ С.И. Мялик
Переутверждено на заседании филиала кафедры Р и Р
_____________ 20__ года Протокол № _________
Зав.филиалом кафедры Р и Р ______________________ С.И. Мялик
Экзаменационные вопросы по дисциплине ТЭЦ
1. Структура дисциплины, её значение при подготовке специалистов связи. Место дисциплины в структуре учебного плана специальности. Роль отечественных и зарубежных учёных в развитии ТЭЦ.
2. Электрическое поле и его основные характеристики: напряжённость, потенциал, напряжение и единицы их измерения. Электрическое поле как вид материи.
3. Электрический ток, его величина, направление и плотность. Условия необходимые для возникновения и поддержания тока.
4. Работа тока, мощность тока и единицы их измерения.
5. Источники электрической энергии. Электродвижущая сила (ЭДС). Мощность и коэффициент полезного действия (КПД) источника электрической энергии. Получение электрической энергии из других видов энергии и преобразование электрической энергии в другие виды.
6. Генераторы сигналов. Источники. ЭДС (напряжения) и тока. Взаимные преобразования источников.
7. Зависимые (управляемые) и независимые источники. Примеры источников напряжения и тока.
8. Электрические сигналы. Классификация сигналов. Простые (гармонические) и сложные (негармонической формы) сигналы. Периодические и непериодические сигналы. Детерминированные и случайные сигналы.
9. Основные параметры детерминированных периодических сигналов: период, угловая и циклическая частота, амплитуда, размах, мгновенное и действующее значение, скважность. Примеры периодических сигналов различной формы.
10. Способы представления сигналов: математическая модель, временная, спектральная и векторная диаграммы. Дискретный и сплошной спектры.
11. Понятие элемента электрической цепи. Двухполюсники и четырёхполюсники. Коэффициент передачи четырёхполюсника по напряжению, току и мощности.
12. Использование логарифмических единиц для расчёта коэффициентов передачи. Понятие о воздействии и отклике.
13. Пассивные элементы электрических цепей: резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности. Их свойства, единицы измерения и условные графические изображения.
14. Активные элементы электрических цепей: транзисторы, операционные усилители. Условные графические обозначения. Коэффициент усиления активного элемента.
15. Инверсные свойства активных элементов. Понятие об обратной связи.
16. Классификация электрических цепей. Неразветвлённые и разветвлённые цепи. Линейные и нелинейные цепи. Пассивные и активные цепи. Цепи с сосредоточенными параметрами. Инерционные и безинерционные цепи. Цепи с открытыми и закрытыми входами.
17. Режимы работы электрических цепей и элементов: согласованный (номинальный), рабочий, холостого хода и короткого замыкания.
18. Закон Ома для участка резистивной электрической цепи и замкнутого контура. Баланс мощностей.
19. Неразветвлённая резистивная электрическая цепь. Последовательное соединение резисторов. Эквивалентное сопротивление цепи. Последовательное соединение источников ЭДС.
20. Неразветвлённая цепь с переменным сопротивлением нагрузки. Построение зависимостей I = f(R), U= f(R).
21. Неразветвлённая цепь с переменным сопротивлением нагрузки. Построение зависимостей h= f(R), Рист= f(R), Рнапр = f(R).
22. Потенциальная диаграмма неразветвлённой цепи.
23. Разветвлённые электрические цепи. Узел, ветвь и контур электрической цепи.
24. Первый закон Кирхгофа для разветвлённой электрической цепи, узловые уравнения.
25. Второй закон Кирхгофа, контурные уравнения.
26. Разветвлённая электрическая цепь с двумя узлами. Параллельные соединения резисторов. Проводимость ветвей, подключённых к одной паре узлов, эквивалентная проводимость группы ветвей. Входное сопротивление, распределение токов, напряжений и мощности.
27. Сочетание последовательного и параллельного соединений резисторов (смешанное соединение). Расчёт входных сопротивлений токов, напряжений и мощностей.
28. Соединение резисторов треугольником и звездой. Преобразование треугольника сопротивлений в эквивалентную звезду. Мостовые устройства.
29. Соединение резисторов треугольником и звездой. Преобразование звёзды в эквивалентный треугольник. Мостовые устройства.
30. Методика составления уравнений при расчёте токов по законам Кирхгофа.
31. Расчёт электрических цепей произвольной конфигурации методом узловых напряжений.
32. Расчёт электрических цепей произвольной конфигурации методом контурных токов.
33. Расчёт электрических цепей методами эквивалентного генератора.
34. Анализ режима работы ветви электрической цепи при изменении сопротивления этой цепи (делители напряжения).
35. Особенности расчёта электрических цепей, содержащих источники тока. Расчёт электрических цепей с зависимыми источниками.
36. Операционные усилители, их эквивалентные схемы, анализ работы в различных режимах.
37. Преобразование свойств цепей операционным усилителем. Сумматоры и конверторы отрицательных сопротивлений, их использование в аппаратуре электросвязи.
38. Получение колебаний гармонической формы. Математические модели колебаний гармонической формы. Параметры напряжения (тока) гармонической формы. Графическое изображение (временное и векторное) колебаний гармонической формы. Символический метод операций с векторными величинами. Сопряженные комплексные выражения. Отрицательные углы.
39. Цепь с резистором при гармоническом воздействии. Закон Ома. Энергетический процесс. Активная мощность. Временные и векторные диаграммы.
40. Цепь с идеальной катушкой индуктивности при гармонической воздействии. Закон Ома. Индуктивное сопротивление. Энергетический процесс. Реактивная (индуктивная) мощность. Временные и векторные диаграммы.
41. Цепь с конденсатором при гармоническом воздействии. Закон Ома. Емкостное сопротивление. Энергетический процесс. Реактивная (емкостная) мощность. Временные и векторные диаграммы.
42. Неразветвлённая RL электрическая цепь при гармоническом воздействии. Свойства реальной катушки индуктивности. Закон Ома. Энергетический процесс при различном соотношении сопротивлений. Временные и векторные диаграммы. Треугольники напряжений и сопротивлений. Входное сопротивление цепи в комплексной форме при различных соотношениях сопротивлений.
43. Неразветвлённая RC электрическая цепь при гармоническом воздействии. Свойства конденсатора с потерями. Закон Ома. Энергетический процесс при различном соотношении сопротивлений. Временные и векторные диаграммы. Треугольники напряжений и сопротивлений. Входное сопротивление цепи в комплексной форме при различных соотношениях сопротивлений элементов.
44. Неразветвлённая RLC электрическая цепь при гармоническом воздействии. Закон Ома. Энергетический процесс при различном соотношении сопротивлений. Векторные диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме при различных соотношениях сопротивлений элементов при XL > XC.
45. Неразветвлённая RLC электрическая цепь при гармоническом воздействии. Закон Ома. Энергетический процесс при различном соотношении сопротивлений. Векторные диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме при различных соотношениях сопротивлений элементов при XL < XC.
46. Различные RL и RC цепи с двумя узлами и одним источником питания при гармоническом воздействии. Законы Ома. Векторные диаграммы. Проводимости. Треугольники проводимостей и мощностей. Входное сопротивление цепи в комплексной форме при различных соотношениях сопротивлений элементов при bL > bC.
47. Различные RL и RC цепи с двумя узлами и одним источником питания при гармоническом воздействии. Законы Ома. Векторные диаграммы. Проводимости. Треугольники проводимостей и мощностей. Входное сопротивление цепи в комплексной форме при различных соотношениях сопротивлений элементов при bL < bC.
48. Цепь с произвольным числом резистивных и реактивных элементов. Построение топографической –векторной диаграммы.
49. Эквивалентные параметры сложной цепи, рассматриваемый в целом как двухполюсник. Схемы замещения двухполюсника при заданной частоте.
50.Фазосдвигающие цепи. Фазосдвигающая цепь RC для изменения фазы на 180°.
Схема. Выбор параметров цепи. Активные фазовращатели (схемы, анализ работы).
51. Входная амплитудно-частотная (АЧХ) и фазо-частотная (ФЧХ) характеристики RL неразветвлённых и разветвлённых цепи. Граничные частоты. Поверхностный эффект.
52. Входная амплитудно-частотная (АЧХ) и фазо-частотная (ФЧХ) характеристики RC неразветвлённых и разветвлённых цепи. Граничные частоты. Поверхностный эффект.
53. Передаточные АЧХ и ФЧХ RL неразветвлённых и разветвлённых цепи. Входные и передаточные АЧХ и ФЧХ RLC цепей. Построение АЧХ сложных электрических цепей.
54. Передаточные АЧХ и ФЧХ RC неразветвлённых и разветвлённых цепи. Входные и передаточные АЧХ и ФЧХ RLC цепей. Построение АЧХ сложных электрических цепей.
55. Индуктивно-связанные элементы электрической цепи. Явление взаимоиндукции. Коэффициент связи.
56. Трансформатор с линейными характеристиками: устройство, принцип действия. Схема замещения, свойства. Баланс мощностей. Потери на вихревые токи и способы их уменьшения.
57. Согласное и встречное включение взаимосвязанных катушек. Вариометр.
58. Причины возникновения несинусоидальных ЭДС, токов и напряжений в электрических цепях.
59. Виды симметрии периодических негармонических сигналов.
60. Математическая модель негармонического периодического процесса в форме тригонометрического ряда Фурье.
61. Спектр негармонического периодического процесса.
62. Максимальное, действующее и среднее за период значения напряжений (токов) при негармоническом воздействии.
63. Мощность цепи при негармоническом воздействии.
64. Коэффициенты амплитуды и искажений. Расчёт RL и RC цепей при негармоническом воздействии.
65. Многофазные цепи и системы, их классификация. Трёхфазная симметричная система ЭДС. Устройство трёхфазного электромагнитного генератора.
66. Соединение обмоток генератора и сопротивления нагрузки звездой.
67. Расчёт трёхфазной электрической цепи при соединении приемника звездой. Мощность трехфазной цепи при симметричном режиме.
68. Понятие о несимметричной нагрузке в трёхфазных цепях. Четырёхпроводная трёхфазная система, роль нейтрального провода.
69. Соединение обмоток генератора и сопротивления нагрузки треугольником. Фазные и линейные напряжения (токи), соотношение между ними.
70. Расчёт трёхфазной электрической цепи при соединении приемника треугольником.
71. Идеальный колебательный контур. Собственная частота колебательного контура.
72. Волновое сопротивление колебательного контура.
73. Реальный колебательный контур. Собственная частота реального колебательного контура.
74. Влияние параметров колебательного контура и нагрузки на резонансные свойства.
75. Расстройки колебательного контура.
76. Входные АЧХ и ФЧХ последовательного колебательного контура.
77. Передаточные АЧХ и ФЧХ последовательного колебательного контура.
78. Избирательные свойства последовательного колебательного контура.
79. Полоса пропускания.
80. Прохождение через колебательный контур сигналов негармонической формы.
81. Резонанс токов. Резонансная частота. Токи при резонансе.
82. Влияние параметров колебательного контура и нагрузки на резонансные свойства параллельного колебательного контура. Расстройка колебательного контура.
83. Входные АЧХ и ФЧХ параллельного колебательного контура. Полоса пропускания.
84. Передаточные АЧХ и ФЧХ параллельного колебательного контура. Полоса пропускания.
85. Подключение параллельного колебательного контура к источникам тока и напряжения. Эквивалентная добротность.
86. Виды параллельных колебательных контуров. Контуры с неполным включением. Прохождение через колебательный контур сигналов негармонической формы.
87. Электронный колебательный контур. Гираторы.
88. Реактивные двухполюсники.
89. Понятие о связанных системах. Цепи, связанные через электрическое поле. Коэффициент связи.
90. Понятие о связанных системах. Цепи, связанные через магнитное поле. Коэффициент связи.
91. Преобразование двухконтурной схемы одноконтурной схемой замещения. Входное сопротивление, вносимое сопротивление.
92. Частные резонансы в связанных колебательных системах. Критическая связь. Параметр связи. Коэффициент передачи.
93. Полный резонанс в связанных колебательных системах. Критическая связь. Параметр связи. Коэффициент передачи.
94. Передаточные характеристики и полоса пропускания. Использование колебательных контуров в системах электросвязи. Схемы узлов аппаратуры с колебательными контурами.
95. Понятия о переходных процессах, возникновение переходных процессов. Законы коммутации.
96. Переходные процессы в цепях первого порядка. Включение цепи с R и L на постоянное напряжение. Вынужденные и свободные составляющие напряжения и токов. Граничные условия. Энергетический процесс.
97. Короткое замыкание с R и L. Энергетический процесс.
98. Заряд конденсатора через резистивное сопротивление. Энергетический процесс.
99. Изменение сопротивления накопителя энергии во время переходного процесса. Разряд конденсатора.
100. Переходные процессы в последовательной RLC цепи при её включении на постоянное и синусоидальное напряжение. Переходные процессы при мгновенном изменении параметров участков цепи.
101. Основные положения операторного метода. Уравнения цепей в операторной форме. Расчёт переходных и свободных токов операторным методом. Схемные функции в операторной форме. Импульсная переходная характеристика цепи.
102. Преобразование Фурье непериодических функций времени- спектральное представление непериодических функций. Частотные характеристики и их применение к расчёту переходных процессов. Связь между частотными и временными характеристиками. Связь преобразования Фурье с преобразованием Лапласа.
103. Анализ переходных процессов при воздействии ЭДС произвольной формы. Интеграл свертки и его применение при анализе переходных процессов.
104. Классификация 4-х полюсников по конфигурации схемы и по системам параметров (А, Н и др.).
105. Коэффициент передачи Г- образного прямого и Г- образного обратного 4-х полюсника.
106. Коэффициент передачи Т- образного 4-х полюсника.
107. Коэффициент передачи П- образного 4-х полюсника.
108. Характеристическое сопротивление. Расчёт характеристического сопротивления 4-х полюсника через А- параметры.
109. Расчёт характеристического сопротивления 4-х полюсника методом холостого хода и короткого замыкания. Согласованный 4-х полюсник.
110. Рабочее затухание 4–х полюсников.
111. Каскадное включение 4-х полюсников.
112. Дифференцирующие цепи.
113. Интегрирующие цепи.
114. Электрические фильтры. Полосы пропускания и задержания.
115. Фильтры НЧ Баттерворта, нормирование элементов фильтра. Использование таблиц нормированных величин.
116. Фильтры ВЧ Баттерворта.
117. Полосовые фильтры Баттерворта.
118. Полиномиальные фильтры Чебышева. Электрические схемы, расчёт, характеристики рабочего затухания.
119. Фильтры Золотарева. Электрические схемы фильтров, характеристики рабочего затухания.
120. Активные фильтры. Реализация звеньев фильтров нижних и верхних частот первого и второго порядков. Электрические схемы фильтров. Расчёт активных фильтров. Фазовые и переходные характеристики фильтров.
123.Линии задержки.
122.Задача синтеза электрических цепей. Неоднозначность решения задач синтеза и проблемы выбора решения. Энергетическая теорема теории цепей и фундаментальные свойства схемных функций цепей.
124.Положительная вещественная функция, её свойства. Свойства входных функций пассивных двухполюсников. Методы синтеза пассивных двухполюсников. О синтезе передаточных функций четырёхполюсника.
Основная и дополнительная литература
1. Добротворский И.Н. Теория электрических цепей. – М.: Радио и связь, 1986, - 344 с.
2. Добротворский И.Н. Теория электрических цепей (лабораторный практикум). – М.: Радио и связь, 1990, - 427 с.
3. Ачкасова Г.А., Разумовская Е.К. Сборник задач по теории электрических цепей. – М.: Радио и связь, 1984, - 375 с.
4. Агасьян М.В., Орлов Е.В. Электротехника и электрические измерения. – М.: Радио и связь, 1983, - 237 с.
5. Попов В.С. Теоретическая электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 1990, - 169 с.
6. Программа, методические указания и контрольные задания по дисциплине ТЭЦ для студентов-заочников, составитель Барташевич Н.Л., 2003, - 89 с.