Линейные цепи в установившемся режиме: Курс лекций

МИНИСТЕРСТВО ОБОРОНЫ РФ
КРАСНОЯРСКОЕ ВЫСШЕЕ КОМАНДНОЕ УЧИЛИЩЕ
РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ ПРОТИВОВОЗДУШНОЙ ОБОРОНЫ

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ
ЧАСТЬ I

ЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ В УСТАНОВИВШЕМСЯ РЕЖИМЕ

Курс лекций

Утвержден заместителем начальника учи-
лища по учебной и научной работы  в ка-
честве курса лекций для курсантов учи-
лища

Издание училища

1998

Введение

Современная электротехника, в широком смысле этого слова, представляет собой комплекс большого ряда отраслей техники, связанных с получением и использованием электрической энергии. Электрические станции, вырабатывающие электроэнергию, линии передачи электрические сети, передающие эту энергию и распределяющие ее по потребителям, автоматика и вычислительная техника, техника связи, радиотехника, радиолокации и радиоэлектроника - вот только некоторая часть тех областей, которые характеризуют уровень развития современной электротехники. Интенсивное развитие всех многочисленных отраслей современной электротехники, большая работа, проводимая по их совершенствованию, как в области глубокого теоретического осмысливания наблюдаемых явлений, так и в области практического использования, привели к созданию и дальнейшему развитию целого ряда научных дисциплин электрического профиля. Вместе с тем, изучение всех новых выделившихся из электротехники дисциплин опирается на общие для всех них законы и положения, являющиеся основными, фундаментальными законами электротехники.

Впервые термин "радиоэлектроника" появился в 50-е годы.

В настоящее время под радиоэлектроникой понимается объединение двух разделов науки и техники - электроники и радиотехники.

Современная радиоэлектроника включает большое число направлений науки и техники, связанных прежде всего, с проблемами передачи, приема и обработки информации с помощью высокочастотных электромагнитных волн. В этом принципиальное отличие радиотехники от электротехники, которая занимается передачей энергии.

Передача информации, безусловно связана с передачей энергии, но уровни их в радиотехнике и электротехнике несоизмеримы. Хотя трудно определить, где радиотехника выделяется из электротехники.

Электроника - вторая часть радиоэлектроники обеспечивает современную базу радиоэлектроники.

Училище готовит специалистов по эксплуатации радиолокационных станций (РЛС). РЛС - устройство для обнаружения самолетов противника в отсутствии видимости.

Укрупненная схема РЛС показана на рис.1

Рис.1

Основные элементы - передатчик, приемник, физическая среда, в которой происходит распространение радиоволн. Информация о целях сопровождается различными преобразованиями сигналов. Эти преобразования осуществляются посредством физических систем - радиотехнических цепей, которые для анализа представляются в виде электрических цепей. РТЦиС представляет обобщение основных разделов теоретических основ электро- и радиотехники, относящихся к методам анализа и синтеза различных электрорадиотехнических цепей.

Основная цель курса РТЦиС - исследование процессов, происходящих в цепи с заданной структурой при известных параметрах ее элементов. Курс РТЦиС является фундаментальной дисциплиной, на которой основываются такие дисциплины как Импульсные устройства РЭС, основы Радиолокации, Радиопередающие и Радиоприемные устройства.

Сам курс РТЦиС базируется на физике и математике. Совместно с другими дисциплинами РТЦиС обеспечивает обучение курсантов умелому и эффективному использованию радиоэлектронной техники стоящему на вооружении.

Большой вклад в развитие теоретических основ электрорадиотехники внесен русскими и советскими учеными.

Первые труды в области электричества в России принадлежат М.З.Ломоносову. Выдающийся вклад в развитие радиотехники сделал А.С.Попов, продемонстрировавший 7 мая 1895 года на заседании Русского физико-химического общества первый действующий радиоаппарат. Два года спустя Попов показывает действие первой радиолинии с передающим и приемным устройствами. Попову же принадлежали первые практические опыты по радиолокации.

Огромную роль в развитии отечественной радиотехники и электроники сыграли работы Нижегородской радиолаборатории во главе с М.А.Бонч-Бруевичем. Лаборатория была создана по инициативе В.И. Ленина в 1918 году и стала первым нашим НИИ в области радио.

С начала 30-х годов развернулась работа по радиолокации, пионерами которой у нас в стране стали Ю.Б.Кобзарев, П.К.Ошепков, Е.К.Шембель.

К фундаментальным работам в области электро- радиотехники, оказавшим значительное влияние на их развитие, относятся труды советских ученых; Б.А.Котельникова, В.Ф.Миткевича, Н.Д.Папалокси, А.И.Берга, В.П.Вологдина, В.И.Сифорова и многих других.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

1.1.1. Основные электрические величины

      Основными понятиями ТОРЦ являются ток, потенциал, напряжение и электродвижущая сила.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК – явление направленного движения носителей зарядов. Ток обозначается - i, i(t), I, I_m, J.

Различают:  постоянный электрический ток - ток,  не изменяющийся во времени (рис.1.1а);

Рис 1.1

переменный электрический ток - ток, изменяющийся с течением времeни (рис.1.1б);

пульсирующий ток - периодический электрический ток,  не изменяющий своего направления (рис.1.1в).

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ – величина, характеризующая энергетические свойства электрического поля в данной точке; численно равен работе, которую необходимо совершить, чтобы переместить единичный положительный заряд из точки с потенциалом, равным нулю, в данную точку. Обозначается – φ.

РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ ИЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ – величина, численно равная работе по перемещению единичного заряда из данной точки поля в другую. Обозначается: -φ₁- φ₂=U₁₂, u, u(t), U, Um.

ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ – напряжение на участке электрической цепи или ее элементе.

ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА (Э.Д.С.) – скалярная величина, характеризующая способность сторонних сил вызывать электрический ток, Под сторонними силами понимаются силы, действующие на заряженную частицу,  обусловленные не электромагнитными процессами: e, e(t), E, E_m.

1.1.2. Основные понятия электрических цепей, их

определения, состав, схема замещения. Сущность метода теории цепей

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПЬЮ называется совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об Э.Д.С. токе и напряжении.

Отдельное устройство,  входящее в состав электрической цепи, выполняющее в ней определённую функцию, называется элементом электрической цепи.

Часть электрической, цепи,  содержащая выделенную совокупность ее элементов,  называется участком электрической цепи.

Графическое изображение электрической цепи, содержащее условные обозначения ее элементов и показывающее их соединение называется схемой электрической цепи.