Методические указания и задания к аудиторной контрольной работе № 2 по II части курса «Основы теории цепей»

Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Кафедра Теоретических основ радиотехники и связи

Методические указания и задания к аудиторной контрольной работе № 2

по II части курса «Основы теории цепей» для студентов заочного отделения

Составитель: к.ф.-м.н., доц.

Самара 2010 г.

Общие указания

«Основы теории цепей» (ОТЦ) – первый специальный курс, являющийся основой важнейших научных дисциплин в ВУЗе связи и базой, на которой строится подготовка инженеров по радиосвязи, радиовещанию и телевидению, автоматической и многоканальной электросвязи. Данный курс базируется на материале, изученном в курсах «Математика», «Физика», «Информатика». Теория электрических цепей изучается на II и III курсах (I и II курсе ускоренной подготовки). Настоящие методические указания посвящены разделам дисциплины, изучаемым на III курсе (II курсе ускоренной подготовки).

Студент-заочник до вызова на сессию изучает рекомендуемую литературу раздела курса ОТЦ, перечисленную ниже. Все вопросы программы могут быть самостоятельно изучены по учебникам, задачникам и по настоящим методическим указаниям.

Выбор варианта

Контрольные задания составлены в 100 вариантах (см. приложения). Каждый студент выполняет контрольную работу в аудиторной форме по одному из вариантов. Номер варианта задания выдается непосредственно перед выполнением контрольной работы лично преподавателем.

Методические указания к решению задачи № 1

В задаче № 1 основное внимание уделяется методам анализа переходных процессов в линейных электрических цепях (классический метод, операторный метод).

Возникновение переходных процессов обусловлено коммутацией в цепях с реактивными элементами. В резистивных цепях переходные процессы не наблюдаются. Коммутация – включение, выключение; переключение параметров схемы или скачкообразное изменение воздействующего сигнала.

Момент коммутации называется начальным моментом времени (t = 0). В момент коммутации действуют два закона коммутации:

I закон коммутации – ток в индуктивности до коммутации в установившемся режиме равен току в индуктивности в момент коммутации и с этого момента начинает плавно изменяться, т.е. .

II закон коммутации – напряжение на ёмкости до коммутации в установившемся режиме равно напряжению на ёмкости в момент коммутации и с этого момента начинает плавно изменяться, т.е. .

С помощью законов коммутации определяются начальные условия для тока в индуктивности и напряжения на емкости. Под начальными условиями понимают значения токов и напряжений в момент коммутации. Начальные условия, определяемые с помощью законов коммутации, называют независимыми начальными условиями, т.е. . Остальные являются зависимыми начальными условиями – определяются по законам Кирхгофа по схеме замещения, составленной в момент коммутации t = 0. В момент коммутации (t = 0) в общем случае индуктивность можно заменить источником тока с , а емкость – источником напряжения с . Когда  и  индуктивность заменяется обрывом, а емкость – коротким замыканием.

Для качественной оценки переходного процесса важно знать и конечные условия.

Конечные условия – это значение токов и напряжений в установившемся режиме при t = ∞.

Схемы замещения реактивных элементов в установившемся режиме постоянного тока:

Сущность классического метода состоит в составлении и решении дифференциального уравнения для мгновенных значений токов и напряжений на основании законов Кирхгофа. Порядок дифференциального уравнения «n» определяется числом независимых начальных условий. Другой способ по формуле: , где  – число реактивных элементов,  – число независимых емкостных