Общие (теоретические) вопросы электротехники. Электрический ток (Физика электричества - см.537)

Изложены основные разделы дисциплины «Электротехника, электроника и схемотехника». Приведено описание четырнадцати лабораторных работ. Каждая работа сопровождается теоретическим материалом в форме конспективного изложения основных разделов лекций, примерами расчетов и моделирования электрических цепей и электронных схем, расчетными домашними заданиями по обработке экспериментальных результатов. Компьютерный лабораторный практикум построен на базе новой облачной среды схемотехнического проектирования TINACloud компании DesignSoft, подключение пользователя к которой происходит через Интернет в любом месте и в любое время без установки программы на собственном устройстве с использованием как настольного компьютера, так и различных мобильных устройств (ноутбуков, планшетов, смартфонов) и предназначен для формирования навыков, умений и компетенций в расчетах и экспериментальных исследованиях электрических цепей и электронных схем. Пособие может быть использовано как при традиционных, так и дистанционных технологиях обучения студентов.

В методических указаниях приведены рекомендации по выполнению лабораторных работ в соответствии с рабочей программой дисциплины. В каждой лабораторной работе указаны цели и задачи, приведены контрольные вопросы для подготовки к ее выполнению. Список литературы поможет студенту подготовиться к выполнению и сдаче лабораторной работы. Выполнение лабораторных работ позволит студентам освоить общекультурные и профессиональные компетенции, что важно для их будущей профессиональной деятельности.

Рассматриваются решения прикладных задач электро- и магнитостатики, корректной постановки граничных задач с использованием уравнений Лапласа и Пуассона. Приводятся численные методы интегрирования уравнений.

В практикуме рассмотрены методы расчета электрических, магнитных цепей постоянного тока и однофазных цепей синусоидального тока. Представлены необходимые методические указания и рекомендации для выполнения контрольных работ по расчету линейных электрических и магнитных цепей постоянного и однофазного синусоидального тока. Приведены вопросы для подготовки студентов к экзамену по первой части ТОЭ.

В пособии изложены подходы и методы анализа электрических цепей, физические основы, принципы действия и характеристики полупроводниковых приборов; описаны типовые выпрямительные и усилительные устройства, выполненные на базе полупроводниковых приборов; разобраны примеры расчета электрических цепей постоянного и переменного тока; приводится задание на типовую расчетно-графическую работу. Предназначено для студентов, изучающих дисциплину «Электротехника и электроника», а также всех желающих получить навыки исследования и расчета электрических цепей.

В пособии рассматриваются методы расчета установившихся процессов в электрических цепях с периодическими несинусоидальными источниками. Приводятся теоретические сведения и большое количество примеров решения типовых задач. Предлагаются задачи для самостоятельного решения. Структура и содержание пособия соответствуют программе курса «Теоретические основы электротехники» для направления «Электроэнергетика и электротехника».

В монографии представлен обзор работ в области высоковольтной электрофизики и диагностики высоковольтного электрооборудования. Изложены результаты собственных исследований авторов, часть из которых не публиковалась на русском языке. Актуальность представляемой работы не вызывает сомнений, поскольку в ней рассмотрены жизненно важные для эксплуатирующих высоковольтное оборудование организаций вопросы диагностирования высоковольтной изоляции. Представлен исторический обзор применения характеристик частичных разрядов для диагностирования высоковольтного оборудования, рассмотрены модели и физическая картина ЧР, время задержки их формирования, связь истинного и кажущегося заряда ЧР, динамика и роль осевших зарядов в процессе ЧР.

Изложены вопросы расчета и экспериментального исследования электрических цепей постоянного и переменного тока в установившемся режиме. Пособие содержит минимум теоретических сведений, примеры расчета практических задач, приводится порядок выполнения экспериментов и необходимые сведения для обработки их результатов. Предназначено для студентов, изучающих дисциплину «Теоретические основы электротехники», а также всех желающих получить навыки исследования и расчета электрических цепей.

Рассмотрены теоретические основы, принципы организации и цели управления процессами производства, передачи, распределения электрической энергии в электроэнергетической системе, а также ее использования потребителями. Показаны элементы электроэнергетической системы, обеспечивающие протекание указанных процессов. Приведены особенности протекания процессов производства и передачи электрической энергии при реализации целей управления. Представлены инженерные методы расчета режимов электроэнергетической системы, даны численные примеры расчетов и теоретические пояснения к ним.

В учебном пособии в краткой форме представлены фундаментальные законы и понятия электричества. Изложенный материал позволяет студентам I курса повторить, закрепить и систематизировать основные знания по электричеству, полученные в средней школе. Эти знания, будучи базовыми, создают основу для дальнейшего успешного освоения электроэнергетики и электротехники. Учебное пособие может быть использовано для изучения курса «Введение в направление», а также при подготовке к изучению теоретических основ электротехники. Пособие может быть также полезно студентам других специальностей, изучающим общую электротехнику.

В настоящем учебном пособии приведены примеры решения задач нелинейной электротехники методами численного интегрирования дифференциальных уравнений Дуффинга, описывающих исходные электрические схемы с нелинейными реактивными элементами. Приведены также примеры решения задач, описывающих нелинейные схемы с помощью кубических сплайнов. Во всех примерах использованы конкретные значения элементов, из которых составлены электрические схемы.

Пособие посвящено изучению теоретических аспектов теории электромагнитного поля, теории электрических цепей постоянного и переменного тока, рассмотрены алгоритмы решения задач теории поля и электрических цепей. Приведены практические примеры. Структура и содержание пособия соответствуют программе второй части курса «Теоретически основы электротехники» для студентов электротехнических специальностей.

Предназначено для самостоятельной подготовки студентов к выполнению лабораторных работ по курсу «Электрические измерения неэлектрических величин». Рассмотрены основы электрических измерений на примерах мостовых схем. Исследованы методы определения методической погрешности измерений, обусловленной влиянием измерительных приборов.

Рассмотрены вопросы, связанные с основными понятиями и методами расчета переходных процессов, четырехполюсников, нелинейных элементов, что соответствует второй части дисциплины «Теоретические основы электротехники».

Представлен анализ отклика модельных и прикладных бактериальных препаратов на воздействие электромагнитных полей крайне высоких частот малой (нетепловой) интенсивности. Продемонстрированы возможности практического применения неинвазивной и бесконтактной, оперативной и экологически безвредной неионизирующей технологии электромагнитной обработки биосистем для регулирования их эволюции и (или) активности.

В учебном пособии излагаются вопросы моделирования электрических процессов в газонаполненных элементах, формирующих электронную цепь. Приведены графические изображения и аналитические соотношения, необходимые для оценки критериев ионизации и возбуждения элементарных частиц, пояснения механизма взаимодействия электронов и ионов, атомов и квантов электромагнитной энергии различных диапазонов частот. Изложен принцип работы и рассмотрены вольт-амперные характеристики ламп и трубок с разным типом разряда, зависящим от электропроводимости веществ, размеров и материала электродов, температуры окружающей среды и т.п. Описана специфика конструирования ионизационной камеры и дымового датчика, счетчика Гейгера-Мюллера и источников света при низком и высоком давлении газа или пара металлов.

В работе приведены эффективные приемы работы с распространенными программными средствами математического и имитационного моделирования.

Методические указания содержат варианты заданий, необходимые методические указания и рекомендации для выполнения контрольной работы №1 по расчету линейных электрических цепей синусоидального тока. Приведены вопросы для подготовки студентов к экзамену по первой части ТОЭ.

В учебном пособии изложены основные аспекты математического моделирования неавтономных блоков конформной РЭА и ЭВА и применения совокупности электрорадиотехнических методов для инвариантного синтеза графических и аналитических многополюсных операторов теории систем электронных приборов (ЭП), соединенных в единое целое питающими проводами. Актуальность подобной формализации нелинейных электрических эффектов и явления регенерации в электронной цепи обусловлена решением задачи корректного проектирования оригинального конструктивно-технологического исполнения вакуумной и полупроводниковой электронной компонентной базы. На основе алгоритмов символьного анализа колебательных процессов в электромагнитном поле изделий технической электроники и наноэлектроники проведена оценка влияния самопроизвольно возникающих и контролируемых обратных связей на граничные условия, реализующие режимы рекуперации и усиления сигналов ЭП. Они позволяют получить наглядные импедансные критерии, необходимые для достоверного прогнозирования уменьшения энергопотребления и повышения диапазона рабочих частот аналоговых и цифровых устройств различного назначения.

В учебном пособии изложены теоретические основы расчетов токов коротких замыканий в электроэнергетических системах, приведены практические примеры расчетов токов коротких замыканий и задания для самостоятельного выполнения.

Дано описание лабораторного стенда для изучения электрических цепей постоянного и переменного тока, включающего набор мини-блоков, источник питания, мультиметры и виртуальный измерительный комплекс «ВП ТОЭ». Приведены задания и порядок выполнения работы, а также контрольные вопросы.

Издание содержит материалы, необходимые для выполнения и оформления типовых домашних заданий по модулям 5–7 курса «Основы теории цепей» (второй семестр обучения). Рассмотрено применение методов классического и операторного анализа переходных процессов. Показаны мгновенные распределения токов и напряжений по длине линии с распределенными параметрами в различных режимах ее работы.

Рассмотрено применение законов Кирхгофа и метода узловых потенциалов. Показаны преобразование «треугольник — звезда», график зависимости выделяемой на нагрузке мощности от сопротивления нагрузки, использование условия возникновения резонанса в цепи для поиска резонансных частот, применение метода контурных токов и расчет мощности гармонически изменяющегося тока. Приведено решение типовых заданий, в качестве примера проанализировано решение домашнего задания по теме «Цепи несинусоидального тока». Описано прохождение негармонических сигналов через цепи с комплексны частотно-зависимым импедансом. Рассмотрены способы расчета активной мощности негармонического переменного тока, выделяемой на нагрузке.

Изложены основные теоретические сведения по расчету частотных характеристик пассивных электрических цепей. Даны примеры записи уравнений для расчета амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик. Приведены задания и порядок выполнения работы, а также контрольные вопросы.

Изложены основные теоретические сведения о расчете цепей постоянного тока. Даны примеры записи уравнений по законам Кирхгофа. Рассмотрены различные режимы работы источника постоянного напряжения, условие согласованного режима работы источника ЭДС и нагрузки. Приведены задания и порядок выполнения работы, а также контрольные вопросы.

Представлены основные сведения о преобразователях различных физических величин. Рассмотрены характеристики электрического, магнитного, электромагнитного и теплового полей; физические эффекты, проявляющиеся в этих полях; принципы работы различных измерительных преобразователей.

Рассмотрены вопросы, связанные с методами расчета линейных электрических цепей постоянного и синусоидального тока при установившихся режимах их работы, что соответствует первой части дисциплины «Теоретические основы электротехники».

Рассматриваются следующие основные задачи подготовки студентов: заложить научно-технический фундамент, т. е. ввести в сферу понятий, принципов, идей, целей и возможностей описание и анализ электрических цепей, дать теоретические основы для более глубокого изучения частных вопросов электротехники и теории электрических цепей. Уделено внимание сочетанию математических выводов с физическими представлениями, изучение методов расчета сопровождается рассмотрением физической стороны явлений. Пособие предназначено для изучения курсов «Электротехника» и «Теория электрических цепей» студентами электротехнических и радиотехнических специальностей факультета радиотехники и электроники, которые являются базовыми для изучения последующих специальных дисциплин.

Изложены теоретические основы электрофизических процессов, возникающих в электрических установках высокого напряжения, подкрепленные практическими работами.

В данном пособии кратко изложены теория и основные методы расчета электрических цепей постоянного и синусоидального тока в установившемся и переходном режимах. Приводятся примеры решения практических задач по основным темам, изучаемым в дисциплине «Электротехника». Приводятся сведения по выполнению расчетно-графического задания по данной дисциплине. Особое внимание уделено тщательному анализу приведенных примеров и задач. Расчетно-графическое задание охватывает вопросы расчета электрических цепей постоянного и синусоидального тока. Пособие предназначено в помощь студентам, изучающим дисциплину «Электротехника», а также всем желающим получить и закрепить навыки исследования и расчета электрических цепей на практических занятиях по дисциплине и ее самостоятельному изучению.

Пособие содержит теоретический подход к решению практических задач по расчету электрических цепей постоянного тока, задачи с решениями, а также комплекты задач для самостоятельного решения по основным темам раздела курса электротехники «Линейные электрические цепи постоянного тока». Для каждого типа задач приведены подробные алгоритмы расчета, в соответствии с которыми решены или рекомендуется решать задачи. Аналогичные задачи для самостоятельного решения позволят приобрести навыки в организации стратегии решения имеющейся задачи. В качестве помощи студентам в изучении дисциплины рассмотрены приемы работы на компьютере в среде MathCAD. Адресовано студентам, изучающим дисциплины «Электротехника» и «Теоретические основы электротехники».

Настоящее пособие охватывает полный цикл лабораторных работ, выполняемых студентами в соответствии с программами курсов «Теория электрических цепей» и «Теоретические основы электротехники». Часть работ может быть рекомендована для студентов, изучающих электротехнические курсы с другим названием, но включающие раздел теории электрических цепей. В пособии содержится описание учебных лабораторных стендов, минимум основных теоретических сведений, приводятся порядок выполнения экспериментов и необходимые формулы для обработки результатов экспериментов.

Рассмотрены методы расчета установившихся и переходных режимов в электрических цепях с распределенными параметрами (длинных линиях). Для лучшего усвоения предложенного материала в пособии приводится решение задач с различными режимами работы длинных линий. Структура и содержание пособия соответствуют программе курса «Теоретические основы электротехники» для студентов электротехнических специальностей.

Учебное пособие посвящено важному разделу курса «Теоретические основы электротехники», изучаемому студентами большинства технических направлений НГТУ – анализу установившихся режимов работы электрических и магнитных цепей постоянного тока. Учебное пособие представляет собой конспект лекций по указанному разделу, содержащий основные законы и примеры их применения на практике, методы расчета и экспериментального исследования процессов, происходящих в электротехнических устройствах постоянного тока. Рассмотрены линейные и нелинейные электрические и магнитные цепи постоянного тока, разные подходы и алгоритмы расчета прямых и обратных задач применительно к таким цепям.

Рассматривается два метода расчета переходных процессов в электрических цепях с сосредоточенными параметрами: интеграл Дюамеля, который применяется при воздействии в линейных цепях источников, имеющих кусочно-гладкую форму напряжения или тока, и метод переменных состояния. Приводятся теоретические сведения и большое количество примеров решения типовых задач. Предлагаются задачи для самостоятельного решения.

В пособии рассматриваются вопросы анализа и синтеза электрических цепей с диссипативными потерями, предназначенных для работы в области сверхвысоких частот и выполненных по микрополосковой технологии. В работе представлены классические методы синтеза линейных частотно-избирательных цепей, основанные на полиномиальной аппроксимации амплитудно-частотных характеристик, а также современные подходы, в которых используется составление эквивалентных схем в сосредоточенном и распределенном элементном базисе с последующим переходом к микрополосковым топологиям и численному электромагнитному моделированию в компьютерных САПР. Описываемый метод синтеза применим для узкополосных и широкополосных СВЧ цепей. Эквивалентные схемы являются первоначальным обликом и составляются на основе эвристического опыта, физического обоснования, использования законов электродинамики или теории линейных СВЧ цепей.

Рассматриваются основные понятия, приемы анализа электрических цепей в различных режимах работы, в том числе и в переходных процессах с использованием возможностей программы Mathcad. Курс теоретических основ электротехники предполагает, что при изучении методов анализа электрических цепей важное значение имеет получение точного результата. Как правило, последнее обстоятельство приводит к необходимости проведения большого объема вычислительной работы. Если расчет проводится один раз и схема относительно небольшая, то оправдано применение логарифмической линейки, калькулятора, программы Excel и других относительно несложных вычислительных систем. Если же схема содержит только линейные элементы, но расчет необходимо сделать много раз при изменяющихся по величине параметрах, то требуется использование мощных вычислительных систем. Это особенно актуально при анализе переходных процессов и при наличии в схеме нелинейных элементов. Программа Mathcad отвечает всем требованиям по эффективному анализу сложных электрических схем.

Рассматриваются основные понятия и методы анализа установившихся режимов работы линейных цепей синусоидального тока. Показано применение компьютерных программных продуктов для расчета и схемотехнического моделирования данных цепей, что является важным для дальнейшего анализа как установившихся, так и переходных режимов в электрических и электронных цепях практически любой сложности. Материал пособия включает в себя краткие теоретические сведения, примеры задач с анализом их решения, задания для самостоятельного решения с ответами, а также примеры использования численного и схемотехнического моделирования.

Рассматриваются основные топологические понятия, методы анализа и компьютерного моделирования цепей постоянного тока. Цепи постоянного тока являются наиболее простыми с точки зрения процессов, протекающих в них, но топологические понятия, методы анализа цепей постоянного тока широко используются при анализе любых электрических и электронных цепей. Основным элементом в данном случае является резистор, имеющий линейную вольт-амперную характеристику. Два других основных элемента, а именно индуктивность и емкость, также имеют соответствующую линейную характеристику. Поэтому изучение методов анализа цепей постоянного тока создает базу для успешного освоения других цепей, работающих в самых различных режимах. Показано применение компьютера для расчета данных цепей, что является важным при дальнейшем анализе различных процессов в электрических и электронных цепях практически любой сложности.

Рассматриваются основные понятия, методы анализа трехфазных цепей синусоидального тока, работающие в установившемся режиме. Трехфазные цепи синусоидального тока имеют очень широкое распространение в электроснабжении всех потребителей электрической энергии. Следует заметить, что для анализа таких цепей применимы все методы и приемы, которые были рассмотрены ранее при анализе как цепей постоянного тока, так и однофазных цепей синусоидального тока. Но ввиду большой практической важности трехфазных цепей их анализу следует уделить особое внимание. Особенностью трехфазных цепей является то обстоятельство, что в них практически все время может меняться величина нагрузки из-за наличия многих потребителей. Показано применение компьютера для расчета и схемотехнического моделирования данных цепей, что является важным при дальнейшем анализе различных процессов, происходящих в электрических и электронных цепях практически любой сложности.

Рассматриваются основные понятия, приемы классического метода анализа переходных процессов в линейных цепях постоянного и синусоидального тока. Существует достаточно много методов анализа переходных процессов. В данной работе рассматривается так называемый классический метод, в котором решение находят как сумму двух составляющих. Показано применение компьютера для расчета и схемотехнического моделирования данных цепей, что является важным при дальнейшем анализе различных процессов в электрических и электронных цепях практически любой сложности.

В методических указаниях содержатся примеры выполнения курсовой работы по теме «Электротехника» и подробно пояснены задания на первую и вторую часть расчетно-графического задания по данному курсу. При решении представленных задач использован новый подход на основе программных продуктов Mathcad. Курсовая работа состоит из трех частей. Исходные данные для ее выполнения задаются преподавателем. Необходимо использовать аппроксимацию квадратичными и линейными сплайнами.

Методическое пособие предназначено для студентов РЭФ специальностей 28.03.01 – Нанотехнологии и микросистемная техника и 11.03.03 – Конструирование и технология электронных средств.

В учебном пособии в краткой форме представлены основные понятия, связанные с переменным током. Этот материал позволяет студентам первого курса повторить и закрепить знания, полученные в средней школе, и ознакомиться с основными понятиями и положениями, относящимися к переменному синусоидальному току – основному виду тока, используемому в электроэнергетике и электротехнике. Предназначено для помощи в освоении курса «Введение в направление», а также для подготовки к изучению теоретических основ электротехники и специальных курсов. Пособие может быть также полезно студентам других специальностей, изучающим общую электротехнику.

Рассматриваются основные понятия, методы анализа цепей с взаимной индуктивностью, а также резонансные режимы. Во многих электротехнических устройствах используются явление взаимной индукции и резонансные режимы. Освоение особенностей расчета таких цепей имеет важное значение для формирования навыков анализа электротехнических устройств. Показано применение компьютера для расчета и схемотехнического моделирования данных цепей, что является важным при дальнейшем анализе различных процессов в электрических и электронных цепях практически любой сложности.

В учебном пособии рассматриваются теоретические вопросы анализа комплексных характеристик линий без потерь, даются пояснения к структуре круговой диаграммы и примеры ее использования для расчета комплексных сопротивлений и проводимостей линии без потерь при произвольной нагрузке. Приведены различные примеры анализа комплексных характеристик линий без потерь, в том числе задачи по расчету согласующих устройств с помощью круговой диаграммы. Предназначено для самостоятельной работы студентов, а также может быть полезно преподавателям при организации учебного процесса.

Международный научно-технический журнал, отражающий фундаментальные направления физики, математики, других естественных и гуманитарных наук с междисциплинарных позиций СИНЕРГЕТИКИ и НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКИ. Включен в Перечень ВАК. Выходит с 2003 г.

Международный научно-технический журнал, публикующий статьи по технологии обзора Земли, дистанционному мониторингу околоземного и подземного пространства, прогнозированию природных катастроф, предупреждению пожарной опасности, наводнению, техногенным и конфликтным экологическим ситуациям, новым методам энергообеспечения, высокоточной пространственно-временной метрики, электронной памяти на молекулярном уровне; самоорганизующимся адаптивным и реконфигурируемым открытым системам, аэрокосмическим и радиоэлектронным технологиям. Включен в Перечень ВАК. Выходит с 2000 г.

Международный научно-технический журнал «Успехи современной радиоэлектроники» - единственный в России журнал, целиком состоящий из научно-технических обзоров по наиболее актуальным направлениям радиотехники и электроники. Задача журнала не только предоставить читателям научно-техническую информацию, но и ознакомить их со взглядами на многие научные проблемы ведущих специалистов России и других стран. Включен в Перечень ВАК. Выходит с 1947 г.

Предназначен для студентов при изучении разделов курса по однофазным электрическим цепям переменного тока и нелинейным электрическим и магнитным цепям постоянного тока.