Министерство образования и науки РФ

Тольяттинский государственный университет

Кафедра "Электроснабжение и электротехника"

Томникова Л.Г., Пичугина А.А., Шлыков С.В.

Материалы для студента

по изучению дисциплины

«Электротехника»

Модуль 1

Анализ линейных цепей постоянного тока

Тольятти 2010

Содержание

Содержание 2

Введение 3

Модуль 1. Анализ линейных цепей постоянного тока 4

§ 1.1. График выполнения задания Модуля 1 4

§ 1.2. Теоретические вопросы Модуля 1 5

§ 1.3. Задание Модуля 1 5

§ 1.4. Схемы к Модулю 1 7

§ 1.5. Методические указания к выполнению Модуля 1 11

§ 1.6. Методические указания к экспериментальному исследованию Модуля 1 16

§ 1.7. Методические указания к компьютерному моделированию задания Модуля 1 18

1. Запустить программу Multisim (см. Примечание) 18

§ 1.8. Краткая теория и примеры 19

1.8.1. Преобразование цепей 19

1.8.2. Метод преобразования (свертывания) цепей 26

1.8.3. Закон Ома для активного участка цепи 29

1.8.4. Законы Кирхгофа 32

1.8.5. Баланс мощностей 38

1.8.6. Метод контурных токов 39

1.8.7. Потенциальная диаграмма 44

1.8.8. Метод узловых потенциалов 45

1.8.9. Метод эквивалентного генератора 50

§ 1.9. Примеры тестовых задач 55

1.10. Вопросы для самопроверки 57

§1.1 Методические указания к моделированию и анализу электрических схем в пакете Multisim 59

1.1.1. Общая информация о пакете Multisim 59

1.1.2. Элементная база Multisim 59

1.1.3. Источники электрической энергии 60

1.1.4. Генераторы сигналов различной формы 61

1.1.5. Активные и реактивные приемники 61

1.1.6. Измерительные приборы 62

1.1.7. Специальные элементы 65

1.1.8. Полупроводниковые приборы 66

1.1.9. Создание электрических схем в Multisim 66

§1.2. Методика компьютерного моделирования 67

1.2.1. Метод "Эквивалентного генератора" 67

1.2.2. Методика проведения эксперимента к "Методу наложения" 68

1.2.3. Методика измерения потенциалов в схеме 70

Введение

Успешное развитие экономики любой страны прямо пропорционально развитию электротехнической и энергетической промышленности. Это обусловлено тем, что средствами электротехники и электроники эффективно и относительно просто получают и передают электрическую энергию, преобразуют ее в другие формы энергии, решают вопросы передачи и преобразования сигналов и информации, осуществляют автоматизированный контроль за технологическими процессами и так далее.

Поэтому изучение электротехники – науки о техническом использовании электрических и магнитных явлений в производстве, на транспорте и в быту приобретает для специалистов любого профиля важное значение.

Цель курса электротехники и электроники - обеспечение базовой подготовки выпускников вуза в области электротехники и электроники для принятия обоснованных решений:

• при разработке и внедрении технологических процессов, технологического оборудования и технологической оснастки, средств автоматизации и механизации производства;

• при анализе возможностей построения электронных средств на базе передовых разработок электроники;

• при выборе необходимых электротехнических, электронных и электроизмерительных устройств.

Формирование навыков самообучения и самообразования.

Воспитание технической культуры.

Задачи, стоящие перед студентами при изучении электротехники:

• изучить и усвоить физическую сущность электромагнитных явлений;

• получить навыки в методах расчетов, необходимых для успешного изучения прикладных курсов, и в решении задач, которые будут возникать в практической деятельности специалиста;

• освоить методы анализа различных режимов электрических цепей: теоретический, экспериментальный, с помощью виртуального моделирования;

• понять устройство и принцип действия электрических машин и аппаратов;

• познакомиться с электрическими измерениями и основами электроники.

Содержание дисциплины определяется государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования.

Дисциплина «Электротехника и электроника», согласно учебным планам, изучается студентами в течение двух семестров.

В первой части курса изучаются законы и методы расчета электрических цепей при постоянных токах и напряжениях, символический метод расчета цепей синусоидального тока, явления резонанса, трехфазные цепи и методы их расчета, а также электрические измерения и измерительные приборы.

Для успешного освоения курса электротехники и электроники необходимы достаточно глубокие знания соответствующих разделов высшей математики, физики и вычислительной техники.

Структура дисциплины. С целью интенсификации учебного процесса и активизации самостоятельной работы студентов на кафедре разработана модульная образовательная технология, в основу которой положено задание.

Объем и содержание учебного материала курса «Электротехника и электроника» представлен Модулями.

В каждом модуле формулируется задание.

Задание Модуля включает следующие этапы:

• изучение теоретических вопросов,

• аналитический анализ, численное решение,

• виртуальное моделирование,

• экспериментальное исследование.

Объем задания Модуля не жесткий и предполагает вариативность выбора студентом: от минимального обязательного регламента, до бонусных заданий повышенной сложности. Каждое индивидуальное (самостоятельное) и аудиторное выполненное задание, оценивается баллами, определяемыми технологической картой. Общая оценка по курсу складывается из накопительного рейтинга.

Отдельные пункты задания Модуля последовательно связаны между собой, т.е результаты полученные в ходе выполнения предыдущего пункта являются исходными данными для последующего.

Последовательность действий студента в рамках Модуля:

• посещение по расписанию обзорных лекций, получение задания и индивидуального варианта;

• выбор учебников, задачников и методических указаний к лабораторным исследованиям и компьютерному моделированию (образовательный портал, библиотека);

• получение допуска (аналитическое решение соответствующих пунктов задания Модуля), проведение лабораторного исследования и нахождение исходных данных для выполнения следующего пункта задания Модуля;

• получение допуска (аналитическое решение соответствующих пунктов задания Модуля), проведение сравнительного виртуального моделирования (проводится самостоятельно или в компьютерном классе по расписанию), анализа ошибок и исправления полученных результатов;

• решение задач самостоятельно с представлением их преподавателю;

• знакомство с перечнем тестовых заданий на практическом занятии;

• оформление отчета с выводами по результатам задания;

• тестирование знаний (центр тестирования).

Траектория обучения в модуле представлена технологической картой и графиком обучения в Модуле.