Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Томский политехнический университет

А. М. Купцов

Основы теории цепей

Часть 1

Линейные электрические цепи

Учебное пособие

Томск 1999

УДК 621.3.01(075)

Купцов А. М.. Основы теории цепей. Часть 1. Линейные электрические цепи: Учебное пособие. - Томск: Изд. ТПУ, 1999. - 132 с.

Представлены основные разделы первой части курса Основы теории цепей. Материал иллюстрирован большим количеством примеров расчета и анализа электрических цепей в установившемся режиме. Большое внимание уделено электрическим цепям с управляемыми источниками. Пособие подготовлено на кафедре теоретических основ электротехники и предназначено для самостоятельной работы студентов электротехнических специальностей и направлений.

Печатается по постановлению Редакционно-издательского Совета Томского политехнического университета.

Рецензенты :

В. М. Дмитриев - проф., доктор техн. наук, зав. кафедрой теоретических основ электротехники Томского университета систем управления.

Кафедра теоретических основ электротехники Новосибирской академии водного транспорта.

Темплан 1999

© Томский политехнический университет , 1999

В ведение

Электротехника - отрасль науки и техники, связанная с производством, распределением и практическим использованием электрической энергии. Роль и значение электрической энергии - общеизвестны: электричество является основой развития всего народного хозяйства, включая химическую промышленность, транспорт, сельское хозяйство и даже космос. Только на базе электричества оказалось возможным бурное развитие новейших направлений в автоматике, телемеханике, радиотехнике, технике связи, а также разработка и внедрение нескольких поколений ЭВМ.

Широкое и разнообразное использование электрической энергии объясняется ее огромными преимуществами перед другими видами энергии: электрическая энергия сравнительно легко генерируется, транспортируется и преобразуется в другие виды энергии. Единственный ее недостаток - в сложности хранения (аккумулирования).

История электротехники начинается с начала XIX столетия, когда Александр Вольта изобрел первый источник электрической энергии - гальванический элемент - вольтов столб (1802 г.).

Изобретение Вольта привело к всплеску научных исследований электрический явлений во всем мире, в том числе и в России. В. В. Петров в 1802 году, экспериментируя с батареей гальванических элементов, получил электрическую дугу и предсказал ее практическое применение для освещения и плавки металлов.

В 1821 году М. Фарадей осуществил вращение проводника с током вокруг магнита, создав действующую модель электрического двигателя. Позднее (1831 г.) им был открыт закон электромагнитной индукции, составляющий вместе с законами Ома (1827 г.), Джоуля-Ленца (1844 г.) и Кирхгофа (1845 г.) основу современной теории электрических цепей.

Первыми наиболее важными результатами практического использования электрической энергии были:

1832 г. – первый в мире электромагнитный телеграф, построенный в России П. Л.Шиллингом;

1839 г. – электромагнитный двигатель моторной лодки, испытанный русским ученым Якоби Б. С.;

1873 г. – лампа накаливания Лодыгина А. И.;

1876 г. – электрическая свеча и трансформатор Яблочкова П. Н.;

1882 г. – пуск в эксплуатацию первой в мире электростанции общественного пользования;

1889 – 1891 г. г. – разработка и применение трехфазной системы (двигатель, трансформатор, генератор) русским инженером М. О. Доливо – Добровольским;

1897 г. – создание радиосвязи А. С. Поповым.

Формирование учебной дисциплины Электротехника относится к началу XX века, когда профессор В. Ф. Миткевич в Петербургском политехническом институте начал читать курс Теория электрических и магнитных явлений, а профессор К. А. Круг в Московском высшем техническом училище – курс Теория переменных токов.

В 1916 году К. А. Кругом издана первая книга по электротехнике Основы электротехники, ставшая настольной книгой инженеров-электриков.

В последующие годы курс электротехники, развиваясь, претерпевал различные изменения. Из него выделялись специальные курсы, такие, как Основы радиотехники, Основы теории связи, Теория электрических машин, Электроника и многие другие.

В настоящее время студенты электроэнергетических направлений и специальностей изучают курс Теоретические основы электротехники (ТОЭ), который состоит из двух частей - Теория электрических и магнитных цепей и Теория электромагнитного поля.

Студенты направлений Автоматизация и управление, Приборостроение и родственных им специальностей изучают курс Электротехника, основу которого составляет теория электрических цепей. Без глубоких и прочных знаний теории электрических цепей невозможно эксплуатировать, совершенствовать и разрабатывать новые устройства автоматики, радиотехники, электросвязи и электроэнергетики.

Курсы ТОЭ и Электротехника - базовые дисциплины для вышеуказанных направлений и специальностей.