Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Вопрос 1. Электрическое напряжение, потенциал и напряженность электрического поля (определение, единицы измерения).Стр 1 из 7Следующая ⇒
Содержание Вопрос 1. Электрическое напряжение, потенциал и напряженность электрического поля (определение, единицы измерения). 4 Вопрос 2. Электрический ток (определение, сила тока, единицы измерения, направление тока, плотность тока), работа и мощность тока. 5 Вопрос 3. Источники напряжения и тока (определение, условно графическое обозначение, взаимное преобразование). Примеры источников напряжения и тока. 6 Вопрос 4. Классификация электрических сигналов (простые и сложные, периодические и непериодические, детерминированные и случайные). Способы представления сигналов (математическая модель, временная, спектральная и векторная диаграммы). 7 Вопрос 5. Основные параметры детерминированных периодических сигналов (период, угловая и циклическая частота, амплитуда, размах, мгновенное и действующее значения, скважность). Примеры периодических сигналов различной формы. 8 Вопрос 6. Двухполюсники и четырехполюсники, коэффициент передачи четырехполюсника по напряжению, току, мощности. Логарифмические единицы измерения коэффициента передачи. Понятие о воздействие и отклике. 10 Вопрос 7. Резистивное сопротивление и проводимость, их свойства, единицы измерения. Резистор и его условно графическое обозначение. 11 Вопрос 8. Индуктивность, её свойства, единицы измерения. Катушка индуктивности и ее условно графическое обозначение. 12 Вопрос 9. Ёмкость, её свойства, единицы измерения. Конденсатор и его условно графическое обозначение. 13 Вопрос 10. Активные элементы электрических цепей: транзисторы, операционные усилители и их условно графическое обозначение. Коэффициент усиления активного элемента. Инверсные свойства операционного усилителя. Понятие об обратной связи. 14 Вопрос 11. Понятия электрической цепи и электрической схемы. Классификация электрических цепей: неразветвлённая и разветвлённая, линейная и нелинейная, пассивная и активная, с сосредоточенными и рассредоточенными параметрами, инерционные и безинерционные, с открытыми и закрытыми входами. 16 Вопрос 12. Закон Ома для участка резистивной электрической цепи и замкнутого контура. Режимы работы электрических цепей: согласованный, рабочий, холостого хода, короткого замыкания. 17 Вопрос 13. Последовательное и параллельное соединения резисторов. Входное сопротивление и свойства цепей данных соединений. Последовательное соединение источников ЭДС. 19 Вопрос 14. Смешанное соединение резисторов. Расчёт входного сопротивления, токов, напряжений и мощностей. 21 Вопрос 15. Неразветвлённая цепь с переменным сопротивлением нагрузки. Зависимость напряжения, тока и КПД цепи от сопротивления нагрузки. 22 Вопрос 16. Неразветвлённая цепь с переменным сопротивлением нагрузки. Зависимость мощности источника и мощности рассеиваемой на нагрузке, от сопротивления нагрузки. 24 Вопрос 17. Режимы работы источника напряжения. Определение потенциалов точек цепи и их расчёт. Построение потенциальной диаграммы. 25 Вопрос 18. Соединение резисторов треугольником и звездой. Мостовые схемы. Преобразование треугольников сопротивлений в эквивалентную звезду и наоборот, общие формулы и их применение для расчёта мостовой схемы______________________________________________ 27 Вопрос 19. Первый закон Кирхгофа, узловые уравнения. Второй закон Кирхгофа, контурные уравнения. 29 Вопрос 20. Расчёт сложных электрических цепей методом контурных токов. 30 Вопрос 21. Расчёт сложных электрических цепей методом двух узлов. 31 Вопрос 22. Расчёт сложных электрических цепей методом эквивалентного генератора. 32 Вопрос 23. Метод наложения. 34 Вопрос 24. Анализ режима работы ветви электрической цепи при изменении сопротивления этой ветви (делители напряжения Г-образный и с плавной регулировкой). 35 Вопрос 25. Расчёт сложных электрических цепей с источниками тока. 37 Вопрос 26. Зависимые источники, их условно-графическое обозначение. Методика расчёта цепей с зависимыми источниками. 38 Вопрос 27. Эквивалентные схемы операционного усилителя. Преобразование свойств цепей операционным усилителем. Сумматоры и конверторы отрицательных сопротивлений. 39 Вопрос 28. Получение колебаний гармонической формы и их математическая модель. Параметры гармонических колебаний: угловая частота, начальная фаза, угол сдвига фаз, временные диаграммы, соответствующие разным углам сдвига фаз. 41 Вопрос 29. Гармоническое изображение (временное и векторное) гармонических колебаний (общее представление и конкретный пример). 43 Вопрос 30. Цепь с резистором при гармоническом воздействии. Закон Ома. Энергетический процесс. Активная мощность. Временные и векторные диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 44 Вопрос 31. Цепь с идеальной катушкой индуктивности при гармоническом воздействии. Закон Ома. Индуктивное сопротивление. Энергетический процесс. Реактивная (индуктивная) мощность. Временная и векторная диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 46 Вопрос 32. Цепь с конденсатором при гармоническом воздействии. Закон Ома. Емкостное сопротивление. Энергетический процесс. Реактивная (емкостная) мощность. Временная и векторная диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 49 Вопрос 33. Неразветвлённая RL электрическая цепь при гармоническом воздействии. Свойства реальной катушки индуктивности. Закон Ома. Энергетический процесс. Треугольник напряжений, сопротивлений и мощностей. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 52 Вопрос 34. Неразветвлённая RC электрическая цепь при гармоническом воздействии. Свойства конденсатора с потерями. Закон Ома. Энергетический процесс. Треугольник напряжений, сопротивлений и мощностей. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 54 Вопрос 35. Неразветвлённая RLC электрическая цепь при гармоническом воздействии. Закон Ома. Энергетический процесс. Векторные диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 56 Вопрос 36. Параллельные RL и RC цепи при гармоническом воздействии. Закон Ома. Векторные диаграммы токов. Проводимости. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. 58 Вопрос 37. Представление напряжения и тока в комплексной форме. Отрицательные углы. Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме. Выражение мощности в комплексной форме. Цепь с произвольным числом резистивных и реактивных элементов. Построение векторной диаграммы. 61 Вопрос 38. Эквивалентные параметры сложной цепи, рассматриваемые в целом как двухполюсник. Схема замещения двухполюсника при заданной частоте (на примере). 63 Вопрос 39. Фазосдвигающие цепи. Пассивные и активные фазосдвигатели (схемы, анализ работы). 64 Вопрос 40. Входные АЧХ и ФЧХ RL неразветвлённых и разветвлённых цепей. Определение и понятие граничной частоты, построение входных характеристик. 66 Вопрос 41. Входные АЧХ и ФЧХ RC неразветвлённых и разветвлённых цепей. Определение и понятие граничной частоты. Построение входных характеристик. 68 Вопрос 42. Передаточные АЧХ и ФЧХ RL неразветвлённых и разветвлённых цепей. Определение. Построение передаточных характеристик. 70 Вопрос 43. Передаточные АЧХ и ФЧХ RC неразветвлённых и разветвлённых цепей. Определение. Построение передаточных характеристик. 72 Вопрос 44. Поверхностный эффект. Явление взаимной индукции. Физический смысл ЭДС взаимной индукции, взаимная индуктивность. 74 Вопрос 45. Трансформатор с линейными характеристиками. Устройство, принцип действия, баланс мощностей. Потери на вихревые токи и способы их уменьшения. 75 Вопрос 46. Согласное и встречное включение двух взаимосвязанных катушек. Вариометр. 76 Работа и мощность тока При прохождении тока проводник нагревается и совершается работа: — работа тока — мощность тока Вопрос 3. Источники напряжения и тока (определение, условно графическое обозначение, взаимное преобразование). Примеры источников напряжения и тока. Электрическую энергию получают путём преобразования химической, механической и других видов энергии. Устройство, которое даёт в цепь энергию, называется источником. Различают источник напряжения и источник тока. Источник напряжения — источник, ЭДС которого не зависит от сопротивления нагрузки. Батареи, аккумуляторы, сеть — примеры источников напряжения. Схемное изображение источника напряжения: Источник тока — источник, ток которого не зависит от сопротивления нагрузки. Источниками тока являются электронные лампы, транзисторы. Схемное изображение источника тока: На практике источник тока можно получить, если к источнику напряжения подключить очень большое внутренне сопротивление. Можно при расчётах преобразовать источник напряжения в эквивалентный источник тока, если ток источника тока рассчитать по формуле и внутренне сопротивление источника напряжения, включенное последовательно, включить к источнику тока параллельно.
Схема с источником напряжения:
Схема с эквивалентным источником тока: Вопрос 4. Классификация электрических сигналов (простые и сложные, периодические и непериодические, детерминированные и случайные). Способы представления сигналов (математическая модель, временная, спектральная и векторная диаграммы). Классификация электрических сигналов: 1. Периодические и непериодические Периодические сигналы повторяются через определённый промежуток времени. Непериодические сигналы появляются один раз и больше не повторяются. 2. Детерминированные и случайные Детерминированные сигналы — сигналы, которые можно описать с помощью функции времени. Случайные сигналы — сигналы, мгновенные значения которых заранее не может быть предсказано. 3. Простые и сложные Простые сигналы — сигналы, токи и напряжения которых имеют одну частоту (синусоида). Сложные сигналы — сигналы, которые состоят из суммы токов и напряжений нескольких частот.
Способы представления сигнала:
— уравнение гармонического сигнала
Вопрос 5. Основные параметры детерминированных периодических сигналов (период, угловая и циклическая частота, амплитуда, размах, мгновенное и действующее значения, скважность). Примеры периодических сигналов различной формы. Основные параметры детерминированных периодических сигналов:
Все приборы показывают действующие значения. Для гармонического сигнала максимальные и действующие значения связаны формулой:
Примеры периодических сигналов разной формы:
Изменяется по закону косинуса или синуса
a) Биполярный импульс b) Однополярный импульс — длительность импульса Скважность: (безразмерная величина) Скважность — отношение периода к длительности импульса.
Вопрос 6. Двухполюсники и четырехполюсники, коэффициент передачи четырехполюсника по напряжению, току, мощности. Логарифмические единицы измерения коэффициента передачи. Понятие о воздействие и отклике. Двухполюсник — участок цепи, который имеет 2 зажима: Четырёхполюсник — участок цепи, который имеет 2 входных и 2 выходных зажима: Коэффициент передачи по напряжению — отношение напряжения на выходе к напряжению на входе четырёхполюсника: Коэффициент передачи по току — отношение тока на выходе к току на входе четырёхполюсника: Коэффициент передачи по мощности — отношение мощности на выходе к мощности на входе четырёхполюсника: Коэффициент передачи по напряжению может измеряться в логарифмических единицах: Сигнал, который поступает в цепь, называется воздействие, а который получается в результате воздействия, называется отклик. Вопрос 10. Активные элементы электрических цепей: транзисторы, операционные усилители и их условно графическое обозначение. Коэффициент усиления активного элемента. Инверсные свойства операционного усилителя. Понятие об обратной связи. Элементы называются активными, если энергия в выходной цепи четырёхполюсника больше, чем энергия во входной цепи. Это электронные лампы, транзисторы, операционные усилители (ОУ).
Транзистор является одним из основных усилительных элементов в технике связи. Имеет три вывода:
Операционный усилитель (ОУ) представляет собой элемент, изготовленный на основе микроэлектронной технологии, в котором находится много транзисторов (до 30), резисторов и конденсаторов. Получает питание от источника постоянного напряжения 10 – 15 В. Имеет 8 выводов: 2 входных, 1 выходной, 1 заземлённый, 2 для источника питания и 2 для регулировки. На схеме ОУ изображается треугольником с тремя выводами: Достоинства ОУ: очень большой коэффициент усиления: — , большое входное сопротивление: и выше, маленькое выходное сопротивление. Положительным (неинвертируемым) входом ОУ называется такой вход, при подаче на который напряжения одной полярности на выходе получается напряжение такой же полярности. Отрицательным (инвертируемым) входом ОУ называется вход, при подаче на который напряжения одной полярности на выходе получается напряжение другой полярности. Схема включения ОУ без обратной связи (без ОС):
Понятие об обратной связи Обратная связь — участок цепи, через который часть напряжения с выхода четырёхполюсника снова подаётся на его вход. Различают отрицательную обратную связь (ООС) и положительную обратную связь (ПОС). ООС — напряжение с выхода четырёхполюсника подаётся на вход со знаком, противоположным знаку входного напряжения. ПОС — напряжение с выхода четырёхполюсника подаётся на вход с тем же знаком, что и знак входного напряжения. Схема включения ОУ с обратной связью (с ОС): ОУ устроен так, что напряжение на его выходе не может превышать напряжение источника питания, поэтому если ОУ работает без обратной связи, то напряжение на его выходе всегда будет прямоугольной формы и равно напряжению источника питания. Это используют для получения сигналов прямоугольной формы.
Пусть
Так как на выходе должен получиться сигнал очень большой по величине, то на уровне (напряжения источника питания) его стороны будут практически перпендикулярны к оси времени, и сигнал получится прямоугольной формы.
Если ОУ работает с ООС, то при маленьком коэффициенте передачи, напряжение на выходе будет синусоидально, а по мере роста коэффициента начнут появляться искажения, и сигнал превратиться в сигнал прямоугольной формы. ОУ обычно работает с глубокой ООС, что резко уменьшает коэффициент передачи цепи по напряжению, но зато улучшает ряд других свойств ОУ. Вопрос 11. Понятия электрической цепи и электрической схемы. Классификация электрических цепей: неразветвлённая и разветвлённая, линейная и нелинейная, пассивная и активная, с сосредоточенными и рассредоточенными параметрами, инерционные и безинерционные, с открытыми и закрытыми входами. Электрической цепью называется совокупность элементов и устройств, образующих путь или пути для прохождения электрического тока. Элементы соединяются проводниками (проводами), и при расчетах сопротивление проводов равно нулю. Классификация электрических цепей: I. Неразветвленная цепь — цепь, в которой нет ответвлений, поэтому значение тока одно и то же во всех точках. Разветвленная цепь — цепь, в которой есть точки, где сходятся не менее трех токов. II. Линейная цепь — цепь, в которой параметры не зависят от приложенного напряжения или проходящего тока. Нелинейная цепь — цепь, в которой параметры зависят от приложенного напряжения или проходящего тока. III. Активная цепь — цепь, которая содержит в себе источники или активные элементы. Пассивная цепь — цепь, которая содержит только пассивные элементы (R, L, c). IV. В зависимости от того, сосредоточены ли сопротивление R, индуктивность L, ёмкость c в отдельных элементах (резистор, катушка, конденсатор) или эти параметры распределены вдоль цепи (длинной линии), различают цепи с сосредоточенными или распределенными параметрами. V. Безинерционные цепи — цепи, в которых мгновенное значение на выходе устанавливается одновременно с мгновенным значением на входе. Инерционные цепи — цепи, в которых мгновенное значение на выходе устанавливается с опозданием по времени по сравнению с мгновенным значением напряжения на входе (линии задержки). VI. Цепи с закрытыми и открытыми входами: Если цепь пропускает постоянный ток на вход цепи, то это цепь с открытым входом, если нет — цепь с закрытым входом. Электрическая схема — упрощённое, наглядное изображение связи между отдельными элементами электрической цепи. Цепь — реальное устройство, а схема — графическое изображение цепи. I. Структурная схема — определяет основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязь. Изображается прямоугольниками. II. Функциональная схема — разъясняет отдельные процессы, протекающие в отдельных функциональных частях. III. Принципиальная схема — определяет полный состав элементов и связи между ними. Изображается условно-графическими обозначениями элементов. IV. Монтажная схема — показаны все соединения устройства, которые надо реально выполнить. V. Схема замещения — реальное устройство заменяется расчётной схемой замещения, исходя из физических процессов. Например:
Параллельное соединение Параллельным называется такое соединение, когда все начала элементов соединяются в одну общую точку, а все концы во вторую общую точку, и к этим точкам подводится напряжение: Свойства параллельного соединения: 1. Общее напряжение равно напряжению всех участков 2. Ток до и после разветвления (общий ток) равен сумме токов в каждой ветви 3. Величина, обратная входному сопротивлению, равна сумме величин, обратных сопротивлениям каждой ветви в отдельности При параллельном соединении резисторов общее сопротивление меньше меньшего. 4. Токи ветвей обратно пропорциональны их сопротивлениям
Если параллельно соединяются два резистора, то:
Если известен общий ток, то при параллельном соединении двух резисторов токи ветвей можно найти по формулам: Первый закон Кирхгофа Для любого узла сумма токов, приходящих к узлу, равна сумме токов, отходящих от узла.
Для любого узла электрической цепи алгебраическая сумма токов равна нулю. Ток, который притекает к узлу, берётся со знаком “+”, который оттекает — со знаком “–”.
Второй закон Кирхгофа Вопрос 23. Метод наложения. Метод наложения основан на принципе наложения, согласно которому ток в каждой ветви может быть найден как алгебраическая сумма токов от действия каждой ЭДС в отдельности. Порядок расчёта: 1) Поочерёдно оставляем в схеме по одному источнику, внутреннее сопротивление исключаемых источников также остаётся. 2) Расставляем частичные токи (обозначаем их со штрихом). 3) Находим действительный ток, как алгебраическую сумму частичных токов. Действительный ток направляем в сторону большего частичного.
Например: Пусть , тогда . Сумматор Сумматор — это активно-резистивная цепь, которая позволяет складывать напряжение различных сигналов в любой момент времени. Мгновенное напряжение на выходе сумматора пропорционально сумме мгновенных напряжений на его выходе. Напряжение на выходе сумматора рассчитывается по формуле: , где — коэффициент передачи ОУ с ОС. Знак “–” говорит о том, что напряжение на выходе сумматора меняет полярность по сравнению с напряжением на входе.
Вопрос 28. Получение колебаний гармонической формы и их математическая модель. Параметры гармонических колебаний: угловая частота, начальная фаза, угол сдвига фаз, временные диаграммы, соответствующие разным углам сдвига фаз. Колебания, которые изменяются по закону синуса или косинуса, называются гармоническими. Получают синусоидальную ЭДС с помощью явления ЭМИ (электромагнитной индукции). Рамку помещают в магнитное поле и равномерно вращают вокруг своей оси. Она пересекает магнитные линии, и на её концах образуется ЭДС ЭМИ:
Угол, на который поворачивается рамка за одну секунду, называется угловой скоростью или угловой частотой ( ). — циклическая частота , где — период колебаний (см. вопрос 5) За время рамка повернётся на угол , тогда: Начальная фаза — угол, под которым рамка находится к положительному направлению горизонтальной оси в нулевой момент времени. Может быть положительной и отрицательной. , , — начальные фазы тока, напряжения и ЭДС соответственно Общее уравнение гармонических колебаний (математическая модель): Фаза определяет значение переменной в любой момент времени, а начальная фаза — в нулевой момент времени. Гармонический сигнал имеет действующее значение. Оно характеризует энергетические свойства сигнала, его показывают приборы. Для гармонического сигнала максимальное и действующее значения связаны формулой: Угол сдвига фаз — разность начальных фаз двух переменных: Та переменная, которая раньше достигает положительного максимума, опережает по фазе, которая позже — отстаёт по фазе: Если две переменные одновременно проходят максимум и 0, то они совпадают по фазе: Если угол сдвига фаз равен 180°, то переменные находятся в противофазе: Вопрос 29. Гармоническое изображение (временное и векторное) гармонических колебаний (общее представление и конкретный пример). Временная диаграмма — график зависимости переменной от времени или угла . Если начальная фаза положительна, она откладывается влево от начала координат, если отрицательна — вправо. Построим временную диаграмму для следующих данных:
Временная диаграмма имеет вид:
Векторная диаграмма Любой гармонический сигнал можно изобразить вектором, длина которого равна максимальному или действующему значению, и расположен он под углом, равным начальной фазе к положительному направлению горизонтальной оси. Если начальная фаза положительна, вектор откладывается вверх от оси, если отрицательна — то вниз. Векторная диаграмма для предыдущего примера имеет вид (используем тот же масштаб): Угол между векторами равен углу сдвига фаз между ними: Вопрос 31. Цепь с идеальной катушкой индуктивности при гармоническом воздействии. Закон Ома. Индуктивное сопротивление. Энергетический процесс. Реактивная (индуктивная) мощность. Временная и векторная диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме. Вопрос 32. Цепь с конденсатором при гармоническом воздействии. Закон Ома. Емкостное сопротивление. Энергетический процесс. Реактивная (емкостная) мощность. Временная и векторная диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме.
Тогда . Вывод: в цепи с конденсатором ток опережает напряжение на угол 90°. Построим напряжение и ток на временной и векторной диаграмме:
Закон Ома: — емкостное сопротивление
Вывод: в цепи с конденсатором закон Ома справедлив для максимальных и действующих значений, но не справедлив для мгновенных. ( — для мгновенных значений)
С ростом частоты емкостное сопротивление уменьшается, поэтому конденсатор хорошо пропускает токи верхних частот, и плохо токи нижних частот. Конденсатор — фильтр верхних частот. На постоянном токе , а это значит, что в схеме замещения на постоянном токе вместо конденсатора надо ставить разрыв цепи. Конденсатор не пропускает постоянный ток.
Вопрос 37. Представление напряжения и тока в комплексной форме. Отрицательные углы. Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме. Выражение мощности в комплексной форме. Цепь с произвольным числом резистивных и реактивных элементов. Построение векторной диаграммы. Выражение тока и напряжения в комплексной (символической) форме
Рассмотрим перевод комплексных чисел из алгебраической формы в показательную. Дано: Определить: Если мнимая часть отрицательна, то угол также отрицателен.
Рассмотрим перевод обратно: Дано: Определить: Если угол отрицателен, то мнимая часть будет отрицательной.
Примеры:
Выражают ток и напряжение в показательной форме. Модуль равен максимальному или действующему значению, аргумент равен начальной фазе:
Например: Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-13; Просмотров: 1728; Нарушение авторского права страницы