Курстыњ жоспары. 1 страница

Барлыѓы-2 кредит

	Таќырып аттары	Дєріс	Семинарлар	Лабораториялыќ сабаќтар	СОЖ¤Ж	С¤Ж
1.	2.	3.	4.	5.	6.	7.
	Электр тізбегі теориясының негізгі анықтамалары, түсініктері және заңдары.
	Тұрақты тоқ тізбектері. Тізбектерді есептеу әдістері.
	Қабылдағышқа максимал қуаттың берілу шартттары.
	Бір фазалық синусоидалық токтағы электр тізбегінің элементтері.
	Синусоидалық ЭҚК, кернеу және токтің максимал, орташа және әсер етуші мәндері. Синусоидалық шамаларды әртүрлі қалыпта елестету.
	Комплекстік түрдегі синусоидалық ток тізбегі үшін Ом және Кирхгоф заңдары.
	Синусоидальды тоқ тізбегін талдаудың комплекстік әдісі.
	Элементтері аралас жалғанған электр тізбегі.
	Синусоидальды тоқ тізбегінің резонансы.
	Периодты синусоидальды емес тоқтар, ЭҚК және кернеу.
	Сызықты электр тізбектеріндегі ауыспалы процесстер.
	Трансформатор.
	Төртполюсниктер және электрлік фильтрлер.
	Барлығы

Дәріс сабақтардың қысқаша мазмұны

1–ші дєріс. Электр тізбегі теориясының негізгі анықтамалары, түсініктері және заңдары.

Электр тізбегін қарастырған кезде әдетте түсірілген кернеумен, тізбек өткізгіштеріндегі токтармен, конденсатордағы зарядтармен, омистикалық кедергілермен және шағылу кезіндегі шығындармен байланысты болады. Толығымен белсенді кедергімен сипатталатын электр энергиясы қайтымсыз жылу энергиясына айналатын тұрақты ток тізбегіне қарағанда айнымалы ток тізбегі индуктивтілік пен көлемнен туған реактивті кедергі болуы мүмкін. Тізбектің бұл элементтерінде энергия шығынданбайды, тек периодтты түрде индуктивтілікте магниттік өріс энергиясы ретінде немесе конденсаторда электр өрісі ретінде қорланады, содан соң қайтып таралады. Энергияның осындай таралуынан кейін айнымалы ток тізбегіндегі ток пен кернеу арасындағы байланыс қиындай бастайды. Сонымен қоса ток пен кернеудің өзгеруі уақыт бойынша сәйкес келмейді, яғни бұл шамалар арасында фазалар айырымы пайда болады.

Толқын ұзындығына қарағанда геометриялық өлшемі кіші тізбектер қатал Максвелл теңдеуі негізінде қарастырылады. Ол бізді физика курсы бойынша белгілі Ом және Кирхгоф заңдарына негізделген ұғымдар мен заңдылықтарға әкеледі. Классикалық электродинамиканың қатаң теңдеулерінен Кирхгоф заңына негізделген электр тізбегінің теңдеуін қорыту үшін келесі жеңілдіктер жасалады:

1) Ток жұқа өткізгіште шоғырланған, сондықтан тізбектің кез келген нүктсінде ол бір мәнге ие болады.

2) Тізбектің кейбір нүктелердегі токтың өзгерісі уақыт бойынша кешікпей, тізбектің қалған нүктелеріне шапшаң әсер етеді.

Басқаша айтқанда, тізбектің геометриялық өлшемдері толқын ұзындығына λ қарағанда кіші. Бұл жеңілдіктер шоғырланған элементтерден тұратын тізбектер теориясы үшін қолданылатын шарттар болып табылады, яғни тізбектегі токтар квазитұрақты деп болжаймыз.

Қарастырылып отырған тізбектегі, қашықтау орналасқан екі нүктенің арасындағы электромагниттік таралу уақытында, ток күші айтарлықтай өзгермеген жағдайда айнымалы токтар квазитұрақтылық шартын қанағаттандырады.

Егер Т периодының периодты тоғы туралы айтсақ, онда квазитұрақты шартына алып келеді да, мына теңсіздік орындалады:

; немесе

мұндағы -электромагниттік әсердің тізбек аймағынан қарастырылып отырған нүктеге дейінгі таралуға кететін уақыт;

Электромагниттік әсердің таралу жылдамдығы.

Сұлбаның квазитұрақтылық критериі колданылып отырған аймағы тізбектің негізгі элементтері деп аталады.

Активті кедергіні, индуктивтілікті, сиымдылықты әдетте сызықты элементтер ретінде қарастырады. Сызықты элементтер өзінің параметрлері осы элементтерден өтетін тоқтың және кернеудің өзгерісі кезінде тұрақты болуымен сипатталады.Сызықты жүйелер параметрлерінің тұрақтылығы күшінде тоқ пен кернеу арасындағы тәуелділік сызықты функцияның алгебралық немесе дифференциалдық түріне ие.

Сызықты элементтерден тұратын тізбек сызықты электрлік тізбектер деген атқа ие. Егер активті кедергі, сиымдылық және индуктивтілік қарастырылып отырған процесс кезінде өзгеріссіз қалса, онда тізбекті тұрақты параметрлі тізбек деп айтады. Бірақта тізбектерді қарастыру нәтижелері сызықты элементтер мәліметтерінде тек тоқ пен кернеудің белгілі бір шекті мәндерінде ғана дұрыс болып табылады.

Сызықты емес элементтерсипатталады: тізбектердегі кернеулер мен тоқ өзгергенде олардың параметрлері тұрақты болмайды, олардың құрамдары белгілі элементтерге байланысты тоқ пен кернеу анықталған бір заңдылықтарға бағынады. Осының арқасында тоқ пен кернеудің тәуелділігі сызықты емес функция түрінде болады.

Өзінің құрамына сызықты емес элементтерді қосатын тізбектер сызықты емес тізбектер деп аталады.

Негізгі әдебиеттер: (1-5)

Қосымша әдебиет: (1-3).

2–ші дєріс. Тұрақты тоқ тізбектері. Тізбектерді есептеу әдістері.

Бойлық электр өрісінің кернеуі , әсер еткенде өткізгіштен құралған электр энергия көзін бос электрондар бір бағытта орналасып ығу жылдамдығына ие болады. Жалпы жағдайда тұрақты тоқ электр өрісінің әсерінен зарядталған бөлшектері ретке келтірілген қозғалыс түрінде болады. Тоқ бағыты үшін оң зарядтардың қозғалыс бағыты алынады

Тұрақты тоқ

мұндағы - қосынды оң зарядтардың электрлік тізбектің қарастырылып отырған бөлігінің көлденең қимасы арқылы бірқалыпты ауысу уақыты.

Токтың негізгі өлщем бірлігі ампер болып табылады (А).

Зарядтың негізгі өлшем бірлігі болып Кулон (Кл) табылады. Кулон дегеніміз өткізгішке 1 А ток бергенде 1 с ішінде көлденең қимасы арқылы өтетін электрондар саны.

Патенциал дегеніміз - оң бірлік зарядтың өрістің бір нүктесінен шексіздікке дейін орын ауыстырғанда жасалатын электр өрісінің жұмысы.

Кернеу (потенциалдар айырымы)- оң бірлік зарядтың бір () нүктеден екінші (b) нүктеге орын ауыстырғандағы электр өрісінің жұмысы.

Кернеудің негізгі өлшем бірлігі- вольт (В). Бұл 1К заряд орын ауыстынғанда 1Дж жұмыс жасалатын өткізгіш ұштарындағы кернеу.

Қуат- бірлік уақытта электр өрісінің жасайтын жұмысы

Қуаттың негізгі өлшем бірлігі– ватт .

Зарядталған бөлшектің қозғалысына қарсы әсер ететін өткізгіштің қасиеті кедергі деп аталады.

Кедергінің негізгі өлшем бірлігі- Ом (Ом).

Егер 1А ток және өткізгіштің ұштарының арасындағы кернеу 1В болса, кедергі 1 Ом-ға тең.

;

Кедергіге ие болатын және токты шектеуге қолданылатын электротехникалық құралды резистор деп атайды.

Кедергіге қарама-қарсы шама өткізгіштік деп аталады.

өткізгіштіктің негізгі өлшем бірлігі-сименс (См).

Егер электр энергия көзінің ішкі кедергісі сырттан берілетін күш кедергісіне қарағанда аз болса, онда электр энергия көзінің ұштарының арасындағы кернеу токқа тәуелді емес деп санауға болады.

Тогда

Мұндағы: - ток көзінің электр қозғаушы күші (ЭҚК);

ЭҚК-ң өлшем бірлігі – вольт (В).

Осындай энергия көзі мүлтіксіз ЭҚК көзі деп аталады.

Егер ток көзінің ішкі кедергісі жүктеменің кедергісіне қарағанда көп үлкен болса, жүктеме арқылы өтетін ток тек ток көзінің кедергісі арқылы анықталады.

Электр энергиясының бұндай көзі мүлтіксіз ток көзі деп аталады.

Қарапайым түрде Ом заңын электр тізбегінің резисивті элементінің тоғы мен кернеу арасындағы тәуелділігімен анықталады.

Көп жағдайда Ом заңы электр тізбегінің тармақталмаған бөліктеріндегі ток пен кернеу арасындағы тәуелділікті анықтайды.

Омның жалпылама заңынан

Мұндағы: - тізбектің тармақталмаған бөлігінен өтетін ток;

тізбектің тармақталмаған бөлігінің ұштарының арасындағы бөліктердің кернеуі;

бөліктегі барлық резисивті элементтерінің кедергілерінің арифметикалық қосындысы;

барлық ЭҚК көздеріндегі ЭҚК-ң арифметикалық қосындысы. Оның бағыты таңдап алынған токтың оң бағытымен бағыттас болады.

барлық ЭҚК көздеріндегі ЭҚК-ң арифметикалық қосындысы. Оның бағыты таңдап алынған токтың оң бағытына қарама-қарсы бағытта болады.

Кирхгофтың екі заңы- электр тізбегінің негізгі заңдары.

Кирхгофтың бірінші заңы.

Электр тізбегінің кез келген түйініндегі токтың алгебралық қосындысы 0-ге тең.

Кирхгофтың екінші заңы.

Электр тізбегінің сұлбасының кез келген контурында барлық резистивті элементтерінің алгебралық қосындысы ЭҚК-ң алгебралық қосындасына тең.

Оң таңбалы теңдеуде бағыты жағынан контурдың таңдалған айналу бағытына сәйкес ток пен ЭҚК жазылады.

Ішкі кедергісі бар, резистивті элементтері ЭҚК көзімен тізбектей жалғанда тізбектегі ток

Әр элементтегі кернеудің құлауы

Ішкі кедергісі бар, резистивті элементтері ЭҚК көзімен параллель жалғанда тізбектегі ток.

Сыртқы тізбектің эквивалентті өтімділігі

Сыртқы тізбектің эквивалентті кедергісі

Тізбектің толық кедергісі

,

ЭҚК арқылы өтетін ток

ЭҚК көзінің қысқыштарындағы кернеу

,

сыртқы кедергі арқылы өтетін ток

Егер тізбектегі резистивті элементтер тобын, резистивті элементтері басқаша қосылған эквивалентті топқа ауыстырсақ мұндай күрделі электр тізбегін есептеу аңайға түседі. Бұндай екі топтың эквиваленттілігін біз мынадан байқаймыз, яғни олардың орынын ауыстырғаннан кейін тізбектің жұмыс істеу тәртібі өзгеріссіз қалады. Мұндай тәсіл тізбекті эквивалентті түрлендіру тәртібі деп аталады. Мысалы «үшбұрыш» сұлбасындағы элементтер «жұлдызша» эквивалентімен ауыстырылуы мүмкін.

Бірақ

Жиі қарастырылатын электр тізбегі екі түйіннен тұрады немесе сондай тізбекке оңай түрлене алатын түрде болады. Есептеудегі ең оңай тәсіл екі түйін тәсілі болып табылады.

Мұндағы: тармағындағы ток

Мұндағы: - -сыншы тармаққа қосылған ЭҚК көзі. түйінге әсер ететін бұл ЭҚК оң таңбамен жазылады.

Токтың оң бағытына түйіннен түйініне дейінгі бағыт қабылданады

Мұндағы

Кез келген күрделі сызықты тізбек контурлық ток әдісін қолдана отырып есептелінуі мүмкін. Бұл әдістің мәні келесі мысалда айқындалған. Мына суретте келтірілген тізбекті есептеу керек

1) 1,2,3 ұяшықтарының тәуелсіз контурларды таңдаймыз

2) Әр контурда контурлық токтың оң бағытын еркін таңдаймыз

3) Контурлардың ЭКҚ анықтаймыз (контурға кіретін ЭҚК алгебралық қосындысы)

;

4) Контурдың өзіндік кедергісін анықтамыз (контурға кіретін кедергілердің арифметикалық қосындысы)

;

5) Контурға кіретін кедергілердің жалпы санын анықтаймыз (екі контурдың ортақ тармақтарында орналасқан кедергілердің арифметикалық қосындысы)

;

6) Контурлық ток үшін Кирхгофтің екінші заңын мына түрде жазамыз.

Тармақтағы ток санына қарағанда контурдағы ток саны әрқашан кіші болғандықтан, контурлық ток әдісін қолдану теңдеулер жүйесіндегі белгісіз шамалар санын азайтады. Бұл күрделі тізбектерді талдағанда өте маңызды.

7) Жүйенің шешімі

Мұндағы: - -жүйенің анықтауышы

- жүйенің анықтауышынан алынатын алгебралық толықтырулар.

анықтауыштағы бірінші жолмен бірінші бағананы сызып тастаймыз.

8) Тармақтағы нақты токтарды анықтаймыз

Негізгі әдебиеттер: (1-5)

Қосымша әдебиет: (1-3).

3-ші дәріс. Қабылдағышқа максимал қуаттың берілу шартттары.

Негізгі жағдайларда ток көзінен қабылдағышқа дейін үлкен энергия берген дұрыс. ІҚК бұл жағдайда одан артық мәнге ие бола алмайды.

ауырлық кедергісімен жалғанған Е ЭҚК бар энергия көзінен және ішкі кедергіден тұратын тізбекті қарастырайық, жалпы кедергіні деп алайық.

Онда тізбектегі ток

Джоуль-Ленц заңы бойынша қабылдағыштың қуаты

Қуаттың ең үлкен мәндеріндегі шарттарды анықтайық.

немесе

Егер болса, онда болатыны анық

Осыдан

Берілген шарттар қабылдағыштың максимал қуат шарты деп аталады.

Негізгі әдебиеттер: (1-5)

Қосымша әдебиет: (1-3).

4-ші дєріс. Бір фазалық синусоидалық токтағы электр тізбегінің элементтері.

Синусоидалық токтағы элетр тізбегі айнымалы токтақа тєн электротехникалық қ±рылғылардан басқа элементтерден т±руы м‰мкін. Оның ішнде айнымалы тізбектегі ток трансформаторлары, конденсаторлар, индуктивтілік катушкалары жєне т.б.

Синусоидалық токтағы электр тізбектеріндегі кернеу мен ток уақытқа тєуелді болады жєне олар лездік шамалар болып табылады.

Индуктивтілік элементтері.

Егер орамаға берілетін ток т±рақты болса, онда орама кеңістігіндегі орта т±рақты жєне Ф магнит ағыны арқылы сипатталатын магнит µрісіде т±рақты болып табылады. Кµп жағдайларда орама маңындағы магнит µрісі к‰рделі т‰рде беріледі.Бірақ индуктивтілік катушкасын сипаттау ‰шін кµп жағдайларда ағынқосқышты есептеу жеткілікті.

М±ндағы: - -шы тармаққа жалғанған магниттік ағын.

Магниттік ағын мен ағын қосқышын негізгі µлшем бірлігі – вебер (Вб).

Егер катушканың барлық орамдарында магниттік µріс Ф бір қалыпты болса, онда

Катушканың µзіндік ағын қосқышының катушкадағы токқа қатынасын индуктивтілік деп атайды.

Индуктивтіліктің негізгі µлшем бірлігі – Генри (Гн).

Егер катушкадағы токтің мєні µзгерсе, онда µзідік ағын қосқыштың шамасыда µзгереді. Сонымен қатар катушканың тармақтарына µзіндік индукция ЭҚК-ші беріледі

¤зіндік индукция ЭҚК токтің µзгеруіне єрқашанда кедергі жасайды. Индуктивтілік катушкасында ток болу ‰шін оның ±штарының арасында кернеу болу керек. Кернеу шамасы жағынан шамалас жєне уақыттың єрбір сєтінде µзіндік индукцияның ЭҚК-нің бағытына қарама қарсы болу керек.

Егер уақыт ішінде индуктимвтік элементтегі ток о-ден бастап -ге дейін µзгеретін болса, онда катушка магнит µрісінде энергия сақталып қалады

Егер онда

Дата добавления: 2014-11-16