asyan.org
добавить свой файл
1
РОБОЧА ПРОГРАМА

дисципліни «Теорія електричних кіл»

для напрямку підготовки 0915 «Комп’ютерна інженерія»

спеціальності 6.091500 «Комп’ютерні системи та мережі».

Освітній рівень – базова вища освіта.

Освітньо-кваліфікаційний рівень – бакалавр комп’ютерної інженерії.

Кваліфікація – технічний фахівець в галузі обчислювальної техніки.

Термін навчання – 4 роки на базі повної середньої освіти.

Форма навчання – денна.

ІНСТИТУТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

^ КАФЕДРА ФІЗИКИ

Пояснювальна записка

Мета курсу – формування необхідного рівня теоретичної та практичної підготовки для грамотного використання у майбутній професійній діяльності особливостей роботи електричних кіл комп’ютерних систем та мереж.

^ Актуальність і завдання вивчення дисципліни «Теорія електричних кіл» для студентів спеціальності «Комп’ютерні системи та мережі» визначаються:

  • необхідністю підготовки до розуміння принципів побудови і застосування електричних кіл комп’ютерних систем та мереж;

  • необхідністю надбання фізичних знань, умінь і навичок для впровадження у формуванні і роботі комп’ютерних систем та мереж;

  • необхідністю розвитку вмінь і навичок грамотного вибору параметрів електричних кіл комп’ютерних систем та мереж, який визначається вимогами до конкретного блоку перетворення інформації;

  • необхідністю грамотно визначати функціональні можливості електричних кіл комп’ютерних систем та мереж.

^ Курс розраховано на один семестр. За цей час вивчаються розділи: «Теорія лінійних електричних кіл», «Синтез електричних кіл», «Теорія нелінійних електричних кіл».

При вивченні курсу студенти знайомляться з основними і найбільш важливими фізичними явищами, що обумовлюють специфіку функціювання електричних кіл комп’ютерних систем та мереж, в процесі проведення лабораторних робот досліджують режими електричних кіл, здобувають навички роботи з фізичними приладами. Студенти вчаться застосовувати теоретичні знання при рішенні конкретних фізичних, технічних і метрологічних завдань, які мають місце у формуванні і роботі комп’ютерних систем та мереж.

Студенти мають:

  • проявляти глибокі знання з курсу;

  • усвідомлювати важливість теоретичних знань у своїй професійній підготовці;

  • виявляти здатність до використовування своїх знань при виконанні практичних завдань;

  • вільно користуватися термінологією;

  • уміти працювати з літературою;

  • грамотно і логічно висловлювати свої думки.

Теорія електричних кіл

Теорія електричних кіл – це теорія функціювання сукупності різних пристроїв і з’єднуючих їх провідників (або елементів електропровідного середовища), по яким може текти електричний струм. Основою теорії електричних кіл являється фізика. У теорії електричних кіл широко використовується математика.

^ Теорія електричних кіл зв’язана з електротехнікою, радіотехнікою і електронікою.
Орієнтовна структура дисципліни


Змістові модулі та їх структура

Кількість годин

Кредит

Форма контролю

Лекції

Лабораторні

К.С.Р.

Самостійна робота

Загальна

1

2

3

4

5

6

7

8



  1. Теорія лінійних електричних кіл.

    1. Основні властивості й еквівалентні параметри електричних кіл при синусоїдальних струмах.

Синусоїдальні е.р.с., напруги і струми. Джерела синусоїдальних е.р.с. і струмів. Діючі і середні значення періодичних е.р.с., напруг і струмів. Зображення синусоїдальних е.р.с., напруг і струмів за допомогою обертових векторів. Векторні діаграми. Сталий синусоїдальний струм у колі з послідовним з’єднанням ділянок . Сталий синусоїдальний струм у колі з рівнобіжним з’єднанням ділянок . Активна, реактивна і повна потужності. Миттєва потужність і коливання енергії в колі синусоїдального струму.

    1. Методи розрахунку електричних кіл при сталих синусоїдальному і постійному струмах.

Комплексний метод. Методи розрахунку складних електричних кіл. Розрахунок електричних кіл при наявності взаємної індукції.

    1. Резонансні явища і частотні характеристики.

Поняття про резонанс і про частотні характеристики в електричних колах. Резонанс у випадку послідовного з’єднання ділянок . Частотні характеристики кола з послідовним з’єднанням ділянок . Резонанс при рівнобіжному з’єднанні ділянок . Частотні характеристики кола з рівнобіжним з’єднанням ділянок . Частотні характеристики кіл, що містять тільки реактивні елементи.

    1. Розрахунок електричних кіл при несинусоїдальних періодичних е.р.с., напругах і струмах.

Метод розрахунку миттєвих сталих напруг і струмів у лінійних електричних колах при дії періодичних несинусоїдальних е.р.с. Залежність форми кривої струму від характеру кола при несинусоїдальній напрузі. Діючі періодичні несинусоїдальні струми, напруги і е.р.с. Активна потужність при періодичних несинусоїдальних струмах і напругах.

    1. Розрахунок електричних кіл при впливі імпульсних е.р.с. і е.р.с. довільної форми.

Поняття про імпульсний е.р.с. і імпульсних системах. Перехідні й імпульсні характеристики електричного кола і розрахунок кола при впливі імпульсної е.р.с. Розрахунок кола при впливі е.р.с. довільної форми - інтеграл Дюамеля. Розрахунок сталих режимів за допомогою інтеграла Дюамеля і правого перетворення Лапласса. Розрахунок перехідних процесів у складних колах за допомогою правого перетворення Лапласса. Розрахунок кола при дії послідовності імпульсів шляхом рішення різницевих рівнянь кола. Метод перетворення. Розрахунок перехідних процесів в електричних колах методом перетворення.

Теми лекцій (зміст лекцій визначається літературою [1], [2], [3], [4], [5])

  1. Основні властивості й еквівалентні параметри електричних кіл при синусоїдальних струмах.

  2. Методи розрахунку електричних кіл при сталих синусоїдальному і постійному струмах.

  3. Резонансні явища і частотні характеристики.

  4. Резонансні явища і частотні характеристики (продовження).

  5. Розрахунок електричних кіл при несинусоїдальних періодичних е.р.с., напругах і струмах.

  6. Розрахунок електричних кіл при впливі імпульсних е.р.с. і е.р.с. довільної форми.

  7. Розрахунок електричних кіл при впливі імпульсних е.р.с. і е.р.с. довільної форми (продовження).

Теми лабораторних (методики, роз’яснення, інші методичні вказівки до робот і контрольні запитання надані у літературі [6], [7], [8], [9], [10])

  1. Лабораторне дослідження впливу індуктивності й електричної ємності на роботу електричного кола.

  2. Лабораторне дослідження електричних кіл синусоїдального струму. Застосування векторних діаграм.

  3. Лабораторне дослідження складних електричних кіл синусоїдального струму.

  4. Лабораторне дослідження балансу потужностей у колі синусоїдального струму.

Самостійна робота (література обирається самостійно)

  1. Еквівалентні параметри складного кола перемінного струму, розглянутої в цілому як двухполюсник. Схеми заміщення двухполюсника при заданій частоті. Вплив різних факторів на еквівалентні параметри кола.

  2. Частотні характеристики кіл у загальному випадку. Резонанс у індуктивно-зв’язаних контурах. Практичне значення явища резонансу в електричних колах.

  3. Трифазні кола. Багатофазні кола і системи, їхня класифікація. Розрахунок трифазного кола в загальному випадку несиметрії е.р.с. і несиметрії кола. Одержання обертового магнітного поля. Розкладання несиметричних трифазних систем на симетричні складові. Про застосування методу симетричних складових до розрахунку трифазних кіл.

  4. Особливості поводження вищих гармонік у трифазних колах. Про склад вищих гармонік при наявності симетрії форм кривих струму чи напруги. Представлення ряду Фур’є в комплексній формі. Биття коливань. Модульовані коливання.

14

08

02

17

41

0,8

  1. Модульна робота.

  2. Контроль самост. роботи – 2 г.

  3. Звіт з виконання лабораторних робот (кожна робота).

1

2

3

4

5

6

7

8



  1. Синтез електричних кіл.

    1. Синтез електричних кіл.

Задача синтезу електричних кіл. Властивості вхідних функцій пасивних електричних кіл. Представлення вхідних функцій у виді простих дробів. Реалізація вхідних функцій двухполюсника, що мають речовинні і мнимі корені знаменника, за допомогою розкладання цих функцій на прості дроби. Реалізація вхідних функцій двухполюсника, що мають тільки мнимі корені знаменника, за допомогою представлення цих функцій у виді колових дробів. Синтез вхідної функції двухполюсника в загальному випадку. Перевірка відсутності нулів і полюсів у правій напівплощині. Синтез вхідної функції двухполюсника в загальному випадку. Перевірка умови позитивності функції при . Синтез вхідної функції двухполюсника в загальному випадку. Реалізація заданих функцій, що мають речовинні, мнимі і комплексні корені. Про синтез передатної функції чотириполюсника.

    1. Електричні кола з розподіленими параметрами при сталому режимі.

Електричні кола з розподіленими параметрами. Рівняння лінії з розподіленими параметрами. Рішення рівнянь однорідної лінії при сталому синусоїдальному режимі. Про моделювання однорідної лінії коловою схемою. Бігові хвилі. Характеристики однорідної лінії. Умови для лінії, що не спотворює.

    1. Електричні кола з розподіленими параметрами при перехідних процесах.

Перехідні процеси в колах з розподіленими параметрами. Рішення рівнянь однорідної лінії, що не спотворює, при перехідному процесі класичним методом. Рішення рівнянь однорідної лінії, що не спотворює, при перехідному процесі операторным методом. Хвилі в лінії, що не спотворює. Про походження і характер хвиль у лініях.

Теми лекцій (зміст лекцій визначається літературою [1], [2], [3], [4], [5])

  1. Синтез електричних кіл.

  2. Синтез електричних кіл (продовження).

  3. Електричні кола з розподіленими параметрами при сталому режимі.

  4. Електричні кола з розподіленими параметрами при перехідних процесах.

  5. Електричні кола з розподіленими параметрами при перехідних процесах (продовження).

Теми лабораторних (методики, роз’яснення, інші методичні вказівки до робот і контрольні запитання надані у літературі [6], [7], [8], [9], [10])

  1. Лабораторне дослідження перехідних процесів у довгих однорідних лініях.

  2. Лабораторне дослідження впливу індуктивності й електричної ємності на роботу ліній передачі.

Самостійна робота (література обирається самостійно)

  1. Діагностика електричних кіл. Задачі і методи діагностики електричних кіл. Діагностика пасивних кіл методом вузлових опорів. Діагностика пасивних кіл узагальненим методом вузлових опорів. Використання методу вузлових опорів для діагностики активних електричних кіл. Діагностика електричних кіл в умовах неповноти і суперечливості вихідних даних. Діагностики електричних кіл, що володіють твердими математичними моделями.

  2. Переломлення і відбиття хвиль у місці сполучення двох однорідних ліній. Відбиття хвиль від кінця лінії. Процес включення однорідної лінії. Проходження хвиль при наявності реактивного опору в місці сполучення однорідних ліній. Проходження хвиль при наявності активного опору в місці сполучення однорідних ліній.

10

04

01

17

32

0,6

  1. Модульна робота.

  2. Контроль самост. роботи – 1 г.

  3. Звіт з виконання лабораторних робот (кожна робота).

1

2

3

4

5

6

7

8



  1. Теорія нелінійних електричних і магнітних кіл.

    1. Елементи нелінійних електричних кіл, їхні характеристики і параметри.

Особливі властивості нелінійних електричних кіл. Елементи електричного кола з нелінійними опорами, їхні параметри і характеристики. Симетричні і несиметричні характеристики елементів з нелінійними опорами. Інерційні і без інерційні елементи з нелінійним опором. Характеристики елементів з нелінійним опором. Характеристики елементів з нелінійним опором, що дозволяють здійснити стабілізацію струму чи напруги. Напівпровідникові діоди як нелінійні елементи електричного кола. Керовані нелінійні елементи. Напівпровідниковий тріод. Напівпровідниковий тріод як елемент електричного кола. Керовані нелінійні елементи. Тиристор.

    1. Розрахунок нелінійних електричних і магнітних кіл при постійному струмі.

Про розрахунок нелінійних електричних кіл при постійному струмі. Послідовне, рівнобіжне і змішане з’єднання ділянок електричного кола, що містять нелінійні елементи і не утримують джерела е.р.с. Послідовне, рівнобіжне і змішане з’єднання ділянок електричного кола, що містять нелінійні елементи і джерела е.р.с. Розрахунок складного електричного кола з одним нелінійним елементом. Розрахунок складного електричного кола з двома нелінійними елементами. Розрахунок складного електричного кола з трьома нелінійними елементами. Розрахунок складного нелінійного кола постійного струму чисельними методами. Складання системи нелінійних рівнянь електричного кола постійного струму за умови забезпечення одиничності рішення. Аналітичне дослідження особливих властивостей нелінійних електричних кіл постійного струму при малих відхиленнях від заданого режиму. Закони і параметри магнітних кіл. Розрахунок магнітного кола з послідовним з’єднанням ділянок. Розрахунок розгалужених магнітних кіл.

    1. Нелінійні електричні і магнітні кола при періодичних процесах.

Особливості періодичних процесів в електричних колах з інерційними нелінійними елементами. Процеси в колі з індуктивним інерційним електромеханічним елементом. Особливості періодичних процесів у колах з без інерційними нелінійними елементами. Метод еквівалентних синусоїд. Форми кривих струму, магнітного потоку і е.р.с. у котушці з феромагнітним осереддям. Втрати в осереддях з феромагнітного матеріалу. Еквівалентні синусоїди і залежність між потокозціпленням і струмом. Рівняння, векторна діаграма й еквівалентна схема котушки з феромагнітним осердям. Комплексний магнітний опір магнітного кола. Рівняння, векторна діаграма й еквівалентна схема трансформатора з феромагнітним осердям. Графічний метод розрахунку, заснований на введенні еквівалентних синусоїд. Явище феррорезонанса при послідовному з’єднанні котушки з феромагнітним осердям і конденсатора. Явище феррорезонанса при рівнобіжному з’єднанні котушки з феромагнітним осердям і конденсатора. Феромагнітні стабілізатори напруги. Керовані індуктивні елементи нелінійного кола. Феромагнітний підсилювач потужності. Метод гармонійного балансу для розрахунку періодичних процесів у нелінійних колах. Виділення вищих гармонік у нелінійних колах з метою перетворення частоти. Множення частоти за допомогою феромагнітних елементів, засноване на виділенні гармонік нульової послідовності. Розрахунок процесів у ланцюзі методом сполучення інтервалів при кусочно-лінійній апроксимації характеристик нелінійних елементів. Про розрахунок нелінійних кіл з вентилями. Випрямлення перемінного струму. Регулювання випрямлювачей і перетворення постійного струму в перемінний за допомогою керованих вентилів.

    1. Елементи теорії коливань і методи розрахунку перехідних процесів у нелінійних електричних колах.

Особливості коливальних процесів у нелінійних електричних колах. Стійкість режиму в колі з індуктивністю і нелінійним опором, що живлеться від джерела постійної напруги. Стійкість режиму в колі з ємністю і нелінійним опором, що живлеться від джерела постійної напруги. Про вибір еквівалентної схеми для розгляду питання про стійкість. Загальні міркування про стійкість режиму в складних нелінійних електричних колах, що живляться від джерела постійної напруги. Порушення автоколивань у нелінійній системі зі зворотним зв’язком. Транзисторний генератор. Релаксаційні коливання. Методи розрахунку перехідних процесів у нелінійних електричних колах. Метод графічного інтегрування для розрахунку перехідного процесу в нелінійному колі. Аналітичний метод розрахунку перехідних процесів, заснований на наближеному аналітичному вираженні характеристики нелінійного елемента. Метод послідовних інтервалів для розрахунку перехідних процесів у нелінійному колі. Метод розрахунку перехідних процесів у нелінійному колі, заснований на умовній лінеаризації рівняння кола. Зображення перехідних процесів на фазовій площині. Метод ізоклін для побудови фазових траєкторій і розрахунку перехідних процесів. Метод повільно мінливих амплітуд – метод Ван-дер-Поля.

^ Теми лекцій (зміст лекцій визначається літературою [1], [2], [3], [4], [5])

  1. Елементи нелінійних електричних кіл, їхні характеристики і параметри.

  2. Розрахунок нелінійних електричних і магнітних кіл при постійному струмі.

  3. Нелінійні електричні і магнітні кола при періодичних процесах.

  4. Елементи теорії коливань і методи розрахунку перехідних процесів у нелінійних електричних колах.

  5. Елементи теорії коливань і методи розрахунку перехідних процесів у нелінійних електричних колах (продовження).

^ Теми лабораторних (методики, роз’яснення, інші методичні вказівки до робот і контрольні запитання надані у літературі [6], [7], [8], [9], [10])

  1. Лабораторне дослідження електричних кіл при періодичних несинусоїдальних е.р.с., напругах, струмах.

  2. Лабораторне дослідження перехідних процесів в електричних колах із зосередженими параметрами.

  3. Лабораторне дослідження роботи керованого нелінійного елемента. Тиристор.

Самостійна робота (література обирається самостійно)

  1. Нелінійні властивості феромагнітних матеріалів. Нелінійні характеристики і параметри котушки із осередком з феромагнітного матеріалу. Конденсатори з нелінійною характеристикою. Джерела е.р.с. і джерела струму з нелінійними характеристиками.

  2. Про розрахунок постійних магнітів. Про розрахунок магнітних кіл з постійними магнітами.

  3. Конденсатори з нелінійними характеристиками в колі перемінного струму. Про коефіцієнт потужності при живленні нелінійного кола від джерела синусоїдальної напруги.

  4. Частотні властивості нелінійних кіл. Значення нелінійних електричних кіл у сучасній техніці.

10

06

02

17

35

0,6

  1. Модульна робота.

  2. Контроль самост. роботи – 2 г.

  3. Звіт з виконання лабораторних робот (кожна робота).


Розподіл годин








Лекції

Лабор. роб.

К.С.Р.

Самост. роб.

Разом за семестр

2 семестр

Залік

34

18

5

51

108


^ Критерії оцінювання (відповідність шкали оцінювання ECTS з національного системного оцінювання в Україні)


Оцінка ECTS

За національною системою

Визначення

Відсоток оцінювання за модульно-рейтинговою системою

A

5

ВІДМІННО – відмінне виконання лише з незначною кількістю помилок

100-85

B

4

ДУЖЕ ДОБРЕ – вище середнього рівня з кількома помилками.

84-79

C

4

ДОБРЕ – в загальному правильна робота з певною кількістю значних помилок.

78-65

D

3

ЗАДОВІЛЬНО – непогано, але зі значною кількістю недоліків.

64-59

E

3

ДОСТАТНЬО – виконання задовольняє мінімальні критерії.

58-45

FX

2

НЕЗАДОВІЛЬНО – потрібно попрацювати перед тим, як перескласти.

44-39

F

2

НЕЗАДОВІЛЬНО – необхідна серйозна подальша робота. Обов’язковий повторний курс.

до 38


Науково-методичне забезпечення
Рекомендована література


  1. Попов В.П. Основы теории цепей. – М.: Высшая школа, 2003.

  2. Зевеке Г.В. и др. Основы теории цепей. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

  3. Попов В.С. Теоретическая электротехника. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

  4. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники. – М.: Высшая школа, 1981.

  5. Паначевний Б.І. Загальна електротехніка: теорія і практикум. – К.: Каравела, 2003.

  6. Дудюк Д.Л. Електричні вимірювання. – Львів: Афіша, 2003.

  7. Шаповаленко О.Г. Основи електричних вимірювань. – К.: Либідь, 2002.

  8. Гуржій А.М. Електричні і радіотехнічні вимірювання. К.: Навч. книга-Богдан, 2002.

  9. Добротворский И.Н. Лабораторный практикум по основам теории цепей. – М.: Высшая школа, 1986.

  10. Пакет компьютерного моделирования: Accel EDA (PCAD), OrCAD, MicroCAP, Electronics WorkBench.


Обладнання
Типове обладнання фізичних лабораторій вищих учбових закладів.
Аудіовізуальні засоби
Типові аудіовізуальні засоби вищих учбових закладів.


Викладач

к.ф.-м.н., доцент


(В.В. Свірідов)


Зав. кафедри

к.ф.-м.н., доцент


(І.В. Жихарєв)

Дата „____” __________ 2008 р.