Файл: Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине Электроника и электротехника.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 33
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИCTEPCTBO ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение высшего образования
«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт сервиса, туризма и дизайна (филиал) СКФУ в г. Пятигорске
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к самостоятельной работе студентов
по дисциплине
«Электроника и электротехника»
Направление подготовки: 09.03.02 Информационные системы и технологии
Квалификация выпускника бакалавр
Пятигорск, 2016
Р ассмотрено и утверждено на заседании кафедрыфизики, электротехники и электроэнергетики
(протокол №__ от «___»_________ ______ г.)
Зав. кафедрой ФЭЭ Баландина Н.В.
Составитель: канд. физ.-мат. наук, доц. Ростова А.Т.
Рецензент: д-р техн. наук, проф. Ковалев В.Д.
Методические указания предназначены для студентов направления подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии всех форм обучения.
В них содержатся основные требования к объему, оформлению, структуре и содержанию самостоятельной работы. Приведен список рекомендуемой литературы.
Методические указания предназначены для студентов направления подготовки 09.03.02 Информационные системы и технологии всех форм обучения.
Содержание
| | Стр. |
| 1 Формулировка задания и его объём ……………………………………. | 4 |
| 1.1 .1 Выбор варианта задания задание № 1 .…………………….………. | 4 |
| 1.1.2 Теоретическая часть задание №1……………………………..…... | 8 |
| 1.1.3 Пример расчёта задание №1 ……………………………………… | 10 |
| 1.2 .1 Выбор варианта задания задание № 2 .…………………….………. | 13 |
| 1.2.2 Теоретическая часть задание №2……………………………..…... | 15 |
| 1.2.3 Пример расчёта задание №2 ……………………………………… | 19 |
| 1.3 .1 Выбор варианта задания задание № 3 .…………………….………. | 17 |
| 1.3.2 Теоретическая часть задание №3……………………………..…... | 23 |
| 1.3.3 Пример расчёта задание №3 ……………………………………… | 23 |
| 2 Общие требования к написанию и оформлению самостоятельной работы ………………………………………………………………………… | 22 |
| 3 рекомендации по организации выполнения самостоятельной работы, примерный календарный план ее выполнения …………………… | 26 |
| 4 порядок защиты и ответственность студента за выполнение самостоятельной работы ................................................................................... | 27 |
| 5 список рекомендуемой литературы ……………………………….. | 28 |
| 5.1 Основная учебная литература………………………………………….. | 28 |
| 5.2 Дополнительная литература……………………………………….. | 28 |
Цели самостоятельной работы: формирование способностей к самостоятельному познанию и обучению, поиску литературы, обобщению, оформлению и представлению полученных результатов, их критическому анализу, поиску новых и неординарных решений, аргументированному отстаиванию своих предложений, умений подготовки выступлений и ведения дискуссий.
Самостоятельная работа по дисциплине «Электроника и электротехника» заключается в подготовке к лабораторным занятиям и экзаменам, оформлении лабораторных работ и решении задач.
-
Формулировка задания и его объём
1.1 .1 Выбор варианта задания
Номер варианта выбирается по последней и предпоследней цифрам номера зачётной книжки.
Задание 1.
Приведена схема электрической цепи постоянного тока. Составить систему уравнений с использованием законов Кирхгофа. Найти токи в ветвях цепи. Задачу решить двумя методами:
- в матричной форме;
- с помощью блока решений Given.
Составить баланс мощностей.
Выполнить проверку решения.
Данные необходимые для расчета цепи постоянного тока приведены в таблицах 1.1 и 1.2.
Таблица 1.1 – Выбор варианта схемы электрической цепи
| Год поступления: | Последняя цифра зачетной книжки | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 0 | |
| Номер схемы | ||||||||||
| четный | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| нечетный | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
Схемы для расчёта
| 1 |  | 2 |  |
| 3 |  | 4 |  |
| 5 |  | 6 |  |
| 7 |  | 8 |  |
| 9 |  | 10 |  |
| 11 |  | 12 |  |
| 13 |  | 14 |  |
| 15 |  | 16 |  |
| 17 |  | 18 |  |
| 19 |  | 20 |  |
Таблица 1.2 – Выбор параметров источников энергии и резисторов
| Год поступления: | Последняя цифра зачетной книжки | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 0 | |
| Параметры источников энергии и резисторов | ||||||||||
| четный | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| нечетный | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
 В | ||||||||||
1.1.2 Теоретическая часть
-
Составление системы уравнений Кирхгофа
-
Задать произвольно направление токов в ветвях схемы. -
Упростить заданную схему заменив источники тока (ИТ) на источники напряжения (ИН) по выражению:
 , | (1.1) |
где
– ток ИТ;
–сопротивление подключенное параллельно с ИТ.-
Составить уравнения по первому и второму законам Кирхгофа.
По первому закону для всех узлов схемы справедливо:
 , | (1.2) |
где i– номер ветви для данного узла
;
n – число ветвей, соединенных в узел.
Знак тока при направлении к узлу принимается положительным, а от узла – отрицательным.
Уравнения составляются для m -1 узла, где m – общее число узлов схемы.
-
Определить замкнутые контуры схемы для составления уравнений по второму закону. В контурах схемы произвольно задать направления обходов (обычно по часовой стрелке). Для каждого контура справедливо:
 , | (1.3) |
где
,
– сопротивление и ток в цепи по направлению обхода контура;k – количество сопротивлений по направлению обхода;
– ЭДС в цепях по направлению обхода контура;L – количество источников ЭДС в контуре.
Знаки токов и ЭДС принимаются положительными, если их направле-
ния совпадают с направлениями обхода и отрицательными, если направления тока и ЭДС не совпадают с направлением обхода.
Уравнения составляются для всех контуров, решить систему уравнений:
 . | (1.4) |
После решения системы уравнений определяются токи ветвей. К недостаткам метода решения уравнений по правилам Кирхгофа можно отнести большое число уравнений в системе, равное количеству неизвестных токов, что может создать трудности при решении задач.
Составление уравнения энергетического баланса или уравнения баланса мощностей
Уравнение баланса мощностей имеет вид:
 , | (1.5) |
где k – количество источников ЭДС; m– количество сопротивлений в схеме.
При составлении уравнения баланса мощностей необходимо учитывать, что в тех ветвях цепи, где направление тока совпадает с направлением ЭДС, соответствующий источник ЭДС следует рассматривать как генератор энергии, а в тех ветвях, где направления ЭДС и тока противоположны, источник ЭДС следует рассматривать как потребитель энергии, и в уравнение баланса он входит со знаком минус. Все сопротивления, независимо от направления протекающего через них тока, являются потребителями энергии.
1.1.3 Пример расчёта
В таблице 1.3 приведены исходные данные для расчёта параметров разветвлённой цепи на рисунке 1.1.
Таблица 1.3 – Данные для расчёта
Рисунок 1.1 – Схема цепи постоянного тока
Для решения этой задачи необходимо задать условно положительные направления токов. Затем указать направления обхода контуров. После того, как был определен порядок системы уравнений, записывается система уравнений, составленная на основе законов Кирхгофа. Расчет цепи постоянного тока в матричной форме и с помощью блока Given в системе MathCAD приведен ниже. При составлении системы уравнений следует придерживаться ряда принципов:
- направления искомых токов целесообразно выбирать одинаковым с направлением ЭДС;
- уравнения Кирхгофа записывать в виде, близком к матричному (номера столбцов должны совпадать с номерами токов ветвей; индексы токов нарастают слева направо; при отсутствии элемента ставится ноль).
Решение. Укажем на схеме направление обхода контуров:
Рисунок 1.2 – направление обходов контура
Вводим исходные данные:
Запишем уравнения по законам Кирхгофа:
В матричной форме уравнения выглядят так:
Рассчитаем токи в цепи:
Найдем токи в ветвях с помощью блока решений Given.
Зададим начальные условия:
Получим результат:
Выполним проверку баланса мощностей:
Выполним проверку решения:
