ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 198
Скачиваний: 1
ТЕОРИЯ
ЛИНЕЙНЫХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ЦЕПЕЙ
Допущено Министерством высшего и среднего специального образовании СССР
в качестве учебного пособия для студентов радиотехнических специальностей вузов
МОСКВА «ВЫСШАЯ ШКОЛА» 1973
6П2.1 |
\ |
I ос. публичч-.л |
||
Т 1! |
• |
Чйучкэ-Тя» |
-г |
|
УДК 621.3.01. |
(075) |
" " I C I , : и- і' . |
||
і.г-г у , |
• . ... |
|||
|
|
Теория линейных электрических |
цепей. Учеб |
пособие |
Т 11 для радиотехнич. специальностей |
вузов. М., |
«Высшая |
школа», 1973 г. |
|
|
592 с. с илл.
Перед загл. авт.: Б. П. Афанасьев, О. Е. Гольдин, И. Г. Кляцкин, і Г. Я. Пинес. !
В |
книге |
и з л о ж е н ы основы |
теории, методы анализа и расчета |
электриче |
||
ских |
цепей в |
установившихся |
и переходных р е ж и м а х |
при питании |
цепей |
пе |
риодическими |
и непериодическими н а п р я ж е н и я м и и |
токами, п о д р о б н о |
рас |
смотрены теория одиночных и связанных колебательных контуров, цепи с рас
пределенными п а р а м е т р а м и , |
временные и |
частотные характеристики |
этих |
||
цепей; д а н ы основы синтеза |
электрических |
цепей, теории д в у х п о л ю с н и к о в и |
|||
четырехполюсников, а т а к ж е |
теории фильтров. |
|
|||
Т- |
0338—364 |
125—73 |
|
6П |
2.1 |
|
001 (01)—73 |
|
|
|
|
А в т о р ы :
Б. П. Афанасьев, 0. Е. Гольдин, И. Г. Кляцккн, Г. Я. Пинес
|
|
Р Е Ц Е Н З Е Н Т Ы : |
|
доцент Московского |
Кафедра ТОЭ |
Всесоюз |
|
авиационного |
института |
ного заочного |
института |
М е р ж а н о в |
А, К. |
связи |
|
© Издательство «Высшая школа», 1973
П Р Е Д И С Л О В И Е
Настоящее учебное пособие составлено по программе одноименного курса для студентов, занимающихся по специальности «Радиотех ника», но может быть использовано и для других близких специальностей.
Современная теория линейных электри ческих цепей получила большое развитие и включает ряд разделов, весьма важных для практики, как, например, синтез четырехпо люсников, теория цепей СВЧ, теория актив ных двухполюсников и четырехполюсников, теория сигнальных графов и т. п.
Весь этот материал не мог быть включен в настоящее учебное пособие вследствие огра ниченности объема, а также потому, что оно предназначено для студентов 1 и 2 курсов. Авто ры ограничились освещением лишь основных вопросов программы.
В основу методики изложения курса по ложен многолетний опыт преподавания в выс ших учебных заведениях, особенно в Ленин градском электротехническом институте связи им. М. А. Бонч-Бруевича.
Введение |
и |
гл. |
X V I — X I X написаны |
|
И. Г. Кляцкиным, гл. I — I X и X I I — О.Е.Голь- |
||||
диным, гл. X и X I — Г. Я. Пинесом, гл. |
X I I I , |
|||
X I V и XV — Б. |
П. |
Афанасьевым. |
Общее |
|
редактирование провел И. Г. Кляцкин. |
||||
Авторы |
выражают |
благодарность |
рецен |
зентам: кафедре теоретических основ электро техники Всесоюзного заочного электротех нического института связи (зав. кафедрой проф. М. Р. Шебес) и доценту Московского авиационного института А. К. Мержанову за полезные советы и замечания.
Авторы признательны канд. техн. наук В. Б. Оржелик и редактору В. В. Даниловой за большую помощь при подготовке рукописи.
Замечания просьба направлять по адресу: Москва, К-51, Неглинная ул., д. 29/14, изда тельство «Высшая школа».
В В Е Д Е Н И Е
Теория линейных электрических цепей, рассматриваемая в этой книге, является основой электротехники, радиотехники и электро связи.
Под электротехникой понимают область техники, в которой используют электромагнитные явления для энергетических целей, т. е. для создания, передачи и потребления электрической энергии.
Известно, какое большое значение приобрела электротехника в жизни человеческого общества XX века. Электрическая энергия является основой современного промышленного развития и глубоко внедрилась в быт каждого человека.
Создатель Коммунистической партии и нашего государства В. И. Ленин неоднократно указывал на первостепенную важность электрификации страны. Его определение «Коммунизм — это есть Советская власть плюс электрификация всей страны» подчеркивает значение проблемы. Недаром В. И. Ленин называл первый план электрификации (ГОЭЛРО) второй программой партии. Рост энерго вооруженности Советского Союза благодаря заботам партии и пра вительства достиг небывалых в истории человечества размеров. По приросту мощности электростанций Советский Союз уже много
лет удерживает первое место в мире. |
|
В период научно-технической революции еще отчетливее про |
|
является |
сила ленинских идей о сплошной электрификации нашей |
страны. |
Директивы X X I V съезда КПСС раскрывают грандиозные |
перспективы развития электроэнергетики. Перед Великой Отече
ственной войной в нашей |
стране производилось лишь |
48 |
млрд. |
|||
кет • ч электроэнергии, в |
конце |
восьмой |
пятилетки |
(1970 |
г.) — |
|
740 млрд. кет -ч, а в девятой пятилетке |
предусмотрено |
довести |
||||
производство электроэнергии до |
1030—1070 млрд. квт-ч |
в |
год. |
Электросвязь. Сначала в электротехнику входило все, что было связано с применением электромагнитных явлений в технике, но постепенно от нее отделились самостоятельные отрасли техники, не имевшие прямого отношения к энергетике. В частности, выдели лась особая область техники, в которой используются электромаг нитные явления для передачи информации. Ее можно назвать «электросвязью».
Передача информации происходит следующим образом. Сооб щения, которые необходимо передать, превращаются вначале в электрические сигналы, т. е. в токи или напряжения, изменяющиеся
4
во времени. Затем электрическая энергия, несущая эти сигналы, поступает в место приема, где они вновь преобразуются в сообщения. Следовательно, в электросвязи, как и в электротехнике, передается электрическая энергия, но не в энергетических целях, а для пере дачи сигналов. Поэтому основной целью техники электросвязи является недостижение наибольшего к. п. д., что имеет место в элек троэнергетических системах, а передача сигналов с наибольшей достоверностью, т. е. с наименьшими возможными искажениями.
В передачу информации входят передачи знаков, букв и цифр (телеграфия), звуков речи и музыки (телефония), неподвижных и меняющихся изображений (фототелеграфия и телевидение), пере дача данных, в частности, результатов измерений (телеметрия), передача команд управления (телемеханика) и т. д.
Передачу электрической энергии, несущей сигналы, которая осуществляется так же, как в электротехнике, по проводам, сое диняющим место передачи с местом приема, называют проводной связью. Но электромагнитную энергию можно передавать с неболь шим к. п. д. и без проводов, используя электромагнитные волны, распространяющиеся в свободном пространстве. Область техники, в которой применяют электромагнитные волны, называется радио техникой. Если информация передается радиотехническими сред ствами, то говорят о радиотелеграфии, радиотелефонии, радио телеметрии, радиотелемеханике и т. д.
Особое значение имеет передача информации радиотехническими средствами из одного центра многочисленным слушателям, называ емая радиовещанием. В Советском Союзе регулярное радиовеща ние началось в 1924 г. «Газета без бумаги и расстояний», — так
назвал |
эту передачу информации В. |
И. Ленин. |
В конце 30-х |
годов |
настоящего столетия появилось |
телевидение. |
Радиовещание |
и телевидение так прочно вошли в нашу повседневную жизнь, что молодому поколению трудно себе представить, как жили люди до начала радиовещания.
Радиоэлектроника. Радиотехника не ограничивается решением задач, относящихся к радиосвязи. Развились и получили большое значение близкие к радиосвязи отрасли техники, например радио локация (обнаружение самолетов, судов и других объектов с помо щью отраженных электромагнитных волн и определение их место нахождения) и радионавигация (определение своего местоположения на основе принимаемых радиосигналов). Без радиолокации и радио навигации невозможны вождение морских судов, полеты реактивных самолетов, ракет и всех космических объектов.
Кроме того, радиотехнические устройства применяют для реше ния ряда задач, не имеющих ничего общего с радиосвязью (для по верхностной закалки стали, сушки дерева, очистки зерна от насе комых при его хранении, скоростной варки пищи, внутренних прогреваний в медицинской практике и т. д.).
Важно отметить, что с развитием радиотехники появились электронные приборы: электронная лампа, транзистор и т. п.
5
Большое количество радиотехнических схем с электронными приборами применяется в технологических процессах различных отраслей промышленности (атомная энергетика, химия, машино строение и т. д.), в измерительных устройствах для физических, химических и биологических исследований, в диагностической меди цинской аппаратуре. Поэтому «радиоэлектроникой» называют ту отрасль техники, которая решает задачи с помощью радиотехниче ских схем и методов, основываясь на электронной аппаратуре. Таким образом, в радиоэлектронику входят вся электросвязь (включая радиосвязь), радиолокация, радионавигация, большинство автома тических и телемеханических устройств, громадное число прибо ров, применяемых в науке и технике. Применение радиоэлектро ники расширяется, но и приведенных примеров достаточно, чтобы понять ее значение.
Телеграфия. Техническое применение электрических и маг
нитных |
явлений началось в X I X |
веке. Хотя электрические и маг |
|||||
нитные |
явления были |
известны в глубокой древности, хотя в пред |
|||||
шествующие века |
благодаря |
усилиям многих |
исследователей, |
||||
таких |
как |
Гильберт, Ломоносов, Франклин, Эпинус, Кулон и |
|||||
др., были |
получены |
важные |
результаты, лишь |
промышленный |
|||
переворот |
X V I I I |
века вызвал |
необходимость в |
новой отрасли |
|||
техники. |
|
|
|
|
|
|
Начало электротехники связано прежде всего с открытием источ ников электрического тока; когда после исследований Гальвани и Вольта последним в 1800 г. была изобретена батарея, которая дли тельное время давала постоянный ток, стало возможным широкое практическое применение электромагнитных явлений. Большое
число опытов с электрическим током |
в начале |
X I X |
века привело |
|
к |
открытию новых закономерностей, |
относящихся, |
в частности, |
|
к |
связи между электрическими и магнитными |
явлениями. |
После того как Эрстед в 1820 г. открыл явление воздействия тока на магнитную стрелку, Ампер создал полную теорию электро динамических явлений, с помощью которой можно определить меха нические силы, возникающие между проводниками с током, между токами и магнитами. С учетом этого были сконструированы приборы и аппараты, в частности приборы, измеряющие силу тока (ампер метры), электромагнитные реле, создающие механическое движение под действием электрического тока, и др.
Электромагнитные явления впервые были применены для пере дачи информации. В 30-е годы X I X века начала создаваться те леграфия. Идея телеграфной передачи очень проста. Всякое со
общение, состоящее |
из слов (букв) и цифр, может быть передано |
с помощью набора |
знаков, т. е. сообщение кодируют. Например, |
по часто применяющемуся коду Морзе буква «а» изображается точкой и тире, буква «о» тремя знаками тире. Слово «Москва» по азбуке (коду) Морзе изображается так, как это показано на рис. 0.1. Код Морзе состоит из трех знаков: короткий знак — точка, длин ный знак, равный трем коротким, — тире и пробел. Пробел между
6
знаками равен по длине точке, между буквами трем точкам, а между словами — пяти точкам.
Эти знаки могут быть переданы с помощью импульсов тока различной формы (рис. 0.2). Для этого достаточно соединить места передачи и приема двухпроводной линией, по которой может
протекать ток |
(один из |
проводов |
может |
быть заменен |
землей). В |
' м |
о |
с |
к |
3 |
а |
|
|
Рис. |
0.1 |
|
|
месте передачи помещаются батарея и ключ (рис. 0.3), а в месте приема — устройство, срабатывающее при прохождении тока, на пример стрелочный прибор или электромагнитное реле. При корот ком нажатии ключа в месте приема принимается короткий импульс
Рис. 0.2 |
Рис. 0.3 |
тока, т. е. точка, при длительном |
нажатии — тире, при отжатии |
ключа — пробел. |
|
В качестве приемного устройства сначала применялся стрелочный прибор, а затем электромагнитное реле с приспособлением, запи
сывающим телеграфные знаки на ленту. Как усовер |
|
||||
шенствование |
этой |
системы впервые |
Шиллингом в |
|
|
1832 г., затем Морзе, |
Уитстоном и др. |
были сконст |
|
||
руированы телеграфные аппараты. Принципы теле |
|
||||
графной передачи до сих пор остались неизменными, |
|
||||
но далее Якоби, Бодо, Юзом и др. были изобретены |
|
||||
буквопечатающие аппараты. |
|
|
|||
Применение переменного тока. Широкое развитие |
|
||||
электротехники стало возможным, когда начали при |
|
||||
менять переменный ток. В 1831 г. Фарадей открыл |
Vue. 0.4 |
||||
закон электромагнитной |
индукции. Он |
показал, что |
|||
при движении |
магнита |
относительно |
неподвижного |
|
замкнутого витка провода или при движении витка в магнитном
поле |
в |
проводе |
появляется |
электродвижущая |
сила |
и |
проходит |
||||
ток. |
На |
этой |
основе был |
сконструирован |
генератор |
переменного |
|||||
тока. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если |
между |
полюсами |
магнита, как это |
подробно |
рассмотрено |
||||||
в гл. I I I , поместить |
виток |
провода (рис. 0.4) и вращать |
его равно |
||||||||
мерно с |
периодом |
Т |
секунд, |
т. е. со скоростью |
вращения |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
/ = 1 / Г |
|
|
|
(0.1) |
7