11.Источник ЭДС (идеальный источник напряжения) — двухполюсник, напряжение на зажимах которого постоянно. Идеальный источник напряжения является физической абстракцией, то есть подобное устройство не может существовать. Если допустить существование такого устройства, то электрический ток I, протекающий через него, стремился бы к бесконечности при подключении нагрузки, сопротивление R которой стремится к нулю. Но при этом получается, что мощность источника ЭДС также стремится к бесконечности, так как P=E*I. В реальности, любой источник напряжения обладает внутренним сопротивлением r, которое имеет обратную зависимость от мощности источника. То есть, чем больше мощность, тем меньше сопротивление и наоборот.

5.Приемники электрической энергии. Закон Джоуля-Ленца. Приемником электрической энергии называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии для ее использования. Закон Джоуля—Ленца — физический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока. В словесной формулировке может выглядеть таким образом: Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивления участка. Q=I2Rt На основе закона Джоуля-Ленца работают электронагревательные приборы, в которых сознательно повышается сопротивление участка цепи. На основе этого закона работают и плавкие предохранители.

6. Источники электрической энергии. Источник тока - это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.В любом источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах источника. Для генерации тока используют: Электрический генератор — электрическую машину, в которой механическая работа преобразуется в электрическую энергию. Солнечную батарею или фотоэлемент — электронный прибор, который преобразует энергию электромагнитного излучения, в основном светового диапазона, в электрическую энергию. Химические источники тока — преобразование части химической энергии в электрическую, посредством химической реакции (см. также Топливный элемент, Гальванический элемент). Радиоизотопные источники электроэнергии;

2.Закон сохранения энергии, его практическая значимость при расчете и анализе электрических цепей.Законы Кирхгофа являются одной из форм закона сохранеия энергии. Первый закон Кирхгофа - алгебраическая сумма токов в любом узле электрической цепи равна нулю. Первый закон является следствием принципа непрерывности электрического тока, в соответствии с которым суммарный поток зарядов через любую замкнутую поверхность равен нулю, т.е. количество зарядов выходящих через эту поверхность должно быть равно количеству входящих зарядов. Основание этого принципа очевидно, т.к. при его нарушении электрические заряды внутри поверхности должны были бы либо исчезать, либо возникать без видимых причин.Второй закон Кирхгофа - алгебраическая сумма падений напряжения вдоль любого замкнутого контура электрической цепи равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом контуре.
Второй закон связан с понятием потенциала электрического поля, как работы, совершаемой при перемещении единичного точечного заряда в пространстве. Если такое перемещение совершается по замкнутому контуру, то суммарная работа при возвращении в исходную точку будет равна нулю. В противном случае путем обхода контура можно было бы получать энергию, нарушая закон ее сохранения.Каждый узел или точка электрической цепи обладает собственным потенциалом и, перемещаясь вдоль замкнутого контура, мы совершаем работу, которая при возврате в исходную точку будет равна нулю. Это свойство потенциального электрического поля и описывает второй закон Кирхгофа в применении к электрической цепи.

10. Электропроводность материалов. Удельное сопротивление проводящего материала. Электрическая проводимость — способность тела проводить электрический ток, а также физическая величина, характеризующая эту способность и обратная электрическому сопротивлению. В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения электрической проводимости является сименс . Электропроводность материала сильно зависит от температуры. Сопротивление металлов снижается при понижении температуры; при температурах порядка нескольких кельвинов сопротивление большинства металлов и сплавов стремится или становится равным нулю (эффект сверхпроводимости). Напротив, сопротивление полупроводников и изоляторов при снижении температуры растёт. Сопротивление также меняется по мере увеличения тока/напряжения, протекающего через проводник/полупроводник. Удельное сопротивление вещества характеризует его способность препятствовать прохождению электрического тока. Единица измерения удельного сопротивления в Международной системе единиц (СИ) — Ом·м; также измеряется в Ом·см и Ом·мм²/м. Физический смысл удельного сопротивления в СИ: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м². В технике часто применяется в миллион раз меньшая производная единица: Ом·мм²/м, равная 10−6 от 1 Ом·м: 1 Ом·м = 1·106 Ом·мм²/м. Физический смысл удельного сопротивления в технике: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 кв.мм. Сопротивление проводника с удельным сопротивлением ρ , длиной l и площадью сечения S может быть рассчитано по формуле  R=(ρ*l)/S.

16. Метод контурных токов за неизвестные величины принимаются расчетные (контурные) токи, которые якобы протекают в каждом из независимых контуров. Таким образом, количество неизвестных токов и уравнений в системе равно числу независимых контуров цепи. Расчет токов ветвей по методу контурных токов выполняют в следующем порядке:1)Вычерчиваем принципиальную схему цепи и обозначаем все элементы. 2)Определяем все независимые контуры. 3) Произвольно задаемся направлением протекания контурных токов в каждом из независимых контуров (по часовой стрелке или против). Обозначаем эти токи. Для нумерации контурных токов можно использовать арабские сдвоенные цифры (I11, I22, I33 и т. д.) или римские цифры. 4)По второму закону Кирхгофа, относительно контурных токов, составляем уравнения для всех независимых контуров. При записи равенства считать, что направление обхода контура, для которого составляется уравнение, совпадает с направлением контурного тока данного контура. Следует учитывать и тот факт, что в смежных ветвях, принадлежащих двум контурам, протекают два контурных тока. Падение напряжения на потребителях в таких ветвях надо брать от каждого тока в отдельности. 5)Решаем любым методом полученную систему относительно контурных токов и определяем их. 6)Произвольно задаемся направлением реальных токов всех ветвей и обозначаем их. Маркировать реальные токи надо таким образом, чтобы не путать с контурными. Для нумерации реальных токов можно использовать одиночные арабские цифры (I1, I2, I3 и т. д.). 7)Переходим от контурных токов к реальным, считая, что реальный ток ветви равен алгебраической сумме контурных токов, протекающих по данной ветви. При алгебраическом суммировании без изменения знака берется контурный ток, направление которого совпадает с принятым направлением реального тока ветви. В противном случае контурный ток умножается на минус единицу.

1. Электрический ток. Упорядоченное по направлению движение электрических зарядов. За направление тока принимается направление движения положительных зарядов. Прохождение тока по проводнику сопровождается тепловыми, магнитными и химическими явлениями. Для возникновения и поддержания тока в среде необходимо наличие свободных зарядов и электрического поля.

8. Электрическое напряжение. Электрическое напряжение между точками A и B электрической цепи или электрического поля — физическая величина, значение которой равно отношению работы эффективного электрического поля, совершаемой при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B, к величине пробного заряда. UAB = AAB/q, где AAB -работа по перемещению заряда между точками q – пробный заряд

9. Электрическое сопротивление. Электрическое сопротивление — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему. R=U/I Сопротивлением (резистором) также называют радиодеталь, предназначенную для введения в электрические цепи активного сопротивления. Сопротивление измеряется в омах.

14.Закон Ома — эмпирический физический закон, определяющий связь электродвижущей силы источника или электрического напряжения с силой тока и сопротивлением проводника. Для упрощения часто используют закон ома для участка цепи: I=U/R, который не учитывает внутреннее сопротивление источника тока. Закон ома для всей цепи: I=E/(R+r),  где r – внутреннее сопротивление источника тока, E – ЭДС источника.

15.Метод наложения — метод расчёта электрических цепей, основанный на предположении, что ток в каждой из ветвей электрической цепи при всех включённых генераторах равен сумме токов в этой же ветви, полученных при включении каждого из генераторов по очереди и отключении остальных генераторов (только в линейных цепях).
То есть в цепи замыкают все источники тока кроме одного. Рассчитывают цепь, записывая токи и их направления в ветвях. Замыкают следующий источник и т.д. Для получения результирующей силы тока в какой либо ветви промежуточные силы складывают с учетом направления. Если сонаправленное то складывают, если разнонаправленные, то вычитают.

21. Основными элементами топологии электрических цепей являются узел, ветвь и контур.Узел. Узел – это точка электрической цепи, где сходится не менее трех ветвей. Узел обозначается на схеме жирной точкой (   )  в том месте, где ветви соединяются между собой.Ветвь. Ветвь – это участок электрической цепи с последовательным соединением элементов, расположенный между двумя узлами. Контур. Контуром называют любой замкнутый участок электрической цепи. Особо следует выделить понятие «независимый контур». Независимый контур – это контур, в который входит хотя бы одна ветвь, не входящая в другие контуры.

17. Метод узловых потенциалов особенно удобен для часто встречающегося на практике случая, когда в схеме всего два узла, причем число параллельных ветвей может быть сколь угодно болыuим (рис. 2.16, 2.18). Этот частный случай, известный в расчетной практике под названием метода двух узлов, сводится к решению одного уравнения с одним неизвестным потенциалом V1 узла 1, так как для узла 2 принимается потенциал V2=0. Следовательно, уравнение (2.24) принимает вид G11V1= J1 или, выражая собственную проводимость и узлвой ток через coответствующие суммы, V1=ΣотP до 1 *Jk / ΣотP до 1 Gk(2.26) где Σ1k - алгебраическая сумма токов источников;ΣGk - сумма проводимостей всех ветвей;
р - число ветвей, соединяющих узлы 1 и 2.
Если в схеме отсутствуют источники тока, то зависимость (2.26) записывают в виде V1=ΣотP до 1Gk Ek / ΣотP до 1 Gk. Наконец, для анализа удобнее оперировать напряжением, поэтому U12 = V1 - V2 = ΣотP до 1Gk Ek / ΣотP до 1 Gk. (2.27) . После этого токи в ветвях определяются с учетом напряжения U12 и ЭДС, действующих в ветвях: lk = (± Ek-U12)Gk. (2.28) В формуле (2.28) знаки записаны с учетом того, что все токи Ik направлены к узлу 1, ЭДС Ek записывается со знаком плюс, если она направлена к узлу 1, и минус, если ЭДС имеет обратное направление.

18. Расчет цепей на основе законов Кирхгофа. Если в цепи заданы все ЭДС и ее параметры R, L и С или комплексные сопротивления, то.
1)Топологический анализ, определение кол-ва узлов n и ветвей m.
2)Произвольно задать направление тока в ветви схемы.
3)Составить n-1уравнений для узлов по 1зК, уравнение для последнего узла является зависимым и в расчетах не используется.
4)Составляем m-n-1 ур по 2зК для независимого контура, Незав. Контуры отличаются друг от друга хотябы одной ветвью. Правила выбора контуров: каждый последующий контур должен включать в себя хоть одну новую ветвь не охв. Предидущ ур. Для каждого независимого контура выбираем направление его обхода и сост ур по 2зК. Для определения контуров удобно составить граф и деревографа.
5) Составить систему ур из n-1ур по 1зК и m-n+1 ур по 2зК. Составл системы решаются любым извес способом.
6) Если значение тока имеет знак -, то меняем на противопол.

24. Преобразование схемы «звезды» сопротивлений в «треугольник». При необходимости перейти от сопротивлений звезды к сопротивлениям эквивалентного треугольника расчетные формулы можно получить, решив приведенную систему уравнений R1 = R12 R31/(R12 + R23 + R31).      R2 = R23R12/(R12 + R23 + R31).    R3=R31R23/(R12 + R23 + R31) . (2.6)-(2.8), считая сопротивления лучей звезды известными, а сопротивления сторон треугольника искомыми. При этом получим:
R12 = R1 + R2+ .
R23 = R2 + R3 + .
R31 = R3 + R1 + . Таким образом, сопротивление стороны треугольника равно сумме сопротивлений прилегающих лучей звезды и их произведения деленного на сопротивление третьего луча. На основании последних выражений часть схемы, содержащую трехлучевую звезду сопротивлений, можно заменить треугольником сопротивлений, при этом токораспределение и распределение напряжений в остальной части схемы сохраняются. Часто преобразования треугольника сопротивлений в звезду или обратный переход от звезды сопротивлений к треугольнику позволяют преобразовать сложную электрическую схему в одноконтурную

19. Первый закон Кирхгофа. Формулируется для узла электрической цепи или замкнутого контура Алгебраическая сумма мгновенных значений токов в узле (или на замкнутой поверхности) электрической цепи равно нулю. Либо Сумма мгновенных значений токов, входящих в узел, равна сумме мгновенных значений токов выходящих из узла электрической цепи. ik= 0 или Σiвх = Σiвых

20. Второй закон Кирхгофа. Формулируется для замкнутого контура электрической цепи: В любом замкнутом контуре электрической цепи, алгебраическая сумма мгновенных значений ЭДС равна алгебраической сумме мгновенных значений падений напряжения на всех пассивных элементах этого контура. k = k где m – число активных элементов; n – число пассивных элементов.

30. Цепь с активным сопротивлением R при гармоническом воздействии, отношения между током и напряжением. Активное сопротивление, являющееся. параметром электрической цепи, равно отношению активной мощности пассивной цепи к квадрату действующего значения тока на ее зажимах и может быть вычислено по показаниям ваттметра и амперметра: R=P/I 2.

22. Последовательное соединение элементов. Эквивалентное преобразование последовательно соединённых элементов. Последовательное соединение – это совокупность связанных элементов электрической цепи, не имеющая узлов. В последовательное соединение в общем случае может входить любое количество резисторов и источников ЭДС, но не может входить более одного источника тока, т.к. это противоречило бы свойству каждого из источников создавать в цепи ток не зависящий от внешних элементов. Падение напряжения между точками a и b можно представить разностью потенциалов этих точек Uab = φa - φb .

При последовательном соединении конденсаторов в процессе их заряда ток и время заряда для всех конденсаторов одинаковы. То есть напряжение на зажимах цепи, по второму закону Кирхгофа, равно сумме напряжений на конденсаторах U=U1+U2+Un. Напряжение на конденсаторах при их последовательном соединении распределяются обратно пропорционально их ёмкостям.

24. Преобразование «треугольника» сопротивлений в «звезду». Определим расчетные выражения для эквивалентных преобразований сопротивлений треугольника в сопротивления звезды, используя законы Кирхгофа. В схеме треугольника выразим напряжение U12 через токи I1-I3, притекающие к узлам 1-3, и сопротивления сторон треугольника. На основании второго закона Кирхгофа алгебраическая сумма напряжений в контуре из сопротивлений треугольника равна нулю (так как в ней нет ЭДС):R12 I12 + R23I23 + R31I31 = 0 По первому закону Кирхгофа при выбранных положительных направлениях токов для узла 1 имеем: I31=I1+I12   А для узла 2: I23=I12-I2 При подстановке двух узловых уравнений в контуре запишем: R12I12+R23I12+R23I2+R31I12-R31I1=0 Выражая из этого уравнения ток I12=(R31I1-R23I2)/(R12+R23+R31) Получаем для ветви треугольника напряжение U12=R12I12= I1 - = I2 Это же напряжение U12 в схеме звезды (рис.2.9) выразится (по второму закону Кирхгофа). как U12 = R1I1-R2I2. Для эквивалентности треугольника и звезды сопротивлений напряжение U12 должно быть одинаковым в схемах. (рис.2.8 и рис. 2.9), а значит одинаковы и коэффициенты при токах I1 и I2. Следовательно, R1 = R12 R31/(R12 + R23 + R31).      R2 = R23R12/(R12 + R23 + R31) Аналогично (например, рассматривая выражения U23) можно получить перестановкой индексов: R3=R31R23/(R12 + R23 + R31) Итак, сопротивление луча эквивалентной звезды равно произведению сопротивлений прилегающих сторон треугольника, деленному на сумму сопротивлений сторон треугольника.

26. Общая характеристика периодических токов и напряжений, мгновенное значение, период, частота, среднее значение. Периодическими токами и напряжениями называются токи и напряжения, мгновенные значения которых повторяются через равные промежутки времени. Математическая зависимость периодических токов и напряжений от времени i(t), и (t) называется уравнением их мгновенных значений. Периодические токи и напряжения имеют некоторые постоянные, неизменные во времени числовые параметры. к ним относятся, период Т , максимальное и минимальное значения Imax и Imin , постоянная составляющая Iо и т. д.. Периодом (Т) называется наименьший промежуток времени, по истечении которого периодическая функция напряжения и(t) или тока i(t) повторяет свои мгновенные значения. Кроме периода Т для характеристики периодических функций используется частота f, равная числу периодов в секунду. Частота измеряется в герцах. По определению частота есть величина, обратная периоду. f = 1/Т. Среднее значение периодических функций. Важной характеристикой периодических сигналов, например, напряжения u(t), является среднее значение за период, обозначаемое Uo и называемое его постоянной составляющей. По определению U0=1/T dt. Для периодических функций, симметричных относительно оси времени (со смещением на полпериода), площади положительных и отрицательных полуволн одинаковы, а поэтому постоянная составляющая равна нулю.

27. Действующее значение периодического тока и напряжения, его практическое значение. Все преобразователи, выдающие на выходе действующее значение переменного тока, действующее значение переменного напряжения, мощности, способны измерять реальное среднеквадратичное значение (тепловой эквивалент) периодических сигналов ЛЮБОЙ формы. Действующее значение переменного тока и действующее значением переменного напряжения – это некоторое значение постоянного тока или напряжения соответственно, действие которого произведёт такую же работу (тепловой или электродинамический эффект), что и рассматриваемый переменный ток за время одного периода. Другое название этой величины — среднеквадратичное значение переменного тока и среднеквадратичное значение переменного напряжения. Так, действующее значение переменного тока определяется по формуле: I= ; U= : Измерительные приборы: амперметры и вольтметры, как правило, показывают именно действующее значение периодических токов и напряжений. Рассмотрим частный пример- вычисление энергии, выделяемой линейным сопротивлением R при периодическом токе, действующее значение которого равно I, за один период Т. Энергия в этом случае вычисляется по формуле Wn=(t)dt =dt = R (t)dt. Возведя в квадрат левую и правую часть формулы, имеем I2= (1/Т) dt откуда 2 dt =I2T. Подставляя значение определенного интеграла в формулу для энергии, получаем: W =RI2T. За то же время Т при постоянном токе I в том же сопротивлении R, выделится энергия Wn = RI2T. Используя действующее значение периодического тока, W – энергию за период – T, можно вычислить не по общей интегральной формуле, а более простой, используя при этом действующее значение переменного тока.

29. Действующее значение гармонического тока и напряжения, его практическое значение. Гармонические токи и напряжения, мгновенные значения которых во времени описывают следующими моделями: i(t) = Im*sin(wt+φ0) ; i(t) = Im*cos (wt+φ0) ; i(t) = um*sin(wt+φ0) ; i(t) = um*cos (wt+φ0) ; где Im, Um – амплитудные значения гармонических токов и напряжений, w – циклическая частота. W=2π/T (рад/с). : I= =  = Im/ = 0.707 Im . Аналогичные расчеты можно сделать для действующего напряжения U= Um/ ; так как среднее значение гармонического тока за период =0, поэтому для синусоиды принято рассматривать используемое при анализе выпрямителей среднее по модулю значение (среднее значение за полпериод) Uср =1/Tdt = 2/Тdt. выбирая Фu=О, получаем:Uср= =  =  Um ~ 0,637 Um Действующее (эффективное) значение переменного тока численно равно эквивалентной по тепловому действию силе постоянного тока, то есть такому току, который за то же время, на том же сопротивлении выделит такое же количество тепла, что и переменный ток одинаковой силы.

Вопросы к экзамену по дисциплине «Электротехника»
1.Электрический ток.
2.Закон сохранения энергии, его практическая значимость при расчете и анализе электрических цепей.
3.Закон сохранения заряда, его практическая значимость при расчете и анализе электрических цепей.
4.Электрическая энергия.
5.Приемники электрической энергии. Закон Джоуля-Ленца.
6.Источники электрической энергии.
7.Электрическая мощность, ее связь с электрической энергией.
8.Электрическое напряжение.
9.Электрическое сопротивление.
10.Электропроводность материалов. Удельное сопротивление проводящего материала.
11.Источник ЭДС
12.Источник тока.
13.Баланс мощностей в электрической цепи.
14.Закона Ома
15.Метод наложения
16.Метод контурных токов
17.Метод узловых потенциалов
18.Метод расчета цепей, основанный на законах Киргхгофа
19.Первый закон Кирхгофа
20.Второй закон Кирхгофа
21.Топология электрических цепей
22.Последовательное соединение элементов. Эквивалентное преобразование последовательно соединенных  элементов.
23.Параллельное соединение элементов. Эквивалентное преобразование параллельно соединенных  элементов.
24.Преобразование «треугольника» сопротивлений в «звезду».
25.Преобразование схемы «звезда»  в схему «треугольник».
26.Общая характеристика периодических токов и напряжений, мгновенное значение, период, частота, среднее значение.
27.Действующее значение периодического тока и напряжения, его практическое значение.
28.Общая характеристика гармонических токов и напряжений. Математическое описание, мгновенное значение, период, частота, среднее значение.
29.Действующее значение гармонического  тока и напряжения, его практическое значение.
30.Цепь с активным сопротивлением R при гармоническом воздействии, отношения между током и напряжением.
31.Цепь с электрической емкостью C при гармоническом воздействии, отношения между током и напряжением.
32.Цепь с индуктивностью L при гармоническом воздействии, отношения между током и напряжением.
33.Сопротивление электрической емкости C гармоническому току.
34.Сопротивление индуктивностью L гармоническому току.
35.Мощность в цепи с активным сопротивлением R.
36.Мощность в цепи с электрической емкостью C.
37.Мощность в цепи с индуктивностью L.
38.Сопротивление цепи с последовательно соединенными элементами R, L,  и C гармоническому току.
39.Проводимость  цепи с параллельно соединенными элементами R, L  и C гармоническому току.
40.Активная мощность в R, L, C цепи.
41.Реактивная мощность в R, L, C цепи.
42.Полная мощность в R, L, C цепи.
43.Использование комплексных величин для математического описания гармонических токов и напряжений.
44.Комплексные сопротивления элементов R, L  и C.
45.Закон Ома в комплексной форме.
46.Законы Кирхгофа в комплексной форме.
47.Трехфазные электрические цепи. Трехфазная система ЭДС, математическое описание, электрическая схема.
48.Соединение обмоток генератора по схеме звезда. Особенности соединения, отношения между линейными и фазными токами и напряжениями.
49.Соединение обмоток генератора по схеме треугольник. Особенности соединения, отношения между линейными и фазными токами и напряжениями.
50.Мощность трехфазной цепи.