Электротехника и электроника

Москва  2019

МИНИС ТЕРС ТВО НАУКИ И ВЫСШ ЕГО О Б РА З О ВА Н И Я РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ  
И АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Кафедра электротехники  
и информационно-измерительных систем

М.С. Анисимова
И.С. Попова

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Курс лекций

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета

№ 3189

УДК  621.3 
А67

Рецензенты:
д-р физ.-мат. наук, проф. Ф.И. Маняхин 

Анисимова М.С.
А67  
Электротехника и электроника : курс лекций / М.С. Анисимова, И.С. Попова. – М. : Изд. Дом НИТУ «МИСиС», 2019. – 132 с.
ISBN 978-5-907061-32-3

Представлен презентационный материал лекций по электротехнике и 
электронике с использованием мультимедийных средств. Изложены основные 
теоретические сведения, приведены анализ и методы расчета электрических 
цепей постоянного, однофазного переменного и трехфазного тока с примерами решения типовых задач. Даны основы теории электромагнитных явлений 
трансформаторов и их основные характеристики. Рассмотрены элементарная 
база современных электронных устройств, основы цифровой и аналоговой 
электроники, источники питания и усилители электрических сигналов.
Предназначен для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 
03.03.02, 09.03.03, 11.03.04, 15.03.02, 20.03.01, 22.03.01, 22.03.02, 27.03.01, 
28.03.01, 28.03.03, 29.03.04 и для выполнения расчетно-графических работ по 
курсу «Электротехника и электроника».

УДК 621.3

 М.С. Анисимова,  
И.С. Попова, 2019
ISBN 978-5-907061-32-3
 НИТУ «МИСиС», 2019

Слайд 1

Слайд 2

Под электротехникой – понимают область науки и

техники, использующую электрические и магнитные явления

для практических целей.

Можно выделить три основных направления 
электротехники:

1.
Преобразование различных видов энергии в 

электрическую и обратно.

2.
Превращение одних веществ природы в другие.

3.
Обработка и передача информации.

Раздел I

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Особенности электрической энергии:

•
Универсальность – возможность преобразования 
электрической энергии в другие.

•
Достаточно простые устройства для получения
электрической энергии.

•
Возможность транспортировать электрическую энергию на 
большие расстояния.

Недостатки электрической энергии:

•
Невозможность накопления электрической энергии.

•
Невозможность хранения электрической энергии.

Слайд 3

Слайд 4

Электрическая цепь – это совокупность соединённых с
помощью
проводов
источников
электрической
энергии
и
приёмников, по которым может протекать электрический ток.

Изображение
электрической
цепи
с
помощью
условных
знаков называют электрической схемой.

Любая электрическая цепь характеризуется:

•
током;
•
электродвижущей силой (ЭДС);
•
напряжением.

Основные определения и параметры 
электрических цепей 

В соответствии с ГОСТ 19880–74:

• Постоянные значения ЭДС, напряжений и токов 

обозначают прописными буквами                 E, U, I

• Переменные значения (мгновенные – т.е. значения в 
рассматриваемый момент времени) – строчными буквами

e,  u,  i

• Электрическое сопротивление обозначают  буквой     

R

• Электрическая проводимость – величина, обратная 
сопротивлению.
G

• Электрический потенциал принято обозначать буквой

φ

• Разность потенциалов между двумя точками электрической цепи 
называется напряжением

U12 =  φ1 – φ2

Слайд 5

Слайд 6

Единицы измерения :

• электрического тока – ампер (А);

• ЭДС, напряжения и потенциала – вольт (В);

• электрического сопротивления – ом (Ом);

• электрической проводимости – сименс (См).

Постоянный электрический ток –

это неизменное и однонаправленное движение заряженных 

частиц (зарядов).

Условно положительное направление тока I 

направлено от точки с большим потенциалом к точке 

с меньшим потенциалом.

Приборы для измерения электрических величин:

Амперметры – обладают незначительным

внутренним сопротивлением, которое при расчётах
полагают равным нулю.

Вольтметры – имеют большое внутренне 
сопротивление, которое при расчётах принимают

стремящимся к бесконечности.

Ваттметры – используются для измерения

активной мощности.

Слайд 7

Слайд 8

Классификация  электрических  цепей:

По роду тока 
Постоянные
Переменные

По числу источников 
питания 

С одним источником
С двумя источниками и более

По параметру элементов 
цепи 

Линейные
Нелинейные

По способу соединения 
элементов 

Последовательные
Параллельные
Смешанные
Мостовые

Цепи

Простые
Сложные
Неразветвленные
Разветвленные

Ветвь

Участок электрической цепи с 
последовательным соединением элементов и с 
одинаковым током во всех элементах

Узел

Точка электрической цепи, в которой сходятся
три и более ветви

Различают понятия геометрического и 
потенциального узлов

Контур
Замкнутый участок электрической цепи

Независимый 
контур

Контур, в состав которого входит хотя бы одна
ветвь, не принадлежащая другим контурам

Двухполюсник

Часть
электрической
цепи
с
двумя

выделенными
зажимами.
Двухполюсники
бывают активные и пассивные

Четырехполюсник

Часть
электрической
цепи
с
четырьмя

выделенными зажимами. Четырёхполюсники
бывают активные и пассивные

Топологические  понятия  теории  электрических цепей

Слайд 9

Слайд 10

Элементы цепи

Источники

Генераторы постоянного тока 
Аккумуляторы
Гальванические элементы
Термоэлементы

Приёмники

Электродвигатели
Лампы накаливания
Электрическая печь
Резистор

Вспомогательные –
связывают 
источники и приёмники

Электрические провода
Реле, предохранители
Выключатели и переключатели
Приборы для измерения электрических 
величин
Преобразующие устройства

Элементы электрической цепи постоянного тока делятся на

активные и пассивные.

Пассивные

Элементы
Обозначение в схемах
ВАХ

Линейный
Сопротивление

не зависит 

от напряжения

Нелинейный
Сопротивление

зависит

от напряжения

Основными характеристиками элементов электрических цепей 

являются зависимости их напряжения от тока, которые называются 

вольт-амперными   характеристиками   (ВАХ).

Слайд 11

Слайд 12

Активные

В зависимости от того, какая электрическая величина (ЭДС или ток) на их выходе 
поддерживается постоянной

Источник ЭДС

характеризуется

•
величиной,

•
направлением  
ЭДС,

•
величиной 
внутреннего 
сопротивления

Uab = E − IRвн

ВАХ:

Идеальный источник ЭДС – напряжение, на зажимах 

которого постоянно и равно ЭДС, а внутреннее сопротивление 

равно нулю.

Источник 
тока

I = ЕGвн – UabGвн

I = I0 – Iвн

ВАХ:

для участка цепи,
не содержащего 
источник ЭДС

для участка цепи,
содержащего 
источник ЭДС

для 
замкнутого 
контура

В общем случае

Пример

1

1
2
3
.
Е
I
R
R
R





1
2
1
2

φ
φ .
a
b
ab
U
I
R
R
R
R







Закон Ома:

.
i

i

Е
U
I
R
 



.
i

i

Е
I
R

 

1

1
.
ba
Е
U
I
R




,

i

U
I
R
 
.
U
IR


Правило знаков:

 Со знаком «плюс» записываются напряжение и ЭДС, если они совпадают

по направлению с выбранным условно-положительным направлением тока.

 Со
знаком
«минус»
записываются
напряжение
и
ЭДС,
если
они
не совпадают по направлению с током.

Слайд 13

Слайд 14

1
1
1
2
,
ab
R
U
U
R
R




Соединение
Последовательное
Параллельное
Смешанное

Формула разброса напряжений:
Формула разброса токов:

2
.
2
1
2

R
U
Uab R
R




Эквивалентные преобразования   
пассивных участков   электрической   цепи

1
2
экв
1
2
.
R R
R
R
R




2
1
1
2
,
R
I
I
R
R
 


1
2
вх

1
2
.
R
I
I
R
R




2
3
экв
1
2
3
.
R
R
R
R
R
R





экв
1
2.
R
R
R



Преобразование «Треугольник в звезду»

Три сопротивления, образующие собой стороны треугольника, 
называют соединением «треугольник»

12
31
1

12
23
31
,
R
R
R
R
R
R






12
23

2

12
23
31
,
R
R
R
R
R
R






23
31
3

12
23
31
.
R
R
R
R
R
R






Слайд 15

Слайд 16

1
2
12
1
2
3
,
R R
R
R
R
R




2
3
2 3
2
3
1
,
R
R
R
R
R
R






1
3
31
3
1
2
.
R R
R
R
R
R






Преобразование «Звезда в треугольник»

Три сопротивления, имеющие вид трёхлучевой звезды называют 
соединением «звезда».

Пример: Преобразовать схему.

экв
пар
)
.
с
б R
R
R



6
5
5
7
7
6

6
5
7
6
5
7
6
5
7
,
,
.
a
b
c
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R













• Преобразуем треугольник cab
в  звезду:

•
В полученной схеме определим Rэкв:

3
4
пар
3
4

(
) (
)
)
,
а
b

а
b

R
R
R
R
а R
R
R
R
R








•
Схема принимает вид: