Электротехника и электроника

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
И ЭЛЕКТРОНИКА

С.Н. МАРКЕЛОВ
Б.Я. САЗАНОВ

Москва
ИНФРА-М
2020

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации 
в качестве учебного пособия для студентов учреждений высшего и среднего 
профессионального образования, обучающихся по группе специальностей 
«Энергетика», «Электротехника», «Электроснабжение», 
«Эксплуатация транспортного электрооборудования и автоматики»

УДК 621.3(075.32)
ББК 31.2я723
 
M26

Маркелов С.Н.
M26  
Электротехника и электроника : учебное пособие / С.Н. Маркелов, 
Б.Я. Сазанов. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 267 с. — (Среднее профессиональное образование). 

ISBN 978-5-16-014453-5
Учебное пособие посвящено изучению основных положений теории 
электрических цепей и общей электротехники. В нем приведены задачи 
с решениями по основным разделам электротехники, а также рассматриваются вопросы использования программного комплекса «Electronics 
Workbench» для компьютерного моделирования электрических цепей любой сложности современными компьютерными методами при проведении 
практических занятий, выполнении контрольных работ.
Для студентов учреждений среднего профессионального образования, обучающихся по укрупненным группам специальностей 13.00.00 
«Электро- и теплоэнергетика» и 23.00.00 «Техника и технологии наземного транспорта».
Может быть также использовано при подготовке специалистов по электротехническим специальностям в высших учебных заведениях.

УДК 621.3(075.32)
ББК 31.2я723

Р е ц е н з е н т ы:
Зайцев А.Ф. — доктор технических наук, профессор кафедры Военной академии Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого;
Кольниченко Г.И. — доктор технических наук, профессор Московского государственного университета леса;
Петрова Т.В. — преподаватель высшей категории Колледжа городского хозяйства № 64

ISBN 978-5-16-014453-5
© Маркелов С.Н., Сазанов Б.Я., 
2019

…………………………………………....….………….... 6 
I. …………..………………... 7 
1. …….…7 
1.1. , ….……………...………...…….……………... 7 
1.2. .
............................................................................... 9 
1.3. …….……………… 14 
1.4. ……………….... 17 
1.5. …………... 21 
1.6. …..34 
2. ……………………...…..….……...... 39 
2.1. .
…..…………39 
2.2. .….……………………….………… 42 
2.3. . ..……………………………………………….……43 
2.4. R, L, C……………………...................................46 
2.5. ………………..….………………...48 
2.6. R, L C ………………………………………....49 
2.7. ………...…………………………..............54 
2.8. …..57
2.9. .
…………………………………..…..60 
3. ……….….......64 
3.1. . …………………………………………….....64 
3.2. …………………………………………………..68 
3.3. ….………….....70 
3.4. …………….. 74 
3.5. …………… 80 
4. ………........... 82 
4.1. . ….82 
4.2. …86
4.3. ………………………….…………….……95 
5. ………………….. 98 

5.1. ……………….……...98 
5.2. .. 104 
5.3. ……………...……. 108 
5.4. ………. 112 
6. ……………………………….…114 
6.1. …………………………………...………114 
6.2. …………..…..116 
6.3. ………………………………………..…120 
6.4. …….122 
6.5. …………………………………………..124 
6.6. ……………………..……..126 
6.7. .…………………………..…………….………128 
7. ……………...…….130 
7.1. ………………………………………..130 
7.2. ………………………………. 133 
7.3. ……………………………...…138 
7.4. ………………………………………….140 
8. ……………………………....................159 
8.1. …………………………………………...…………..159 
8.2. . …………...… 160 
8.3. . …….……163 
8.4. ...164 
8.5. ……………………….…….178 
9. ..…………………..……...190 
9.1. , ………..………….190 
9.2. .
, ………..................................193 

9.3. ……………………………………………199 
9.4. .
, ……………………..……203 
9.5. ...…207 
9.6. , ………………………….……………...........209 
9.7. …...212 
9.8. ………………………………………………213 
II. …………………………………………………..219
10. .......219 
10.1. ………………..219 
10.2. ………………………...230 
11 .……. ……255 
11.1. RC-………...…257 
11.2. RC-………262 
11.3. ……..264 
………………………………………...………………....266 

, , «». . ,
 , , , , . .
. .
, , . .
«Electronics Workbench».
, , . .. ,
-.. : 8 . .. , 55, 64.

I 
1 

1.1. , – , , , . XIX .

, .

.

– . , ().
() (): 1= 1/.

, , (): , .

, .
: . . , . , , .
«».
,
, . 8

(,
)
, , .
«».
() (), , : , , (), (), , .
. – 
, , (. 1.1). , , . , . , .

. 1.1 

m, – n,
(n – 1). k = m – (n – 1).  
:
I, P, U, E, , rU() R. I (, ), – E (, ), – R (), – U
(, ), – g (, ), – P (, ),
– (, ).
I, R, U () I = f(U) (. 1.2). (R=const (1)) (R=var (2)). 

. 1.2 

:
– U, I, E; 
                        – u, i, e; 
– ;
                                                              – ;
– ;
                                                     – ;
– ;
                                   – ;
, , – ;
                                                              – ;
– u, i, e;
                                           – u, i, e; 
– ;
                                                                 – c .
1.2. .
W(t). P(t) = dW(t)/dt P = UI.
, – . U «+» «-» () . 1.3, R . , . , (
)
b (
b
),
.
R
I
b
10

. 1.3 

, b:
                                           
.
b
a
ab
U
(1.1)

, Uab
.
R
I
, , , .
, . , .
, , . . 1.3 , I. () . :
Uac
.
a
. b E (.
1.3), b (), , E, ..:
.
E
c
b
b (. 1.3) b (), , , :
.
E
c
b
, . , b, R:
.
R
I
b
a
, (.1.3) R
I
E
c
a
, Uac
E
R
I
c
a
(1.2) 

(.1.3) ,
R
I
E
c
a
11

Uac
.
E
R
I
c
a
(1.3) 

. . , Uac , .
,
Uca
.
a
c
Uca= –Uac. , () . , , .
, , . , .. , I, r, U = rI ,                                             (1.4) 
U12 = U = E – U= E – rI,                              (1.5) 

E = U + I r.

, = R I2
.                                           (1.6) 

, , g = 1/R, P = R I2 = U2 /R = g U2 = I2 /g = U/I. 

: , .
, rR, UU, , , R , R 0 (. 1.4).
, rR rR0 (. 1.4), .. R.

. 1.4 

U= f(I) – 
, , – , (. 1.5). 

. 1.5 

: r– R,
. , (. 1.6). 

. 1.6 

, , , . 1.7. r= 0 () (. 1.8). 

. 1.7                                               . 1.8 

(1.5) r, E/ r= I + U/ r= I + gU  , 
             (1.7) 
g= 1/ r– , J = I + I.  
 
 
   (1.8) 
J = E/ r– , (R = 0). 

I= U/ r= gU;
                                       I = U/R = g U .                          
(1.9) 

(1.9) I = E/ rr(. 1.9). 
. , I=const, . . :
 
 
 
P/U = I = const.  
 
 
(1.10) 
, rrR. 
, . 1.10. 

. 1.9                                               . 1.10 

:
E = I r+ U = I r+ I R = I (r+ R); 
 
 (1.11) 
     I = E/(r+ R); 
 
 
 
(1.12) 
         U = I R = E R/(r+ R),  
 
 
(1.13) 
, :
  J = I+ I ;  J = E/ r; U = I R = Ir; 
 
(1.14) 
                 I= I R/ r; J = E/ r= I R/r+ I = I (r+ R)/ r;    (1.15) 
 I = E/(r+ R) ; U = I R = E R/(r+ R). 
 
(1.16) 
, , , .  :
                    I = E/ r;  E = I r;  rI = rE  . 
                             (1.17)

1.3. :
();
();
, .
() R . (U = E, I = 0, R = ).
. 1.11. 
() R 0. (U=Umin, I=Imax, R =0).
. 1.12. 

. 1.11                                                   . 1.12 

,
()

. , , , . . 1.13.

. 1.13 

1. , (. 1.13 ):
E = Ir+ U= Ir+ IR= I(r+ R); 
(1.18) 
                        
I= E/(r+ R);  
                
(1.19) 
                              U= IR= E R/(r+ R).  
 
(1.20) 

2. , (. 1.13):

E/ r= Ir/ r+ U/ r= I+ U/ r;  
(1.21) 
                     
 U/ r= I; E / r= J ; 
 
(1.22) 
                         
 
  J = I+ I. 
 
 
(1.23) 

, , r, RR. R= R+ r. (. 1.14) R
R
E
I
,                                 (1.24)

– 

P= RI2 = E2
2
R
R
R.                          (1.25) 

R=0 R= , , . , R(E R) .

. 1.14 

R, , R:

0
)
(
1
)
2
2
(
)
(
4
H
H
2
H
2

H

H
H
R
R
R
R
R
R
R
E
R
P
.      (1.26) 

(1.26) , (R + RH)2–  2RRH – 2RH
2 = 0,                       (1.27) 

, RH =  R. 
               (1.28) 

(PH)max = 

R
E
R
E
R
4
2

2
2
.                      (1.29) 

(1.29) .

, :

P= (R + RH) I2 = EI.                                (1.30) 

R
R
R
I
R
R
I
R
P

H

H

H

H
2

2

CT

H
)
(
P
.                (1.31)

(RH = R) = 0,5, 

.. , , . , 10% , . , , .

1.4. : , – .

, , , . . 1.3Uab = IR,
.
R
R
U
I
b
a
ab
(1.32) 

, , , (
c
a
) (). , (1.2) (. 1.3) .
R
E
U
R
E
I
ac
c
a
(1.33)

(1.3) .1.3 , .
R
E
U
R
E
I
ac
c
a
(1.34)

.
)
(
R
E
R
E
U
I
c
a
ac
(1.35) 

(1.35) , ;
«» E . 1.3«» — . 1.3.
=0
(1.35) (1.32).

1. , (.1.15).

. 1.15