Подготовка к экзамену FE Electrical and Computer: тренировочные задачи и экзаменационные вопросы

Задачи по разделам цепей, энергетики и электроники экзамена Fundamentals of Engineering (FE) Electrical and Computer: анализ цепей постоянного и переменного тока, трёхфазные системы, трансформаторы, операционные усилители, диоды и транзисторы, системы счисления.

Занимайтесь по этому курсу бесплатноЗаниматься по этому курсуПройти пробный экзаменБесплатных задач каждый день: 5. Без карты.

Шпаргалка-пакет (PDF)Листы формул, шаги методов и тренировочные задачи с полными решениями, готовые к печати.

Это независимый учебный материал. ExamProblems не связан с организацией, проводящей этот экзамен, и не одобрен ею; название экзамена используется только для описания содержания.

Темы этого курса

  1. Последовательные и параллельные резисторы3 резистора · 4 резистора · лестница из 6 резистороврасчёты
  2. Метод узловых потенциалов1 неизвестный узел · 2 неизвестных узла · 2 узла, 3 источникарасчёты
  3. Метод контурных токов2 контура, 1 источник · 2 контура, 2 источника · 3 контурарасчёты
  4. Метод наложения2 источника напряжения · источник напряжения + источник тока · 3 источникарасчёты
  5. Тевенин и Нортонделитель · с последовательным резистором и нагрузкой · с источником тока и нагрузкойрасчёты
  6. Переходные процессы RC и RLзаряд RC · цепь RL · конденсатор с начальным зарядомрасчёты
  7. Полное сопротивление и комплексные амплитудыпоследовательная RL · последовательная RLC · напряжение на конденсаторе и резонансрасчёты
  8. Мощность переменного тока и коэффициент мощностиP и Q нагрузки · ток линии · компенсация реактивной мощностирасчёты
  9. Трёхфазная мощностьнапряжения и токи симметричных звезды и треугольника · трёхфазная мощность · компенсация реактивной мощностирасчёты
  10. Трансформаторыкоэффициент трансформации · токи и мощность · КПД и потерирасчёты
  11. Схемы на операционных усилителяхинвертирующий усилитель · неинвертирующий усилитель · суммирующий усилительрасчёты
  12. Диоды и транзисторысхемы с диодами · рабочая точка биполярного транзистора · биполярный транзистор как ключрасчёты
  13. Системы счисленияиз двоичной и шестнадцатеричной в десятичную · дополнительный код · биты, диапазоны и памятьрасчёты
  14. Цифровая логика: вентили, карты Карно и триггерывентили, таблицы истинности и задержки · булева алгебра, карты Карно и мультиплексоры · безразличные состояния, триггеры и счётчикирасчёты
  15. Преобразования Лапласатаблица пар и теоремы о значениях · обратное преобразование разложением на простые дроби · Дифференциальные уравнения и передаточные функциирасчёты
  16. Структурные схемыпоследовательное, параллельное соединение и обратная связь · передаточные функции замкнутых систем и ошибки · возмущения, устойчивость и полюсырасчёты
  17. Переходная характеристикасистемы первого порядка · параметры второго порядка · физические системы и проектированиерасчёты
  18. Диаграммы Боде и запасыфильтры и асимптоты · модуль и фаза · запасы устойчивостирасчёты
  19. Устойчивость: Раус–Гурвиц и корневой годографТаблица Рауса и число полюсов · диапазон K для устойчивости · корневой годографрасчёты
  20. Установившаяся ошибка и ПИД-регулированиетип системы и коэффициенты ошибок · установившиеся ошибки и коэффициент усиления · синтез П-, ПИ- и ПД-регулятороврасчёты

Советы к экзамену: Подготовка к экзамену FE Electrical and Computer

  • Выучите, где в справочнике, выдаваемом на экзамене, находится каждая формула: поиск отнимает время.
  • Большинство задач по цепям можно решить двумя способами: используйте второй для быстрой проверки.
  • В задачах на трёхфазные системы следите за линейными и фазными величинами.

Разобранные примеры

Последовательные и параллельные резисторыЛёгкая
R1​ = 5 ΩIR1​+−V1​18 VR2​6 ΩAR3​12 Ω

Найдите ток IR1, отдаваемый источником и текущий через R1.

V1 = 18 VR1 = 5 ΩR2 = 6 ΩR3 = 12 Ω

Найти: IR1 (A)

Показать подсказки
  1. Упрощайте сеть шаг за шагом. Последовательные сопротивления складываются. Два параллельных резистора дают R₁R₂/(R₁ + R₂).
  2. R₂ и R₃ оба соединяют узел A с нижним проводом, поэтому они параллельны. Эта пара последовательна с R₁.
  3. Req = 9 Ω.
Показать ответ и пошаговое решение

Последовательное и параллельное соединение: последовательно через каждый резистор течёт один и тот же ток и R = R₁ + R₂ + …. Параллельно на каждом резисторе одно и то же напряжение и 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Лестничную цепь упрощают по одной паре, пока не останется одно эквивалентное сопротивление.

R1​ = 5 Ω+−V1​18 VR2​6 ΩAR3​12 Ω

Объединяйте резисторы с дальнего конца

Начните с конца, самого дальнего от источника, и двигайтесь к нему. Резисторы с одинаковым током соединены последовательно; резисторы между одними и теми же двумя узлами — параллельно.

R2 ∥ R3 = 6·12/(6+12) = 4 Ω
Req = R1 + R2 ∥ R3 = 5 + 4 = 9 Ω

Ток источника

Источник видит только Req, поэтому закон Ома даёт ток, который он отдаёт. Этот ток течёт через R₁.

IR1 = V1/Req = 18/9 = 2 A

Ответ

IR1 = 2 A
Метод узловых потенциаловСредняя
−+Vs​ = 3 VIx​Is​1,5 AAR1​6 ΩR2​3 ΩB

Вывод + источника напряжения Vₛ между A и B находится у B, поэтому он задаёт VB − VA = Vₛ. Методом узловых потенциалов с супер-узлом найдите ток Ix через источник напряжения от A к B, как показано стрелкой.

Is = 1,5 AVs = 3 VR1 = 6 ΩR2 = 3 Ω

Найти: Ix (A)

Показать подсказки
  1. Источник напряжения между двумя узлами, не соединёнными с землёй, задаёт их разность: VB − VA = Vs.
  2. Запишите одно уравнение ЗТК для супер-узла, охватывающего A, B и источник: VA/R₁ + VB/R₂ = Is.
  3. VA = 1 V.
Показать ответ и пошаговое решение

Метод узловых потенциалов: выберите опорный узел, обозначьте неизвестные узловые напряжения, запишите закон токов Кирхгофа для каждого неизвестного узла с помощью закона Ома (I = ΔV/R) и решите полученные уравнения.

Образуем супер-узел

Через источник напряжения между A и B течёт неизвестный ток, поэтому ЗТК нельзя записать отдельно для A или B. Объедините A, B и источник в один супер-узел: втекающий в него ток равен вытекающему.

VB = VA + Vs = VA + 3
VA/R1 + VB/R2 = Is

Решите

VA/6 + (VA + 3)/3 = 1,5
VA = (1,5 − 3/3)/(1/6 + 1/3) = 1 V
VB = 1 + 3 = 4 V

Ток через источник напряжения

Всё, что проходит через источник от A к B, уходит из узла B через R₂.

Ix = VB/R2 = 4/3 = 1,333 A

Ответ

Ix = 1,333 A

Отрицательный результат означает, что в действительности ток течёт против стрелки.

Как проходят занятия

  • «Заниматься по этому курсу» смешивает задачи из всех его тем, как на настоящем экзамене.
  • В каждой задаче новые значения, поэтому вы учите метод, а не ответ.
  • Застряли? Сначала откройте небольшую подсказку, а полное объяснение — только когда оно понадобится.
  • Пробные экзамены ограничены по времени и идут без подсказок, а в конце вы получаете результат и полный разбор.

Калькуляторы для этого курса

Калькулятор последовательного и параллельного соединения резисторовКалькулятор делителя напряженияКалькулятор постоянной времени RC-цепиКалькулятор полного сопротивления RLC-цепиКалькулятор компенсации реактивной мощностиКалькулятор усиления операционного усилителяКалькулятор трёхфазной мощностиКалькулятор коэффициента трансформацииКалькулятор резистора для светодиодаКалькулятор обратного преобразования Лапласа (разложение на простые дроби)Калькулятор падения напряженияКалькулятор таймера 555 (автоколебательный и ждущий режимы)Калькулятор децибел (dB, dBm и уровни звука)Калькулятор диаграммы Боде (запас по усилению и по фазе)Калькулятор критерия устойчивости Рауса–ГурвицаКалькулятор преобразования ЛапласаКалькулятор эквивалентов Тевенина и НортонаПреобразователь двоичных, десятичных и шестнадцатеричных чиселКалькулятор закона Ома (напряжение, ток, сопротивление и мощность)Калькулятор цветовой маркировки резисторов (4, 5 и 6 полос)Калькулятор конденсаторов (последовательное и параллельное соединение, заряд и энергия)Калькулятор научной записи (и инженерной записи)

Похожие курсы

Основы электротехникиТеория электрических цепей 1Теория электрических цепей 2: цепи переменного токаТеория управления 1Электроника 1Теория управления 2: проектирование систем с обратной связьюЭлектроэнергетика и электрические машиныПодготовка к экзамену FE Mechanical
Занимайтесь по этому курсу бесплатноЗаниматься по этому курсуПройти пробный экзаменБесплатных задач каждый день: 5. Без карты.