«Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
для специальности 2201
« Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»
Составлена в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности 2201 ”Вычислительные машины, системы и сети” |
1. Пояснительная записка
Настоящая программа предмета ²Электротехника² составлена в соответствии с современным развитием вычислительной техники.
Предмет ²Электротехника² относится к общепрофессиональным дисциплинам.
Изучение ²Электротехники² базируется на знании школьного курса физики и математики и является базой для изучения электронной техники, источников питания электронно-вычислительной техники и других специальных дисциплин.
По учебному плану для изучения предмета ²Электротехника² предусмотрены следующие виды занятий:
всего по предмету - 100 часов
Из них: теоретических - 60 часов
лабораторных - 40 часов
Практические работы организуются в форме лабораторных работ.
Изучение предмета завершается экзаменом.
Предмет включает в себя разделы:
1. Электрическое поле.
2. Линейные электрические цепи постоянного тока.
3. Расчёт линейных электрических цепей постоянного тока.
4. Электромагнетизм.
5. Линейные электрические цепи однофазного синусоидального
тока
6. Понятие о периодических несинусоидальных токах в линейных
электрических цепях и о нелинейных электрических цепях переменного тока.
7. Трёхфазные цепи.
8. Общая теория электрических машин.
В разделе ²Постоянный ток ² основное внимание должно уделяться раскрытию физической сущности явлений, связанных с электрическим ток, анализу и методам расчета электрических цепей.
В разделе ²Электромагнетизм ² особое внимание необходимо уделить раскрытию физики электромагнитных явлений и основным свойствам магнитных цепей.
В разделе ²Переменный ток ² помимо рассмотрения особенностей переменных электрических величин (изменение величины с течением времени, несовпадение по фазе и др.) следует уделить особое внимание отличию методов расчета цепей переменного тока по сравнению с цепями постоянного тока и анализу резонансных явлений.
Лабораторные работы по электротехнике выполняются на универсальных лабораторных стендах в специализированной лаборатории.
По окончании изучения дисциплины учащийся должен :
- знать методы расчета электрических цепей;
- знать электромагнитную индукцию и механические силы в магнитном поле;
- общую теорию электрических машин, их характерные технические параметры и характеристики, особенности различного вида электрических машин;
- уметь рассчитывать параметры различных электрических цепей;
- уметь подбирать по справочным материалам электрические машины для заданных условий эксплуатации;
- иметь навыки сборки электрических цепей и делать анализ простейших отказов и их устранение.
Изучение предмета строится по основным принципам дидактики от простого к сложному, от частного к общему.
При этом используется научный подход к изложению материала и основные методические указания к организации учебного процесса. Согласно принципам дидактики, изложение материала должно сопровождаться наглядностью, для чего можно использовать технические средства обучения, демонстрационные действующие стенды, карточки, справочники и учебную литературу.
В соответствии с требованиями дисциплин - потребителей и возможностями базового обучения, учебное заведение может вносить изменения в содержание программы, а также изменять порядок изучения тем и вопросов..
2. Тематический план учебной дисциплины
Наименование Разделов и тем | Макс. учебная нагрузка курсанта час | Количество аудиторных часов при очной форме обучения | Самост. работа курсанта | ||
Всего | Теор | Практ. | |||
Введение. | 3 | 2 | 2 | - | 1 |
Раздел 1. Электрическое поле | |||||
Тема 1.1 Электрическое поле и величины, его определяющие | 3 | 2 | 2 | - | 1 |
Тема 1.2 Конденсаторы | 8 | 6 | 4 | 2 | 2 |
Всего по разделу : | 11 | 8 | 6 | 2 | 3 |
Раздел 2. Линейные электрические цепи постоянного тока | |||||
Тема 2.1 Электрический ток и величины, его определяющие. Закон Ома. | 8 | 6 | 4 | 2 | 2 |
Всего по разделу : | 8 | 6 | 4 | 2 | 2 |
Раздел 3. Расчёт линейных электрических цепей постоянного тока. | |||||
Тема 3.1 Режимы работы источника. | 6 | 4 | 2 | 2 | 2 |
Тема 3.2 Способы соединения потребителей. | 11 | 10 | 4 | 6 | 1 |
Тема 3.3 Двухпроводная линия электропередачи. | 5 | 4 | 2 | 2 | 1 |
Тема 3.4 Сложные электрические цепи. | 6 | 4 | 2 | 2 | 2 |
Всего по разделу : | 28 | 22 | 10 | 12 | 6 |
Раздел 4. Электромагнетизм | |||||
Тема 4.1 Магнитное поле и величины, его определяющие. | 8 | 6 | 4 | 2 | 2 |
Тема 4.2 Закон электромагнитной индукции и его следствия. | 8 | 6 | 6 | - | 2 |
Всего по разделу : | 16 | 12 | 10 | 2 | 4 |
Раздел 5. Линейные электрические цепи однофазного синусоидального тока. | |||||
Тема 5.1 Основные понятия синусоидального переменного тока. | 5 | 4 | 4 | - | 1 |
Тема 5.2 Неразветвленные цепи переменного тока. | 24 | 18 | 10 | 8 | 6 |
Тема 5.3 Разветвленные цепи переменного тока. | 8 | 6 | 4 | 2 | 2 |
Всего по разделу : | 37 | 28 | 18 | 10 | 9 |
Раздел 6. Понятие о несину- соидальных токах в линейных электрических цепях | |||||
Тема 6.1 Понятие о несинусои - дальных периодических токах и напряжениях. Длинные линии, физические процессы, согласованный режим работы. | 3 | 2 | 2 | - | 1 |
Всего по разделу : | 3 | 2 | 2 | - | 1 |
Раздел 7. Трёхфазные цепи. | |||||
Тема 7.1 Основные понятия трёхфазных цепей и способы соединения. | 9 | 8 | 4 | 4 | 1 |
Тема 7.2 Вращающееся магнитное поле. | 3 | 2 | 2 | - | 1 |
Всего по разделу : | 12 | 10 | 6 | 4 | 2 |
Раздел 8. Общая теория электрических машин. | |||||
Тема 8.1 Электрические машины постоянного тока и переменного тока. | 12 | 10 | 2 | 8 | 2 |
Всего по разделу : | 12 | 10 | 2 | 8 | 2 |
Итого по дисциплине: | 130 | 100 | 60 | 40 | 30 |
3. Содержание учебной дисциплины
Введение
Предмет ² Электротехника ²; сущность предмета и его задачи. Электротехника как наука. История развития электротехники. Роль отечественных и зарубежных ученых в теории электротехники. Понятие об электромагнитном поле: электрическое поле и магнитное поле.
Самостоятельная работа :
- изучить электромагнитное поле.
Раздел 1. Электрическое поле
Тема 1.1. Электрическое поле и величины его определяющие
Знать:
- величины электрического поля, закон Кулона.
Уметь:
- анализировать величину напряжения между точками.
Электрическое поле: определение, графическое изображение.
Потенциал точки поля. Напряжение между точками электрического поля: физическая сущность, единицы измерения.
Напряженность электрического поля. Электрический заряд, взаимодействие зарядов, закон Кулона.
Самостоятельная работа:
- изучить строение атома и электростатическую индукцию.
Тема 1.4. Конденсаторы
Знать:
- способы соединения конденсаторов; конструкцию конденсаторов и правила злектробезопасности.
Уметь:
- анализировать схемы соединения конденсаторов.
Электрическая емкость конденсатора. Энергия электрического поля конденсатора. Соединение конденсаторов: последовательное и параллельное, основные свойства. Смешанное соединение конденсаторов.
Лабораторная работа № 1 «Исследование электрической цепи с различным соединением конденсаторов в батарею».
Самостоятельная работа:
- изучить электрический пробой и электрическую прочность.
Раздел 2. Линейные электрические цепи постоянного тока
Тема 2.1. Электрический ток. Закон Ома
Знать:
- закон злектродинамики; закон Ома.
Уметь:
- защищать злектрические цепи с помощью плавких предохранителей.
Электрический ток: определение постоянного электрического тока, графическое изображение. Параметры постоянного тока.
Простейшая электрическая цепь: определение, основные элементы. Электродвижущая сила (ЭДС) источника электрической энергии.
Электрическое напряжение на внешнем и внутреннем участках электрической цепи.
Электрическое сопротивление. Удельное сопротивление проводника.
Закон Ома для участка электрической цепи и для замкнутой цепи. Работа электрического тока.
Мощность электрического тока. Коэффициент полезного действия электрической цепи. Закон Джоуля-Ленца. Защита проводов от тепловых перегрузок.
Лабораторная работа № 2. «Проверка закона Ома».
Самостоятельная работа:
- изучить параметры электрического тока.
Раздел3. Расчет линейных электрических цепей постоянного тока
Тема 3.1. Режимы работы источника
Знать:
- основной закон электродинамики; основные формулы электродинамики.
Уметь:
- определять оптимальные режимы работы.
Режимы работы источника ЭДС: холостой ход, короткое замыкание, режим нагрузки.
Изменение напряжения на зажимах источника при изменении нагрузки.
Лабораторная работа № 3 «Исследование работы источника при изменяющейся нагрузке».
Самостоятельная работа:
- изучить режимы работы источника.
Тема 3.2. Способы соединения потребителей
Знать:
- способы соединения потребителей и их расчёт.
Уметь:
- соединять потребители в различные схемы.
Электрические цепи с последовательным соединением потребителей. Распределение потенциала в последовательной цепи.
Параллельное соединение резисторов. I-ый закон Кирхгофа.
Смешанное соединение потребителей.
Лабораторная работа № 4 «Исследование цепи постоянного тока с последовательным соединением потребителей».
Лабораторная работа № 5 «Исследование цепи постоянного тока с параллельным соединением потребителей».
Лабораторная работа № 6 «Исследование цепи постоянного тока со смешанным соединением потребителей».
Самостоятельная работа:
- изучить способы соединения потребителей.
Тема 3.3. Двухпроводная линия электропередач.
Знать:
- двухпроводную линию электропередач и потери напряжения в ней.
Уметь:
- выполнять расчёт двухпроводной линии электропередач.
Потеря напряжения в проводах. Расчет 2-х проводной линии электропередач постоянного тока.
Лабораторная работа № 7 «Расчёт двухпроводной линии электропередачи».
Самостоятельная работа:
- изучить причины падения напряжения в двухпроводной линии электропередач.
Тема 3.4. Сложные электрические цепи.
Знать:
- I-ый и II-ой законы Кирхгофа, сложные электрические цепи.
Уметь:
- рассчитывать злектрические цепи.
Сложные электрические цепи, основные ее элементы.
II-ой закон Кирхгофа. Методика расчета сложных электрических цепей по законам Кирхгофа.
Лабораторная работа № 8 «Проверка I и П законов Кирхгофа».
Самостоятельная работа:
- изучить сложные электрические цепи и научиться рассчитывать их.
Раздел 4. Электромагнетизм
Тема 4.1. Магнитное поле и величины
Знать:
- величины магнитного поля и основные законы магнитных полей.
Уметь:
- производить простейшие расчёты магнитных цепей.
Контрольная работа № 1 (45мин.) на тему «Линейные электрические цепи и их расчёт».
Магнитное поле: физическая сущность, свойства. Характеристики магнитного
поля: напряженность, магнитная индукция, магнитный поток, магнитная проницаемость.
Закон полного тока. Магнитное поле прямолинейного проводника с током, витка с током, соленоида, тороида.
Магнитная цепи: определение, основные элементы магнитной цепи.
Закон Ома для магнитной цепи: вывод.
Магнитное поле двух параллельных проводников с током (механическое действие магнитного поля).
Лабораторная работа № 9 «Исследование магнитных свойств материалов».
Самостоятельная работа:
- изучить намагничивание веществ..
Тема 4.2. Электромагнитная индукция
Знать:
- закон злектромагнитной индукции и его следствия.
Уметь:
- определять направления магнитных потоков, вихревых токов.
Движение электрона в магнитном поле, сила Лоренца.
Движение прямолинейного проводника с током в магнитном поле; контур с током в магнитном поле.
Электромагнитная индукция: определение величины и направления индуктированной ЭДС.
Явление самоиндукции. Индуктивность проводника
Явление взаимоиндукции. Вихревые токи
Самостоятельная работа:
- изучить переходные процессы в цепи с индуктивностью.
Раздел 5. Однофазный переменный ток.
Тема 5.1. Основные понятия синусоидального переменного тока
Знать:
- основные параметры переменного тока, основные свойства.
Уметь:
- изображать переменные токи с помощью векторов и волновой диаграммы.
Определения, физическая сущность.
Классификация переменных токов и их графическое изображения.
Получение синусоидальной ЭДС; параметры переменного тока.
Способы задания переменных синусоидальных величин: алгебраический и графический синусоидальных величин.
Самостоятельная работа:
- изучить основные понятия синусоидального переменного тока.
Тема 5.2. Линейные неразветвленные электрические цепи однофазного синусоидального тока
Знать:
- физические явления в неразветвленных цепях переменного тока.
Уметь:
- рассчитывать неразветвленные цепи переменного тока.
Виды сопротивлений в цепях переменного тока: активное, реактивное. Поверхностный эффект.
Цепь переменного тока с активным сопротивлением. Анализ цепи.
Цепь переменного тока с индуктивностью. Анализ цепи.
Цепь переменного тока с реальной катушкой (последовательное соединение активного и индуктивного сопротивлений). Анализ цепи.
Цепь переменного тока с емкостью. Анализ цепи.
Цепь переменного тока с последовательным соединением активного и емкостного сопротивлений. Анализ цепи.
Цепь переменного тока с последовательным соединением активного, индуктивного, емкостного сопротивлений. Анализ цепи.
Последовательный колебательный контур.
Резонанс напряжений: определение, условия возникновения резонанса напряжений, Свойства колебательного контура при резонансе напряжений. Резонансные характеристики.
Лабораторная работа №10 «Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением активного и индуктивного сопротивлений».
Лабораторная работа №11 «Исследование цепи переменного тока с последовательным соединением активного и ёмкостного сопротивлений».
Лабораторная работа №12 «Исследование зависимости коэффициента мощности от характера нагрузки».
Лабораторная работа №13 «Резонанс напряжений».
Самостоятельная работа:
- изучить неразветвлённые цепи переменного тока.
ТемаРазветвленные линейные электрические цепи однофазного синусоидального тока
Знать:
- физические явления в разветвленных цепях переменного тока.
Уметь:
- рассчитывать разветвленные цепи переменного тока.
Цепи переменного тока с параллельным соединением активно-индуктивного и активёёно-емкостного сопротивлений. Анализ цепи для случая XL¹XC. Расчет цепи геометрическим и аналитическим методами.
Резонанс токов. Условие возникновения резонанса токов, сущность. Свойства колебательного контура при резонансе токов. Резонансные характеристики.
Контрольная работа № 2 (тема «Линейные электрические цепи однофазного синусоидального тока» )
Переходные процессы в линейных электрических цепях. Основные понятия и определения. Расчёт типовых переходных процессов.
Лабораторная работа № 14 «Резонанс токов».
Самостоятельная работа:
- изучить резонансные явления в разветвлённых цепях переменного тока.
Раздел 6. Понятие о периодических несинусоидальных токах в линейных электрических цепях
Тема 6.1. Общая характеристика периодических несинусоидальных токов и напряжений в линейных электрических цепях.
Знать:
- математическое описание периодической функции и расположение ее в ряд Фурье.
Уметь:
- определять первые гармоники токов и напряжений из ряда Фурье.
Математическое описание несинусоидальных периодических сигналов. Линейные цепи при периодических несинусоидальных ЭДС.
Применение периодических несинусоидальных ЭДС, токов и напряжений.
Длинные линии, физические процессы, согласованный режим работы.
Самостоятельная работа:
- изучить понятия о несинусоидальных токах.
Раздел 7. Трехфазные цепи
Тема 7.1. Основные понятия трехфазных цепей и способы соединения
Знать:
- распределение токов и напряжений при соединении элементов схемы звездой и треугольником.
Уметь:
- рассчитывать линейные, фазные токи и напряжения при различных способах соединения.
Понятие о многофазных электрических схемах.
Получение трехфазной ЭДС. Трехфазные цепи. Аналитическое, графическое, векторное изображение трехфазного тока.
Трехфазная система: соединение фаз «звездой».
Трехфазная система: соединение «треугольником».
Лабораторная работа №15 «Исследование трёхфазной цепи переменного тока при соединении потребителей по схеме «Звезда»».
Лабораторная работа №16 «Исследование трёхфазной цепи переменного тока при соединении потребителей по схеме «Треугольник»».
Самостоятельная работа:
- изучить трёхфазные цепи и способы их соединения.
Тема 7.2. Вращающееся магнитное поле
Знать:
- способы получения вращающегося магнитного поля.
Уметь:
- определять токи в фазах при получении вращаюшегося магнитного поля.
Трехфазное вращающееся магнитное поле. Образование, свойства и применение вращающегося магнитного поля.
Самостоятельная работа:
- изучить вращающееся магнитное поле.
Раздел 8. Общая теория электрических машин
ТемаЭлектрические машины постоянного и переменного тока
Знать:
- особенности работы машин постоянного и переменного тока, их характерные технические параметры, характеристики и особенности работы различного вида электрических машин.
Уметь:
- подбирать по справочным материалам нужную электрическую машину для заданных условий эксплуатации.
Классификация и принцип действия машин постоянного тока, их характеристики.
Классификация и принцип действия машин переменного тока, их характеристики и параметры.
Лабораторная работа №17 «Исследование двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением».
Лабораторная работа №18 « Исследование генератора постоянного тока с параллельным возбуждением ».
Лабораторная работа №19 « Исследование асинхронного двигателя».
Лабораторная работа №20 « Исследование генератора переменного тока при различных видах нагрузки».
Самостоятельная работа:
- изучить электрические машины постоянного и переменного тока.
4. Список литературы и средств обучения.
4.1. Основная литература:
1. , . Общая электротехника с основами электроники М: Высшая школа. 2000.
4.2. Дополнительная литература:
1. . Теоретическая электротехника. М. Энергоатомиздат, 1990 г.
2. А. Солдатов. Электротехника. Возтдушный транспорт, 1984 г.
3. . Теоретические основы электротехники, 1971 г.
4. , . Электротехника, электрические измерения.
5. . Электрические машины и источники питания радиоэлектронных устройств. М. Энергоатомиздат, 1990 г.
6. . Электрические машины. М. Высшая школа, 1983
4.3.Средства обучения:
1. Кодоскоп «Полилюкс».
2. ПК IBM PC.
3. Проекционные системы.
4. Комплект плакатов, схем.
5. Действующие стенды.
