МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ,
ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»
| |
| |
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
ОПД. Ф.01 «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»
ЧАСТЬ 1
Направление подготовки дипломированного специалиста
654700 «Информационные системы»
Специальность 071900 «Информационные системы и технологии»
Специализация 071903 «Информационные системы и технологии в науке и образовании»
Очная форма обучения
Составлена на основании Государственного образовательного стандарта
высшего профессионального образования по направлению подготовки
дипломированного специалиста 654700 «Информационные системы»
в соответствии с учебным планом по специальности
071900 «Информационные системы и технологии»
(федеральный компонент блока общепрофессиональных дисциплин)
Факультет кибернетики
Кафедра технических и информационных средств систем управления
ОБЪЕМ УЧЕБНОЙ НАГРУЗКИ И ВИДЫ ОТЧЕТНОСТИ
Лекции (часов) | 36 |
Лабораторные занятия (часов) | 18 |
Практические занятия, семинары (часов) | 18 |
Самостоятельная работа студентов (часов) | 27 |
ВСЕГО (часов) | 99 |
Экзамен (номер семестра) | – |
Зачет (номер семестра) | 3 |
Курсовой проект (номер семестра) | – |
Курсовая работа (номер семестра) | – |
МОСКВА 2004
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
1.1. ЦЕЛЬ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ:
целью изучения дисциплины является освоение теоретических основ электротехники и электроники, приобретение знаний о конструкциях, принципах действия, параметрах и характеристиках распространенных типов электротехнических и электронных устройств, освоение методов их анализа и расчета.
1.2. ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ:
- получение представления об основах электротехники и электроники;
- приобретение знаний об основных законах электродинамики, законах и методах расчета электрических и магнитных цепей, конструкциях, принципах действия, параметрах и характеристиках электротехнических и электронных элементов и устройств;
- приобретение практического опыта анализа работы и расчета электротехнических и электронных устройств.
1.3. ПЕРЕЧЕНЬ ДИСЦИПЛИН И РАЗДЕЛОВ, ЗНАНИЕ КОТОРЫХ ТРЕБУЕТСЯ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ДАННОЙ ДИСЦИПЛИНЫ:
- алгебра и геометрия;
- математический анализ;
- физика.
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. ТЕМАТИЧЕСКИЙ План ЛЕКЦИОННОГО КУРСА:
№№ п. п. | Содержание тем | Кол-во часов |
1 | Предмет курса. Особенности и классификация электротехнических и электронных элементов и устройств | 2 |
2 | Физические основы электротехники и электроники | 8 |
3 | Материалы и элементная база для построения электротехнических и электронных устройств | 4 |
4 | Основы моделирования процессов в электротехнических и электронных устройствах | 6 |
5 | Электрические цепи постоянного тока и магнитные цепи | 8 |
6 | Электрические цепи переменного тока | 8 |
Всего (часов): | 36 |
2.2. ПРОГРАММА ЛЕКЦИОННОГО КУРСА:
Тема 1. Предмет курса. Особенности и классификация электротехнических и электронных элементов и устройств
Предмет курса «Электротехника и электроника». Этапы развития электротехники и электроники. Особенности и классификация электротехнических и электронных элементов и устройств.
Содержание и календарный план работы над предметом. Рекомендуемая литература.
Тема 2. Физические основы электротехники и электроники
Электромагнитное поле как вид материи, его основные свойства. Частные виды электромагнитного поля.
Основные физические величины, характеризующие электрическое поле и поведение в нем различных сред: заряд, электрическая постоянная, вектор напряженности электрического поля, электрическое напряжение, вектор поляризации, вектор электрического смещения, абсолютная и относительная диэлектрическая проницаемость среды, удельная проводимость, токи проводимости, смещения и переноса, плотности этих токов, полная плотность тока, сила тока, ЭДС.
Основные физические величины, характеризующие магнитное поле и поведение в нем различных сред: вектор магнитной индукции, вектор напряженности магнитного поля, магнитная постоянная, абсолютная и относительная магнитная проницаемость среды, вектор намагниченности, магнитное напряжение, магнитный поток.
Основные физические величины, характеризующие электромагнитные процессы: МДС, потокосцепление, потоки самоиндукции и взаимной индукции, собственная и взаимная индуктивности.
Основные явления, принципы и законы электродинамики: теорема Гаусса, закон полного тока, принцип непрерывности полного тока, принцип непрерывности магнитного потока, закон электромагнитной индукции (в том числе понятия трансформаторной ЭДС и ЭДС вращения, правило правой руки). Уравнения макроскопической электродинамики (уравнения Максвелла).
Закон электромагнитной силы, правило левой руки.
Тема 3. Материалы и элементная база для построения электротехнических и электронных устройств
Классификация веществ по электрическим свойствам: проводники, диэлектрики, полупроводники. Проводниковые и диэлектрические материалы, их применение в технических устройствах. Полупроводниковые материалы с электронной и дырочной проводимостями. Свойства p-n перехода, его ВАХ.
Классификация веществ по магнитным свойствам: диа-, пара-, ферро-, антиферро - и ферримагнетики (ферриты). Статические параметры и характеристики ферромагнетиков и ферритов: характеристика начального намагничивания, предельная и частные (симметричные и несимметричные) петли гистерезиса, основная кривая намагничивания, остаточная индукция, коэрцитивная сила. Особенности динамического перемагничивания ферромагнетиков и ферритов. Потери энергии (мощности) на гистерезис, вихревые токи и магнитную вязкость. Способы уменьшения потерь. Применение ферромагнетиков и ферритов в качестве магнитных материалов.
Понятие электрической цепи. Элементы электрической цепи: резисторы, источники электроэнергии, конденсаторы, катушки индуктивности (дроссели). Их параметры и характеристики, расчетные соотношения, уравнения энергетического баланса. Магнитно-связанные катушки индуктивности, учет наличия взаимно индуктивных связей при расчете электрических цепей, энергетические соотношения.
Понятие магнитной цепи. Элементы магнитной цепи: источник МДС, магнитное сопротивление. Их параметры и характеристики, расчетные соотношения.
Основные полупроводниковые элементы электрических цепей: диоды, транзисторы, тиристоры. Их устройство, принцип действия и характеристики.
Тема 4. Основы моделирования процессов в электротехнических и электронных устройствах
Основные задачи, принципы и методы моделирования процессов в технических объектах. Статические и динамические модели процессов. Модели с распределенными и сосредоточенными параметрами.
Моделирование электрических и магнитных цепей на базе цепных схем замещения: представление реальных элементов идеализированными элементами, неразветвленные и разветвленные цепи, последовательное и параллельное соединение элементов, понятия ветви, узла и контура цепи, линейные и нелинейные цепи. Законы Ома и Кирхгофа для электрических и магнитных цепей. Аналогия между электрической и магнитной цепями, методами их анализа и расчета.
Тема 5. Электрические цепи постоянного тока и магнитные цепи
Понятие постоянного тока. Основы расчета линейных резистивных электрических цепей постоянного тока: применение непосредственно законов Кирхгофа, метод пропорциональных величин, метод контурных токов, метод наложения, метод узловых потенциалов.
Основы расчета нелинейных резистивных цепей постоянного тока (на примере использования графоаналитического метода).
Энергетический баланс в резистивной цепи постоянного тока.
Распространение методов расчета электрических цепей постоянного тока на расчет магнитных цепей.
Тема 6. Электрические цепи переменного тока
Понятие переменного тока. Понятие синусоидального тока. Величины, характеризующие синусоидально изменяющиеся ток, напряжение, ЭДС: мгновенное, амплитудное и действующее значения, период, частота, угловая частота, фаза, начальная фаза. Отображение синусоидально изменяющихся величин комплексами числами (комплексами) и векторами на комплексной плоскости. Сложение и вычитание комплексов. Поведение линейных резистивного, индуктивного и емкостного элементов в электрической цепи синусоидального тока: временные диаграммы тока, напряжения и мощности, расчетные соотношения в комплексной форме, векторные диаграммы. Понятия комплексного сопротивления и комплексной проводимости. Основы расчета линейных цепей синусоидального тока с использованием символического (комплексного) метода: законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме, преобразование методов расчета линейных резистивных цепей постоянного тока в методы расчета линейных цепей синусоидального тока, построение векторных диаграмм. Активная, реактивная составляющие и полная мощность в однофазной цепи синусоидального тока, коэффициент мощности.
Параллельный резонансный контур, резонанс токов. Последовательный резонансный контур, резонанс напряжений.
Особенности расчета линейных цепей синусоидального тока при наличии в них магнитно-связанных индуктивных элементов.
Трехфазные линейные электрические цепи синусоидального тока: трехфазная симметричная система ЭДС, схемы соединения фаз источника с фазами нагрузки, фазовые и линейные напряжения и токи, соотношения между ними. Особенности расчета схем трехфазных линейных цепей. Активная, реактивная составляющие и полная мощность в трехфазной линейной цепи.
Особенности расчета линейных цепей периодического несинусоидального тока. Понятия действующих значений периодических несинусоидальных тока и напряжения. Активная и полная мощности в цепи периодического несинусоидального тока.
2.3. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ:
№№ п. п. | Наименования лабораторных работ | Кол-во часов |
1 | Трансформатор-формирователь | 4 |
2 | Дроссель | 4 |
3 | Электромагнитное устройство | 4 |
4 | Управляемый выпрямитель | 4 |
Защита лабораторных работ | 2 | |
Всего (часов): | 18 |
2.4. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ:
№№ п. п. | Темы практических занятий | Кол-во часов |
1 | Применение закона полного тока для анализа состояния магнитной системы | 2 |
2 | Применение закона электромагнитной индукции для анализа процессов в электротехническом устройстве | 2 |
3 | Применение законов Ома и Кирхгофа для расчета линейных резистивных электрических цепей постоянного тока | 2 |
4 | Применение специальных методов (пропорциональных величин, контурных токов, наложения, узловых потенциалов) для расчета линейных резистивных электрических цепей постоянного тока | 2 |
5 | Применение графоаналитического метода для расчета нелинейных резистивных электрических цепей постоянного тока | 2 |
6 | Расчет линейных магнитных цепей | 2 |
7 | Расчет нелинейных магнитных цепей | 2 |
8 | Применение символического (комплексного) метода для расчета линейных электрических цепей синусоидального тока | 2 |
9 | Построение векторных диаграмм линейных электрических цепей синусоидального тока | 2 |
Всего (часов): | 18 |
2.5. ТЕМАТИКА КУРСОВОГО ПРОЕКТА:
учебным планом не предусмотрен.
2.6. ТЕМАТИКА КУРСОВОЙ РАБОТЫ:
учебным планом не предусмотрена.
2.7. ТЕМАТИКА И ФОРМЫ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ:
самостоятельная работа студентов включает:
- освоение теоретических основ электротехники и электроники;
- оформление отчетов по выполненным лабораторным работам и теоретическую подготовку к их сдаче;
- работы по выполнению контрольной работы.
3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
3.1. ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. Бессонов основы электротехники. Электрические цепи: Учеб. для электротехн., энерг., приборостроит. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1996. – 638 с.
2. Ушаков и электроника: Учеб. пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 1997. – 328 с.
3.2. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1. , Иванов электротехника с основами электроники: Учеб. пособие для студ. неэлектротехн. спец. – М.: Высш. шк., 1998. – 752 с.
2. Сборник задач по электротехнике и основам электроники/ , , -Далин и др.; Под ред. . – М.: Высш. шк., 1987. – 288 с.
3.3. ПОСОБИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ:
1. , , Попов и устройства систем управления: Методические указания по выполнению лабораторных работ. – М.: МИРЭА, 2001. – 20 с., ил.
Рабочую программу составили:
доцент кафедры технических и информационных
средств систем управления, к. т.н.
доцент кафедры технических и информационных
средств систем управления, к. т.н.
Рабочая программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры
технических и информационных средств систем управления
« 30 » августа 2004 г. (протокол № 1 )
Заведующий кафедрой технических и информационных
средств систем управления, профессор
