Рабочая учебная программа по дисциплине: электротехника и электроника (Теоретические основы электротехники)
| Вид материала | Рабочая учебная программа |
- Рабочая программа по дисциплине Теоретические основы электротехники Рекомендуется для, 705.4kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 03 Общая электротехника и электроника По специальности, 561.03kb.
- Рабочая учебная программа дисциплины «электротехника и электроника» Направление подготовки, 330.69kb.
- Рабочая учебная программа по дисциплине: электротехника и электроника факультет: Химической, 188.08kb.
- Учебная программа дисциплины теоретические основы электротехники индекс дисциплины, 110.97kb.
- Методические указания и задания для выполнения домашних контрольных работ, 953.98kb.
- Аннотация программы дисциплины " Теоретические основы электротехники" Направление подготовки, 21.86kb.
- Электротехника и электроника пояснительная записка, 2218.03kb.
- Рабочая программа по дисциплине сдм. 04 Электрооборудование полиграфических машин, 255.88kb.
- Учебная программа по дисциплине электротехника и электроника лахтина, 44.8kb.
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
Ивановский государственный химико-технологический университет
УТВЕРЖДАЮ.
проректор по учебной работе
проф. Светцов В.И.
«_____»_____________2004г.
________________________
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ:
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА
(Теоретические основы электротехники)
ФАКУЛЬТЕТ: Неорганической химии и технологии.
КАФЕДРА: Электротехники.
НАПРАВЛЕНИЕ: 210100 Электроника и микроэлектроника.
СПЕЦИАЛЬНОСТИ: 210104 Микроэлектроника и твердотельная электроника.
Курс 2. Семестр 3,4.
Всего часов по дисциплине (трудоемкость)…..290 часов.
Аудиторные занятия…………..129 часов.
Лекции………….………………55 часов. Экзамен 3, 4 семестр.
Практические занятия…………28 часов, в том числе
курсовая работа………………..9 часов. Зачет с оценкой 4 семестр.
Лабораторные занятия….…….46 часов. Зачет 3 семестр.
Самостоятельная работа…....... 161 час, в том числе
выполнение домашних заданий…..60 часов.
Иваново 2004
Рабочая программа составлена Фроловым А.Н. на основании требований ГОС высшего профессионального образования по направлению 210100 «Электроника и микроэлектроника».
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры электротехники.
"____"__________________2004 г., протокол №_____.
Заведующий кафедрой __________________ КОТОВ В. Л.
Рабочая программа рекомендована секцией общепрофессиональных дисциплин Научно-методического Совета
"_____"___________________2004 г.
Председатель секции общепрофессиональных дисциплин
_______________________ КОТОВ В. Л.
Рабочая программа рассмотрена и утверждена Научно-методическим Советом факультета №
"_____"_________________2004 г., протокол №_____
Председатель НМС факультета _______________________
- ВВЕДЕНИЕ
ЦЕЛЬ ДИСЦИПЛИНЫ: Целью дисциплины является теоретическая и практическая подготовка специалистов неэлектротехнических специальностей в области теоретических основ электротехники в объеме достаточном для изучения общепрофессиональных электротехнических дисциплин и специальных радиотехнических и электротехнических дисциплин с тем, чтобы в дальнейшем они могли выбрать необходимые электротехнические, электронные, электроизмерительные устройства, умели их правильно эксплуатировать, могли анализировать аналоговые, импульсные и цифровые электрические цепи и умели совместно со специалистами электриками составлять технические задания на разработку электрических частей автоматизированных установок для управления производственными процессами.
СТУДЕНТ ДОЛЖЕН:
а) иметь представление:
- о принципах формирования электрических и магнитных цепей;
- об основных алгоритмах численного анализа электрических цепей и электромагнитных полей.
б) знать и уметь использовать:
- методы расчета электрических цепей и электромагнитных полей;
- методы анализа аналоговых, импульсных и цифровых электрических цепей;
в) владеть:
- методами составления и решения уравнений сложных электрических цепей и
электромагнитных полей;
- методами расчета замкнутых и разомкнутых магнитных цепей;
- методами измерения параметров электрических цепей и электромагнитных полей.
г) иметь опыт:
- организации измерительного эксперимента;
- анализа электрических цепей и электромагнитных полей с использованием аналитических и численных методов;
- использования стандартной терминологии, определений, обозначений и единиц физических величин; оформления чертежей и электрических схем.
-
ОПД. Ф. 03
ОПД. Ф. 03. 01
Электротехника и электроника.
Теоретические основы электротехники:
основные понятия и законы теории электрических цепей; анализ цепей при постоянных и синусоидаильных воздействиях, а также при воздействии сигналов произвольной формы; методы анализа переходных процессов в линейных цепях с сосредоточенными параметрами; анализ и расчет магнитных цепей; спектральный метод анализа цепей; основы теории четырехполюсников, фильтров и активных цепей; электронные пассивные и активные цепи; цепи с распределенными параметрами; теория электромагнитного поля, статические, стационарные электрические и магнитные поля; переменное электромагнитное поле; уравнения Максвелла.
290
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
РАЗДЕЛЫ (темы, модули) ПРОГРАММЫ
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
а) лекционный материал 55 часов.
3 семестр
Лекция 1. Электрическая энергия, ее особенности и области применения. Роль электротехники и электроники в современном производстве. Развитие теоретической электротехники как науки. Значение электротехнической подготовки для инженеров-неэлектриков. Содержание и структура курса. Методика организации процесса обучения.
Лекция 2. Линейные электрические цепи постоянного тока. Основные понятия и определения. Источники и приемники электрической энергии. Параметры элементов электроцепей. Схемы замещения. Выбор положительных направлений ЭДС, напряжений и токов. Режимы работы источника энергии. Холостой ход, короткое замыкание, согласованный режим работы источника.
Лекция 3. Методы расчета цепей постоянного тока: метод упрощения цепи, метод наложения, метод законов Кирхгофа.
Лекция 4. Метод контурных токов, метод эквивалентного генератора. Потенциальная диаграмма. Понятие о балансе мощностей.
Лекция 5. Линейные электрические цепи синусоидального тока. Однофазные цепи. Достоинства переменного тока. Генерирование переменного тока. Мгновенные, амплитудные, действующие значения синусоидально-изменяющихся величин. Начальная фаза. Сдвиг фаз. Изображение синусоидальных величин с помощью векторов. Метод векторных диаграмм.
Лекция 6. Синусоидальный ток в идеальных элементах электрической цепи. Основные соотношения, волновая и векторная диаграммы. Последовательная цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Основные соотношения. Треугольник напряжений. Треугольник сопротивлений. Векторная диаграмма. Закон Ома. Резонанс напряжений.
Лекция 7. Параллельная цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью. Основные соотношения. Треугольник токов. Треугольник проводимостей. Векторная диаграмма. Резонанс токов. Понятие о расчете сложных цепей символическим методом.
Лекция 8. Трехфазные цепи. Основные понятия и определения. Способы соединения фаз генератора и токоприемника. Фазные и линейные величины. Классификация токоприемников. Симметричный режим трехфазной цепи. Мощность при симметричном режиме.
Лекция 9. Несимметричный режим трехфазной цепи. Мощность при несимметричном режиме. Метод симметричных составляющих. Понятие о защитном заземлении и защитном занулении.
Лекция 10. Цепи с распределенными параметрами. Понятие о длинной линии. Первичные и вторичные параметры. Линия без искажений и без потерь. Стоячие волны. Входное сопротивление линии.
Лекция 11. Периодические несинусоидальные токи в электрических цепях. Представление периодических несинусоидальных величин гармоническими рядами. Дискретный спектр. Основные характеристики несинусоидальных периодических токов и напряжений. Мощность периодического несинусоидального тока.
Лекция 12. Нелинейные электрические цепи постоянного и переменного тока. Общая характеристика нелинейных цепей. Нелинейные электрические цепи постоянного и переменного тока в установившемся режиме.
Лекция 13. Магнитные цепи. Основные величины, характеризующие магнитное поле. Магнитные материалы и их свойства. Закон полного тока. Виды магнитных цепей. Расчет неоднородной неразветвленной магнитной цепи.
Лекция 14. Физические процессы, происходящие в катушке с железным сердечником при включении на синусоидальное напряжение. Схема замещения и векторная диаграмма катушки с железом. Феррорезонансный стабилизатор напряжения.
4 семестр
Лекция 15. Основы электроизмерений. Основные понятия и определения. Погрешности электроизмерений. Механизмы аналоговых электромеханических измерительных приборов. Цифровые измерительные приборы. Измерение основных параметров электрических цепей.
Лекция 16. Основы теории четырехполюсников. Основные понятия и определения. Системы уравнений четырехполюсника. Параметры холостого хода и короткого замыкания.
Лекция 17. Схемы замещения четырехполюсников. Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора. Параметры биполярного транзистора как активного линейного четырехполюсника.
Лекция 18. Входное сопротивление четырехполюсника при произвольной нагрузке. Характеристические параметры четырехполюсника. Передаточная функция. Обратная связь.
Лекция 19. Переходные процессы в линейных электрических цепях. Причины возникновения переходных процессов. Законы коммутации. Дифференциальные уравнения электрического состояния цепей и методы их решения.
Лекция 20. Расчет переходных процессов в простейших электрических цепях классическим методом. Переходные процессы в цепи RL. Короткое замыкание цепи RL. Включение на постоянное напряжение. Переходные процессы в цепи RC. Разряд конденсатора. Заряд конденсатора (включение цепи на постоянное напряжение). Замечание о генераторах пилообразного напряжения.
Лекция 21. Переходный процесс в цепи RLC. Уравнение процесса. Включение на постоянное напряжение. Включение на синусоидальное напряжение.
Лекция 22. Расчет переходных процессов операторным методом. Сущность операторного метода. Изображения простейших функций.
Лекция 23. Решение дифференциальных уравнений операторным методом. Операторные сопротивления и передаточные функции.
Лекция 24. Переходные процессы и спектральные (частотные) представления. Преобразования Фурье как частный случай преобразований Лапласа, спектры апериодических функций. Переходные процессы в четырехполюснике.
Лекция 25. Основные понятия и определения теории электромагнитного поля. Замечание о математическом аппарате теории поля. Уравнения электромагнитного поля в интегральной форме. Уравнения электромагнитного поля в дифференциальной форме. Полная система уравнений электромагнитного поля.
Лекция 26. Электростатическое поле. Безвихревой характер электростатического поля. Градиент электрического потенциала. Уравнения Пуассона и Лапласа. Основная задача электростатики. Электростатическое экранирование. Электрическая емкость простых геометрических форм. Электрическое поле постоянных токов.
Лекция 27. Магнитное поле постоянных токов. Вихревой характер магнитного поля токов. Общая задача расчета магнитного поля постоянных токов. Индуктивность простых геометрических форм. Взаимодействие тока с магнитным полем. Энергия в магнитном поле.
б) Практические занятия 19 часов
СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
3 семестр
| № п/п | Содержание занятий | Объем в часах | №№ недель |
| 1 | Анализ электрических цепей постоянного тока. | 2 | 2 |
| 2 | Анализ простейших электрических цепей однофазного | 2 | 4 |
| | синусоидального тока. | | |
| 3 | Анализ сложных цепей однофазного синусоидального тока. | 2 | 6 |
| 4 | Анализ трехфазных электрических цепей | 2 | 8 |
| 5 | Контрольная работа по предыдущим темам. | 2 | 10 |
| 6 | Анализ электрических цепей периодического | 2 | 12 |
| | несинусоидального тока. | | |
| 7 | Анализ нелинейных электрических цепей. | 2 | 14 |
| 8 | Итоговая контрольная работа. | 2 | 16 |
| 9 | Анализ результатов контрольной работы | 2 | 18 |
4 семестр (9 часов)
Курсовая работа «Расчет статических и динамических режимов электрических цепей» Выполняется по типовым заданиям на проектирование.
в) Лабораторные занятия 46 часов
ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
- Исследование линейной электрической цепи постоянного тока.
- Мостовые электрические цепи.
- Исследование последовательной электрической цепи переменного тока.
- Исследование параллельной электрической цепи переменного тока.
- Коэффициент мощности электрической цепи.
- Исследование трехфазной электрической цепи.
- Трехфазная электрическая цепь с несимметричными приемниками.
- Анализ линейной электрической цепи при периодическом несинусоидальном токе.
- Определение параметров активного линейного четырехполюсника.
- Переходные процессы в линейной электрической цепи первого порядка.
- Переходные процессы в линейной электрической цепи второго порядка.
- Электромагнитное поле в ферромагнитной среде.
- Электромагнитное поле в диэлектрике.
- Экспериментальная работа в среде Electronics Workbench.
По усмотрению преподавателя, выполняются двенадцать работ из перечисленных.
ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
| 3 семестр | |||
| № п/п | Содержание занятий | Объем в часах | №№ недель |
| 1 | Вводный инструктаж. | 2 | 1 |
| 2 | Выполнение 1 лабораторной работы. | 2 | 3 |
| 3 | Выполнение 2 лабораторной работы. | 2 | 5 |
| 4 | Выполнение 3 лабораторной работы. | 2 | 7 |
| 5 | Коллоквиум по темам 1, 2 и 3 лабораторных работ (проверка | | |
| | отчетов, решение задач и собеседование по результатам | | |
| | лабораторных работ). | 2 | 9 |
| 6 | Выполнение 4 лабораторной работы. | 2 | 11 |
| 7 | Выполнение 5 лабораторной работы. | 2 | 13 |
| 8 | Выполнение 6 лабораторной работы. | 2 | 15 |
| 9 | Коллоквиум по темам 4, 5 и 6 лабораторных работ | | |
| | (проверка отчетов, решение задач и собеседование по | 3 | 17 |
| | результатам лабораторных работ). | | |
| 4 семестр | |||
| 4 семестр | |||
| № п/п | Содержание занятий | Объем в часах | №№ недель |
| 1 | Вводный инструктаж Выполнение 7 лабораторной работы. | 3 | 1 |
| 2 | Выполнение 8 лабораторной работы. | 3 | 3 |
| 3 | Выполнение 9 лабораторной работы. | 3 | 5 |
| 4 | Коллоквиум по темам 7, 8 и 9 лабораторных работ (проверка | | |
| | отчетов, решение задач и собеседование по результатам | | |
| | лабораторных работ). | 3 | 7 |
| 5 | Выполнение 10 лабораторной работы. | 3 | 9 |
| 6 | Выполнение 11 лабораторной работы. | 3 | 11 |
| 7 | Выполнение 12 лабораторной работы. | 3 | 13 |
| 8 | Коллоквиум по темам 10, 11 и 12 лабораторных работ | | |
| | (проверка отчетов, решение задач и собеседование по | 3 | 15 |
| | результатам лабораторных работ). | | |
| 9 | Заключительное занятие. Подведение итогов. | 3 | 17 |
г) Индивидуальная работа с преподавателем нет.
д) Самостоятельная работа 161 час.
ФОРМЫ ОТЧЕТНОСТИ
а) Домашняя расчетно-графическая работа «Расчет токов в ветвях сложной электрической цепи постоянного тока методом контурных токов, составление баланса мощностей и расчет распределения потенциалов вдоль контура», (количество и сроки выполнения) - 1
№ недели - 8, семестр 3.
б) Домашняя расчетно-графическая работа «Расчет токов в разветвленной цепи синусоидального тока с одним источником энергии символическим методом, построение векторной диаграммы токов и напряжений, составление баланса комплексных мощностей»,
(количество и сроки выполнения) - 1, № недели - 12, семестр 3.
в) Курсовая работа «Проектирование электротехнического устройства общепромышленного назначения». Выполняется по типовым заданиям на проектирование, (количество и сроки выполнения) - 1, № недели - 15, семестр 4.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
(изданная через центральные издательства и внутривузовским способом).
Основная:
- Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники ч.1, М-Л, Энергия, 1966.
- Теоретические основы электротехники под ред. Поливанова К.М., ч. 1-3, М-Л, Энергия, 1965.
- Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники, т.2, Энергия, 1967.
- Говорков В.А. Электрические и магнитные поля, Энергия, 1968.
- Поливанов К.М. Задачник по теоретическим основам электротехники, Энергия, 1966.
- Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника. М, Энергоатомиздат, 1987, 526 С.
- Сборник задач по электротехнике и основам электроники. Под ред. В.Е.Герасимова. М., Высшая школа. 1986, 288 С.
- Методические указания по выполнению домашних расчетных заданий по электротехнике, составители Э.Г. Галиаскаров, В.Л. Котов, Иваново, 1999, 28 с.
Дополнительная:
- Линейные электрические цепи постоянного и однофазного переменного токов. Методические указания, составитель В.Л. Котов, ИХТИ, Иваново, 1988, 32 с.
- Линейные электрические цепи при постоянном токе. Методические указания к лабораторной работе, составители А.Н. Фролов, В.Л. Котов, ИГХТА, Иваново, 1996, 14 с.
- Последовательная цепь переменного тока, Методические указания к лабораторной работе, составитель В.Л. Котов, ИХТИ, Иваново, 1985, 15 с.
- Параллельная цепь переменного тока, Методические указания к лабораторной работе, составитель В.Л. Котов, ИХТИ, Иваново, 1985, 15 с.
- Мостовые электрические цепи. Методические указания к лабораторной работе, составители А.Н.Фролов, В.Е. Мясоедов, ИХТИ, Иваново, 1989, 13с.
- Коэффициент мощности. Методические указания к лабораторной работе, составители В.Е.Мясоедов, А.Н.Фролов, ИХТИ, Иваново, 1989, 12 с.
- Трехфазные цепи с несимметричными приемниками. Методические указания к лабораторной работе, составители В.Е.Мясоедов, А.Н.Фролов, ИХТИ, Иваново, 1990, 11 с.
- Трехфазные цепи. Методические указания, составитель В.Л. Котов, ИХТИ, Иваново, 1989, 20 с.
- Трехфазные нагрузочные цепи. Методические указания к лабораторной работе, составитель В.Л. Котов, ИГХТА, 1995, 20 с.
- Характеристики и параметры транзисторов. Методические указания к лабораторной работе, составитель В.Л. Котов, ИХТИ, Иваново, 1985, 15 с.
- Фролов А.Н., Шмуклер М.В., Разумов В.А. Теоретические основы электротехники: Сборник лабораторных работ. Ч 2/ ИГХТУ. Иваново, 2000. 56 с.
12 Электротехника и основы электроники: Метод.указания для студентов заочного отделения /Сост.: А.Н.Фролов, В.Л.Котов, В.М.Бурков; ИГХТУ. Иваново, 2000. 64 с.