Рабочая программа по дисциплине Теоретические основы электротехники

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ивановский государственный химико-технологический университет Утверждаю Проректор ИГХТУ по учебной работе проф. Рыбкин В.В. ___________________2010 ___________________ Рабочая программа по дисциплине Теоретические основы электротехники Рекомендуется для направления подготовки: 210100-Электроника и наноэлектроника; Профиль: -Микроэлектроника и твердотельная электроника. Квалификация (степень) выпускника бакалавр Иваново 2010 Цели и задачи дисциплины Целью дисциплины является теоретическая и практическая подготовка специалистов неэлектротехнических профилей в области теоретических основ электротехники в объеме достаточном для изучения профессиональных электротехнических и радиотехнических 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. Место дисциплины в структуре ООП Дисциплина: «Теоретические основы электротехники» относится к циклу профессиональных дисциплин, для ее изучения студент должен обладать следующими профессиональными компетенциями: -способен использовать знания основных физических теорий, для решения возникающих физических задач, самостоятельного приобретения физических знаний для понимания принципов работы приборов и устройств, в том числе электротехнических. -способен планировать и проводить эксперимент, обрабатывать и оформлять его результаты, оценивать погрешность; Студент должен знать: -дифференциальное и интегральное исчисления; -законы сохранения; -законы электростатики; -природу магнитного поля и поведение веществ в магнитном поле; -закон электромагнитной индукции; -основные физические электромагнитные величины и константы, их определения и единицы измерения; -принцип суперпозиции; -правила оформления технической документации в соответствии с ЕСКД. Студент должен уметь: -работать в качестве пользователя персонального компьютера; -решать типовые физические задачи, связанные с электромагнетизмом; -читать показания основных электроизмерительных приборов (вольтметров, амперметров); -дифференцировать и интегрировать тригонометрические функции; -строить графики функциональных зависимостей. Студент должен владеть: -методами проведения измерений основных электротехнических величин приборами непосредственной оценки; -методами оценки погрешностей при проведении эксперимента; -методами оформления результатов эксперимента; -арифметикой комплексных чисел; -методами векторной алгебры; Требования к результатам освоения дисциплины Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций: -способен оценить по паспортным и каталожным данным возможность применения новых электротехнических, электронных и измерительных устройств в условиях конкретного производства; -способен совместно со специалистами электротехнического профиля участвовать в составлении технических заданий на разработку электрических частей автоматизированных устройств управления технологическими процессами; -знает электротехническую терминологию, способен грамотно производить измерения основных электротехнических величин и грамотно оформить результаты эксперимента; -владеет безопасными методами эксплуатации электротехнических частей технологического оборудования, способен организовать безаварийную его работу, знает основные методы защиты персонала от поражения электрическим током. В результате изучения дисциплины студент должен: Знать: - основы теории электрических и магнитных, пассивных и активных, линейных и нелинейных цепей с сосредоточенными и с распределенными параметрами; -эквивалентные схемы активных элементов; -методы анализа частотных и переходных характеристик; -основы теории электромагнитного поля. Уметь: -выполнять и читать принципиальные электрические схемы и другую техническую документацию; -разрабатывать принципиальные электрические схемы на основе типовых электрических и электронных устройств; -проводить анализ цепей при постоянных и синусоидальных воздействиях, а также при воздействии сигналов произвольной формы, импульсных сигналов. Владеть: -навыками работы с электротехнической аппаратурой и электронными устройствами; -методами анализа переходных процессов в линейных и нелинейных цепях. Объем дисциплины и виды учебной работы Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единицы. Вид учебной работы Всего часов Семестры 3 4 Аудиторные занятия (всего) 93 57 36 В том числе: − − − − − Лекции 37 19 18 Практические занятия (ПЗ) 19 19 Семинары (С) Лабораторные работы (ЛР) 37 19 18 Самостоятельная работа (всего) 123 63 60 В том числе − − − − − Курсовой проект (работа) Расчетно-графические работы 60 30 30 Реферат Другие виды самостоятельной работы 63 33 30 Вид промежуточной аттестации (зач.,экз.) Зач. Экз. Общая трудоемкость Час. 216 120 96 Зач. Ед. 6 3,3 2,7 Содержание дисциплины Содержание разделов дисциплины Электрическая энергия, ее особенности и области применения. Роль электротехники и электроники в современном производстве. Развитие теоретической электротехники как науки. Содержание и структура курса. Методика организации процесса обучения. 1. Основы тории электрических цепей постоянного, синусоидального и несинусоидального токов 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. Методы расчета цепей постоянного тока: метод упрощения цепи, метод наложения, метод законов Кирхгофа. Метод контурных токов, метод эквивалентного генератора. Потенциальная диаграмма. Понятие о балансе мощностей. 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. 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. 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. 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. Несимметричный режим трехфазной цепи. Мощность при несимметричном режиме. Метод симметричных составляющих. Понятие о защитном заземлении и защитном занулении. Цепи с распределенными параметрами. Понятие о длинной линии. Первичные и вторичные параметры. Линия без искажений и без потерь. Стоячие волны. Входное сопротивление линии. Нелинейные электрические цепи постоянного и переменного тока. Общая характеристика нелинейных цепей. Нелинейные электрические цепи постоянного и переменного тока в установившемся режиме. 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. 2. Магнитные цепи и основы электроизмерений Магнитные цепи. Основные величины, характеризующие магнитное поле. Магнитные материалы и их свойства. Закон полного тока. Виды магнитных цепей. Расчет неоднородной неразветвленной магнитной цепи. Физические процессы, происходящие в катушке с железным сердечником при включении на синусоидальное напряжение. Схема замещения и векторная диаграмма катушки с железом. Феррорезонансный стабилизатор напряжения. Основы электроизмерений. Основные понятия и определения. Погрешности электроизмерений. Механизмы аналоговых электромеханических измерительных приборов. Цифровые измерительные приборы. Измерение основных параметров электрических цепей. 3. Основы теории четырехполюсников Основные понятия и определения. Системы уравнений четырехполюсника. Параметры холостого хода и короткого замыкания. Схемы замещения четырехполюсников. Опытное определение параметров схемы замещения трансформатора. Параметры биполярного транзистора как активного линейного четырехполюсника. Входное сопротивление четырехполюсника при произвольной нагрузке. Характеристические параметры четырехполюсника. Передаточная функция. Обратная связь. 4. Переходные процессы в линейных электрических цепях Причины возникновения переходных процессов. Законы коммутации. Дифференциальные уравнения электрического состояния цепей и методы их решения. 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. Переходный процесс в цепи RLC. Уравнение процесса. Включение на постоянное напряжение. Включение на синусоидальное напряжение. Расчет переходных процессов операторным методом. Сущность операторного метода. Изображения простейших функций. Решение дифференциальных уравнений операторным методом. Операторные сопротивления и передаточные функции. Переходные процессы и спектральные (частотные) представления. Преобразования Фурье как частный случай преобразований Лапласа, спектры апериодических функций. Переходные процессы в четырехполюснике. 5. 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. 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. 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. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами № п/п Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин №№ разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин 1 2 3 4 5 1. Метрология, стандартизация и технические измерения + + 2. Материалы электронной техники + + + + 3. Физические основы электроники + + + + 4. Наноэлектроника + + + + 5. Схемотехника + + + + 6. Основы проектирования электронной компонентной базы + + + 7. Основы технологии электронной компонентной базы + + + + Разделы дисциплины и виды занятий № п/п Наименование раздела дисциплины Лекц. Практ. зан. Лаб. зан. Семин. СРС Всего часов 1. Основы теории электрических цепей постоянного, синусоидального и несинусоидального токов 15 17 15 50 101 2. Магнитные цепи и основы электроизмерений 4 2 4 10 16 3. Основы теории четырехполюсников 6 6 20 32 4. Переходные процессы в линейных электрических цепях 8 8 30 46 5. Основные понятия и определения теории электромагнитного поля 4 4 13 21 Лабораторный практикум № п/п № раздела дисциплины Наименование лабораторных работ Трудоемкость (час.) 1 1 Исследование линейной электрической цепи постоянного тока 4 2 1 Последовательная цепь переменного тока 4 3 1 Трехфазные нагрузочные цепи 4 4 1 Трехфазная электрическая цепь с несимметричными приемниками 3 5 2 Испытание однофазного трансформатора 4 6 1 Анализ линейной электрической цепи при периодическом несинусоидальном токе 4 7 3 Определение параметров активного линейного четырехполюсника 3 8 4 Переходные процессы в линейной электрической цепи первого порядка 4 9 4 Переходные процессы в линейной электрической цепи второго порядка 4 10 5 Электромагнитное поле в ферромагнитной среде 3 Практические занятия (семинары) № п/п № раздела дисциплины Тематика практических занятий (семинаров) Трудоемкость (час) 1 1 Расчет электрических цепей постоянного тока 2 2 1 Расчет простейших электрических цепей однофазного синусоидального тока 2 3 1 Расчет сложных электрических цепей однофазного синусоидального тока 4 4 1 Расчет трехфазных электрических цепей 3 5 1 Расчет электрических цепей периодического несинусоидального тока 4 6 1 Расчет нелинейных электрических цепей 2 7 2 Расчет простейших магнитных цепей 2 Примерная тематика курсовых проектов (работ) Курсовые проекты и работы не предусматриваются. 9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература 1. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники ч.1, М-Л, Энергия, 1966. 2. Теоретические основы электротехники под ред. Поливанова К.М., ч. 1-3, М-Л, Энергия, 1965. 3. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники, т.2, Энергия, 1967. 3. Говорков В.А. Электрические и магнитные поля, Энергия, 1968. 4. Поливанов К.М. Задачник по теоретическим основам электротехники, Энергия, 1966. 5. Мурзин Ю.М., Волков Ю.И. Электротехника: Учебное пособие.- СПб.: Питер, 2007.-443 с.: ил. 6. Волынский Б.А., Зейн Е.Н., Шатерников В.Е. Электротехника. М, Энергоатомиздат, 1987, 526 С. 6. Сборник задач по электротехнике и основам электроники. Под ред. В.Е.Герасимова. М., Высшая школа. 1986, 288 С. б) дополнительная литература 1. Котов В.Л., Разумов В.А., Фролов А.Н., Шмуклер М.В. Электротехника и электроника. Сборник лабораторных работ, Иваново 2002. 2. Котов В.Л., Бурков В.М., Фролов А.Н., Донцов М.Г., Шмуклер М.В. Электротехника и электроника. Сборник задач по электротехнике, Иваново 2007. 3. Методические указания по выполнению домашних расчетных заданий по электротехнике, составители В.Л.Котов, М.Г. Донцов, В.М.Бурков, А.Н.Фролов, Иваново 2010. в) Программное обеспечение: программа схемотехнического моделирования «Electronics Workbench»; программы для расчета систем линейных уравнений «Exel» и «Mathcad». Материально-техническое обеспечение дисциплины Лабораторный практикум выполняется фронтальным методом на двенадцати универсальных лабораторных стендах ЛСОЭ-4, оснащенных измерительными приборами электромеханической группы класса 0,5, выносными мультиметрами В7-22А, электронными осциллографами С1-68, короткозамкнутыми асинхронными двигателями серии 4А. Для выполнения РГР и схемотехнического моделирования лаборатория оснащена шестью персональными компьютерами, один из которых имеет выход в интернет. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины Содержание дисциплины разделяется на 11 модулей.

Похожие:

	Рабочая программа по дисциплине «Теоретические основы электротехники» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Рабочая программа по дисциплине «Теоретические основы электротехники» Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	Рабочая программа по дисциплине сд. Ф. 9 Теоретические основы электротехники Омский институт водного транспорта (филиал) фбоу впо «Новосибирская государственная академия водного транспорта»		Рабочая программа дисциплины «Основы электротехники» «Основы электротехники» составлена на основе требований фгос нпо по профессии 151903. 02 Слесарь. В содержание учебной программы...
	Рабочая программа учебной дисциплинЫ «Теоретические основы электротехники» «Метрология», «Основы электротехнологий», «Электрический привод», «Электротехническое и конструкционное материаловеденье», «Общая...		Рабочая программа дисциплины «Теоретические основы электротехники»... Одобрена на заседании методической комиссии института управления, автоматизации и телекоммуникаций
	Экзаменационные вопросы по курсу «Теоретические основы электротехники» (I часть) Москва, ул. Кедрова, д. 8, корп. 2 тел.: +7 (495) 648-62-26, 8-800-700-33-04 (доб. 4869)		Рабочая программа по дисциплине «Физические основы электротехники и электроники» Рабочая программа составлена на основании рабочего учебного плана по фгос утвержденного ученым советом юргту(нпи) приказом №4 от...
	Программа дисциплины "Электромеханические устройства и системы" для подготовки инженеров Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных студентами из курсов: физика, математический анализ, теоретические основы электротехники,...		Рабочая программа учебной дисциплины теоретические основы автоматизированного управления Для изучения дисциплины «Теоретические основы автоматизированного управления» студентам необходимо обладать знаниями, умениями и...
	Рефератов по дисциплине «Теоретические основы квалификации преступлений» Примерная тематика рефератов по дисциплине «Теоретические основы квалификации преступлений»		Р г а н и з а ц и я р а б от «Теоретические основы электротехники» с использованием реального оборудования. Возможно также проведение работ на компьютере с использованием...
	Программа вступительных испытаний Тема Теоретические основы растениеводства Теоретическое обоснование диапазона оптимальной влагообеспеченности полевых культур. Биологические основы разработки системы удобрений....		Аннотации основной профессиональной образовательной программы для... Аннотация к рабочей программе дисциплины оп. 02. «Основы электротехники и микроэлектроники»
	Рабочая учебная программа по дисциплине «Теоретические основы финансового... Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Рабочая программа дисциплины «Основы электротехники» Минобрнауки России от 20. 10. 2010 №12-696) по профессии 150709. 02 Сварщик (электросварочные и газосварочные работы)