Выдержка требований к дисциплине из государственного образовательного стандарта

Скачать 0.93 Mb.

Название	Выдержка требований к дисциплине из государственного образовательного стандарта
страница	5/7
Дата публикации	28.02.2016
Размер	0.93 Mb.
Тип	Документы

100-bal.ru > Физика > Документы

1 2 3 4 5 6 7

Задача 6. Ответить на вопрос, приведенный в таблице 6

Таблица 6 – Вопросы к заданию 6

Вариант	Содержание вопроса
1	Объяснить устройство полупроводниковых триодов – транзисторов, назначение электродов, принцип работы и применение.
2	Начертить мостовую схему двухполупериодного выпрямителя с выведенной средней точкой и объяснить принцип ее работы. Изобразить графики напряжений.
3	Начертить схему электронного реле времени. Объяснить принцип ее работы.
4	Начертить схему и объяснить принцип работы усилителя на транзисторе по схеме с общим эмиттером.
5	Привести классификацию фотоэлектронных приборов, объяснить смысл внешнего и внутреннего фотоэффекта.
6	Начертить схему фотореле с фотоэлементом с питанием от источника постоянного тока. Объяснить принцип работы, указать область его применения.
7	Объяснить смысл электронной и дырочной электропроводимости полупроводников. Рассказать о влиянии примесей на их проводимость. Объяснить физический смысл электронно-дырочного перехода полупроводников и его одностороннюю проводимость.
8	Объяснить назначение и указать типы фильтров в схемах выпрямителей переменного тока. Привести графики выпрямленного напряжения с фильтрами и без них.
9	Начертить схему электронного генератора типа «LC» на транзисторе, объяснить принцип работы генератора, указать назначение элементов.
10	Начертить схему и объяснить принцип работы двухполупериодного мостового выпрямителя. Изобразить графики напряжений.
11	Объяснить устройство фотоэлемента с внутренним фотоэффектом (фоторезистора) и принцип его работы. Указать область применения.
12	Начертить схему симметричного мультивибратора на транзисторах и объяснить его работу.
13	Объяснить устройство полупроводниковых диодов и принцип выпрямления переменного тока.
14	Описать устройство фотоэлементов с внешним фотоэффектом, принцип работы, область применения.
15	Начертить схему фотореле на фоторезисторах. Объяснить принцип работы и указать область применения.
16	Начертить схему и объяснить принцип работы усилителя на транзисторе по схеме с общей базой.
17	Изобразить структурную схему выпрямителей переменного тока, их назначение. Рассказать о составных частях схемы выпрямителя.
18	Начертить схему фотоэлектронного реле с питанием переменным током. Объяснить принцип работы фотореле. Указать область его применения.
19	Начертить схему и объяснить принцип работы однополупериодного выпрямителя. Изобразить графики напряжений.
20	Объяснить устройство, принцип действия и схему включения тиристора.
21	Привести краткую классификацию интегральных схем микроэлектроники. Каково их применение в электронных приборах?
22	Объяснить устройство точечных и плоскостных диодов, транзисторов, их применение.
23	Начертить схему трехфазного выпрямителя и объяснить принцип ее работы. Изобразить графики напряжений.
24	Объяснить устройство пленочных интегральных схем микроэлектроники, каковы их преимущества?

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

Большекаменский институт экономики и технологий (филиал) ГОУ ВПО

«Дальневосточный государственный технический университет

(ДВПИ имени В.В. Куйбышева)»

КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

по дисциплине «Электротехника и электроника»

180100.62 Кораблестроение и океанотехника

г. Большой Камень

Методические указания к теме 1.1

Изучение данной темы следует начинать с определения условий возникновения и поддержания электрического тока. Важно четко усвоить определение таких величин, как электрический ток, электродвижущая сила, напряжение, сопротивление, проводимость, электрическая работа и мощность. Нужно хорошо представлять себе физическую сущность каждого параметра, возможность его количественного определения, его взаимосвязь с другими параметрами и единицы измерения перечисленных электрических величин. Например, ЭДС есть мера работы сторонних сил по разделению электрических зарядов. Направление ЭДС и направление тока, ею созданного, следует считать от плюса источника — через внешнюю цепь — к минусу источника. Часто студенты опускают очень важное условие — через внешнюю цепь, и тогда определение становится нечетким, что приводит к ошибкам. Следует уяснить роль источника ЭДС в режимах генератора и потребителя и соотношение между ЭДС и напряжением в том и другом случаях. Потребитель электрической энергии легко отличить от источника по направлению тока. В потребителе ток идет от плюса к минусу, а в источнике — от минуса к плюсу. Необходимо обратить внимание на использование закона Ома для решения задач. Часто формулу, характеризующую этот закон, запоминают только как математическую дробь I=U/R и считают, что любое напряжение, деленное на любое сопротивление, определяет ток. В действительности ток на участке цепи равен отношению напряжения на этом участке к электрическому сопротивлению этого же участка.

Важным является вопрос о режимах работы электрической цепи. Следует знать, как получается и где применяется режим согласованной нагрузки и режим максимального кпд.

При изучении вопроса об электрическом потенциале цепи следует понять, что потенциал какой-либо точки цепи — величина условная и зависит от того, какая точка принята за точку нулевого потенциала. Напряжение же, являющееся разностью потенциалов соответствующих точек, — величина вполне определенная, не зависящая от выбора точки нулевого потенциала. Во всех случаях режим цепи зависит не от величины потенциала, а от напряжения. Важно научиться строить потенциальные диаграммы и правильно ими пользоваться. Например, определить при помощи потенциальной диаграммы напряжение между различными точками цепи, направление и величину тока.

Методические указания к теме 1.2

Перед изучением данной темы необходимо повторить решение систем алгебраических уравнений. Надо иметь в виду, что все элементы цепей разделяются на активные и пассивные. Следует обратить внимание на эквивалентные схемы замещения источников энергии. Чаще всего реальный источник заменяется последовательным соединением идеального источника ЭДС и внутреннего сопротивления. Такая схема называется источником напряжения. Иногда полезно применить другую схему, состоящую из сопротивления, параллельно которому включен источник тока. Такая схема называется источником тока. Обе схемы замещения эквивалентны для внешних участков цепи и не эквивалентны в отношении мощности потерь внутри источника, поэтому они применяются только для расчета участков цепи, находящихся вне источников.

После твердого усвоения основных понятий и законов для цепей постоянного тока можно перейти к их расчету. Расчет электрической цепи сводится к нахождению в ней тока, напряжений на отдельных участках цепи, мощностей, вырабатываемых генераторами и потребляемых нагрузками. Нужно помнить, что цепи с одним источником удобнее рассчитывать, используя закон Ома, путем постепенного «свертывания» схемы. При этом нужно знать, что главным свойством последовательного соединения является равенство токов в элементах, включенных в одну неразветвленную цепь, а параллельного соединения — равенство напряжений на элементах, включенных между двумя узлами. Изучая расчет простых цепей, следует запомнить формулы для определения эквивалентного сопротивления при последовательном и параллельном соединении и уметь применять их для преобразования цепей.

Законы Кирхгофа позволяют рассчитать любую сложную линейную цепь. Поэтому очень важно научиться решать задачи по законам Кирхгофа. Следует четко уяснить, что первый закон Кирхгофа относится к узловой точке цепи, а второй — к замкнутому контуру. Необходимо обратить внимание на правила составления уравнений по законам Кирхгофа и порядок составления независимых уравнений. Только после твердого усвоения расчета цепей по законам Кирхгофа можно переходить к другим методам расчета. Нужно усвоить преимущества и недостатки каждого метода расчета цепей и решить несколько задач для каждого метода, указанного в программе.

Методические указания к темам 2.1, 2.2

При изучении вопросов данной темы особое внимание следует уделить изучению физической сущности рассматриваемых процессов. Необходимо усвоить понятия магнитного потока, магнитной индукции, напряженности магнитного поля, магнитной проницаемости и единицы их измерения.

Следует обратить внимание на классификацию веществ по степени их реагирования на внешнее магнитное поле (парамагнетики, ферромагнетики и диамагнетики). Особое внимание нужно уделить ферромагнетикам, широко применяемым в магнитных цепях для проведения магнитного потока. Смысл применения ферромагнитных материалов станет понятнее, если задуматься над тем, как добиться создания в каком-либо аппарате большого магнитного потока и большой магнитной индукции, необходимых для работы электрических машин и приборов. Если бы не было ферромагнитных материалов, все приборы и электрические машины имели бы очень большие размеры и вес.

При изучении кривых намагничивания ферромагнетиков нужно учитывать, что зависимость В=f(Н) является нелинейной. Магнитная проницаемость вещества  есть величина непостоянная, поэтому индуктивность катушки с ферромагнитным сердечником также непостоянная величина.

Необходимо обратить внимание на изучение закона полного тока, который при расчете магнитных цепей играет роль второго закона Кирхгофа. Этот закон справедлив для любой среды и для любого замкнутого контура. Рекомендуется при расчете магнитных цепей замкнутый контур совмещать с магнитной линией, так как в этом случае полная напряженность поля будет направлена по касательной и форма закона полного тока примет более простой вид.

Методические указания к теме 3.1.

В этой теме приводятся основные понятия и определения, относящиеся к переменному току. Особое внимание следует уделить основным определениям синусоидальных величин: мгновенному и амплитудному значению, фазе, начальной фазе, сдвигу фаз, периоду, частоте, угловой частоте.

Необходимо обратить внимание на смысл принимаемого за положительное направления переменного тока. Надо иметь в виду, что мгновенные значения синусоидальных величин меняют свое направление через каждую половину периода. Одно из них принимается за положительное и указывается на схемах стрелками. Отрицательные значения величин направлены против стрелок.

Необходимо уметь графически изображать синусоидальные величины с помощью синусоид и векторов. При этом нужно обратить внимание на то, что синусоидальные функции могут строиться либо в зависимости от времени t, либо в зависимости от фазовых углов ωt. Синусоида i= i_m· sin (ωt + ψ) сдвинута вдоль оси t относительно начала координат: влево на угол ψ ( сторону опережения) при ψ>0 и вправо на угол ψ (в сторону отставания) при ψ<0. Векторное изображение синусоидальных величин позволяет упростить расчеты, так как с помощью векторов легко находят сумму и разность синусоидальных величин. Смыслом этого изображения является то, что проекция этого вектора на ось мгновенных величин дает мгновенное значение синусоидальной функции.

Следует усвоить понятие действующего значения синусоидального тока и напряжения. Нужно учесть, что приборы измеряют обычно действующее значение переменного тока или напряжения. Векторные диаграммы обычно строятся для действующих значений синусоидальных величин, которые пропорциональны амплитудным значениям. Необходимо уметь подсчитывать среднее значение синусоидальной величины за половину периода.

Методические указания к темам 3.2, 3.3, 3.4

Цепи переменного тока, в отличие от цепей постоянного тока, кроме активных сопротивлений содержат еще и реактивные. Очень важно понять физические процессы, протекающие в цепях переменного тока, и их расчет.

Сначала необходимо изучить цепи переменного тока с отдельными элементами, а затем приступать к изучению последовательного и параллельного соединения всех видов сопротивлений. Следует обратить внимание на то, что в цепи синусоидального тока с катушкой индуктивности или конденсатором закон Ома применяется только для амплитудных и действующих значений напряжения и тока. Сопротивления X_L=ωL и X_C=1/ωC являются расчетными величинами. По физическому смыслу X_L учитывает действие ЭДС самоиндукции, X_C — действие электрического поля конденсатора.

При расчете цепей обязательно надо пользоваться векторными диаграммами. Векторную диаграмму для неразветвленной цепи начинают строить с вектора тока, одинакового для всей цепи, а диаграмму для параллельного соединения — с вектора напряжения, одинакового для всех ветвей. Нужно знать, как строятся треугольники сопротивлений, напряжений и мощностей.

Особое внимание следует обратить на изучение резонансных явлений. Резонансы напряжений и токов необходимо изучить самым подробным образом. Важно уяснить сущность физических процессов, происходящих в цепях при резонансе напряжений и токов. Необходимо твердо знать, при каких условиях могут возникнуть резонансы, какие соотношения характерны для этих явлений и где они применяются. Нужно уметь строить частотные характеристики и векторные диаграммы контуров. Приступая к изучению расчета цепей символическим методом, необходимо предварительно повторить из курса математики комплексные числа и действия над ними: алгебраическую, показательную и тригонометрическую формы записи комплексного числа и переход от одной формы к другой; понятие сопряженного комплекса; сложение, вычитание, умножение и деление комплексов.

Следует понять, что решение сложных цепей переменного тока без символического метода связано, в общем случае, со сложными графическими построениями, которые имеют ограниченную точность. Применение же к этим задачам символического метода позволяет решать их аналитически с любой желаемой степенью точности. Все выводы и законы, относящиеся к цепям постоянного тока, справедливы и для цепей переменного тока при использовании символического метода.

Методические указания к темам 3.5

В самом начале изучения темы 3.5 необходимо усвоить принцип получения трехфазного тока и основные соотношения между фазными и линейными токами, а также между фазными и линейными напряжениями для соединения в звезду и треугольник. Далее необходимо понять, почему системы трехфазного тока получили наибольшее распространение по сравнению с другими системами.

Необходимо обратить внимание на обозначения концов фаз генератора и нагрузки, на обозначения фазовых и линейных напряжений и токов при соединении фаз в звезду и треугольник.

Особое внимание следует обратить на изучение четырехпроводной системы. Необходимо рассмотреть случаи обрыва нейтрального провода и смещения нейтрали при несимметричной нагрузке, обрыва линейного провода и короткого замыкания одной из фаз при симметричной нагрузке. Рассмотреть мощности трехфазного тока и получение вращающегося магнитного поля.

Методические указания к разделу 4

Изучение раздела следует начать с классификации электроизмерительных приборов. Необходимо запомнить условные обозначения систем приборов в зависимости от рода измеряемых ими величин, а также значения условных знаков, наносимых на шкалы приборов. Обратить внимание на точность и чувствительность приборов.

Следует хорошо усвоить принцип действия, устройство, достоинства, недостатки и область применения электроизмерительных приборов всех систем. При рассмотрении вопроса о расширении пределов измерения следует четко уяснить назначение шунтов, добавочных сопротивлений и их расчет, а также устройство, применение и виды погрешностей измерительных трансформаторов токаи напряжения.

При изучении методов измерения сопротивлений следует учесть, что знание методов и способов измерения необходимо не только для определения величины сопротивления, но и для установления неисправностей и электрических схемах. Выбор метода измерения зависит от величины измеряемого сопротивления и требуемой точности. Нужно внимательно рассмотреть устройство, принцип действия и применение омметра, комбинированного прибора и мегомметра.

Методические указания к теме 5.1

Наиболее важным при изучении полупроводниковых приборов является выявление сущности явлений, происходящих в так называемом р-п переходе, который возникает на границе двух областей, обладающих различной

проводимостью. В процессе изучения физической сущности р-n перехода следует обратить внимание на такие явления:

Диффузия электронов и дырок из области с n - проводимостью в область с р - проводимостью и наоборот вызывается более высокой концентрацией их в этих областях.
В результате диффузии происходит частичная компенсация зарядов в приграничной области, что приводит к обеднению этой области носителями зарядов и к увеличению сопротивления р-n перехода. По этой причине его называют « запирающим слоем».
В результате диффузии в приграничной области образуется электрическое поле, источником которого являются объемные заряды противоположного знака для данной области. Это поле препятствует дальнейшей диффузии зарядов, что дало основание называть его «потенциальным барьером» Внешнее электрическое поле уменьшает или увеличивает потенциальный барьер в зависимости от способа подключения источника напряжения.

У полупроводниковых диодов и транзисторов главным элементом является р-n переход, который, как известно, обладает вентильными свойствами. А они в значительной степени зависят от различных факторов, оказывающих влияние порознь или в совокупности. Такими являются температура, частота сигнала, геометрические размеры, внешние поля и т.п.

При изучении транзисторов следует обратить внимание на важную классификационную особенность, принципиально разделяющую их: они делятся на биполярные и униполярные. У первых носителями тока являются два вида зарядов, у вторых только один. Представителями униполярных транзисторов являются полевые (канальные) транзисторы.
Методические указания к теме 5.2

Получение постоянного напряжения из переменного за счет его выпрямления имеет ряд преимуществ перед источниками постоянного напряжения. По времени протекания тока в нагрузке схемы выпрямления делятся на:

однополупериодные;
двухполупериодные.

В зависимости от направления тока во вторичной обмотке трансформатора схемы бывают:

однотактные — если ток по обмотке или ее части не меняет своего направления;
двухтактными - если ток меняет направление через каждую половину периода.

При изучении фильтров следует обратить внимание на три важных момента:

назначение индуктивной катушки с железом (дросселя) и конденсатора как отдельных элементов фильтра, обладающих реактивным сопротивлением;
способ включения реактивных элементов относительно нагрузки (последовательно или параллельно);
от чего зависит основной параметр фильтра - коэффициент сглаживания.

Важное место среди различных электронных устройств занимают усилители - напряжения, тока, мощности и т.п. Наибольшую трудность при изучении усилителей вызывает выяснение сущности усиления поступающего сигнала. Распространенной ошибкой в понимании сущности усиления является представление об усилении входного сигнала, как о каких - то манипуляциях с входным сигналом, в результате чего выходной сигнал появляется из того же «материала», что был подан на вход усилителя. Обязательным, напротив, является требование, чтобы, выходной сигнал был бы только «похож» на входной, независимо от способа получения сигнала на входе. Это удается решить за счет использования свойств отдельных элементов усилителя. У транзисторных усилителей управление мощностью источника на выходе обеспечивается сильным влиянием тока базы на ток коллектора. В свою очередь ток базы в значительной степени зависит от состояния эмитерного р-n перехода (или, точнее говоря, его проводимости). Следовательно, воздействуя на этот переход, можно получить усиленный сигнал с помощью транзисторной схемы. Таким образом, можно сделать вывод, что процесс усиления - это есть процесс управление сигналом малой мощности значительной мощностью источника, создающего ток в выходной цепи.

10.2 Контрольные тесты для определения минимального уровня освоения программы

Вариант 1

Вопросы	Ответы
1. Является ли движение электрона вокруг ядра электрическим током?	является; не является.
2. По круглому проводнику диаметром d = 5 мм проходит ток I = 59 А. Определить плотность тока.	5 А/мм²; 3 А/мм²; 4 А/мм².
3. Как нужно соединить четыре резистора по 20 Ом каждый, чтобы их эквивалентное сопротивление составило 20 Ом? Начертите схему.	последовательно; параллельно; смешанно.
4. Какая формула первого закона Кирхгофа справедлива для узла А? I₁ I₂ I₃ A I₄ I₅	I₁ + I₂ + I₃ + I₄ + I₅ = 0; I₁ - I₂ + I₃ - I₄ + I₅ = 0; I₁ - I₂ - I₃ + I₄ + I₅ = 0.
5. Какое значение показывает амперметр в цепи переменного тока?	мгновенное; амплитудное; действующее.
6. К цепи с активным сопротивлением R = 10 Ом подведено синусоидальное напряжение с амплитудой U_m = 141 В. определить активную мощность P.	1500 Вт; 500 Вт; 2000 Вт; 1000 Вт.
7. В электрической цепи с последовательно включенными активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью наблюдается резонанс. Как он называется?	резонанс токов; резонанс напряжений; резонанс мощностей.
8. Какое напряжение покажет вольтметр, включенный в трехфазную цепь между началом и концом одной и той же фазы?	фазное; линейное.
9.Магнитное поле трехфазного тока частотой 50 Гц вращается с частотой 3000 об/мин. Сколько полюсов имеет поле?	2; 3; 6.
10.Какие диоды применяют для выпрямления переменного тока?	плоскостные; точечные; те и другие.