2.1. Перечень разделов дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения электротехники и электроники по укрупненным группам направлений подготовки:
150000.62, 160000.62, 200000.62, 201000.62, 210000.62, 220000.62, 221000,62,
222000.62, 230000.62, 280000.62
Математика: разделы: “Векторный анализ”. "Теория функций комплексного переменного", "Дифференциальное и интегральное исчисление";
Физика: раздел "Электричество и магнетизм";
Информатика: разделы: Вычислительные методы решения: систем линейных уравнений с вещественными и комплексными коэффициентами; дифференциальных уравнений 1-го и 2-го порядков; операций с матрицами; простейшие навыки работы на компьютере и в сети Интернет.
2.2. Минимальные требования к «входным» знаниям, необходимым для успешного усвоении данной дисциплины:
Удовлетворительное усвоение программ по указанных выше разделам математики, физики и информатики.
2.3. Дисциплины, для которых освоение данной дисциплины необходимо как предшествующее:
Автоматизация производственных процессов (укрупленные группы направлений 150000, 160000, 201000, 221000), Основы автоматического управления (направление 200100), Схемотехника электронных устройств (укруплённые группы направлений 200000, 210000, 230000); Основы конструирования электронных устройств (укруплённая группа направления 210000), ЭВМ и периферийные устройства (укрупненные группы направлений 21000 и 230000).
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Изучение дисциплины "Электротехника и электроника" направлено на формирование у студентов профессиональных компетенций, обладание которыми может быть выявлено на основе проявления студентами способностей:
· овладения методологическими знаниями и умениями, позволяющими использовать присущие современной электротехнике и электронике методы научного познания, основанные на компьютерном моделировании и вычислительном эксперименте;
|
· овладения умениями, позволяющими адаптироваться в быстро изменяющихся условиях технологически развитого информационного общества, гармонично взаимодействовать с электронной информационной средой и быть в информационном обществе социально значимыми;
· владения методами решения задач анализа и построения характеристик электрических и электронных цепей и устройств;
· выбирать средства измерений в соответствии с требуемой точностью и условиями эксплуатации;
· выбирать методы исследования, планировать и проводить необходимые эксперименты, интерпретировать результаты и делать выводы.
· иметь навыки математического моделирования процессов и объектов на базе стандартных пакетов исследований;
· сопрягать аппаратные и программные средства в составе информационных и автоматизированных систем;
В результате освоения дисциплины "Электротехника и электроника" студент должен:
3.1. Знать:
· основные понятия, представления, законы электротехники и электроники и границы их применимости;
· математические модели объектов электротехники и электроники, возникающие в них электромагнитные процессы и результаты их анализа;
· методы анализа электрических, магнитных и электронных цепей;
· принципы функционирования, свойства, области применения и потенциальные возможности основных электротехнических устройств (машин и аппаратов), электронных приборов и узлов, электроизмерительных приборов.
|
3. 2. Уметь:
· описывать и объяснять электромагнитные процессы в электрических цепях и устройствах;
· строить их модели, решать несложные задачи;
· читать электрические схемы электротехнических и электронных устройств;
· составлять простые электрические схемы цепей;
· экспериментальным способом и на основе паспортных (каталожных) данных определять параметры и характеристики типовых электротехнических и электронных устройств;
· грамотно выбирать и применять в своей работе электронные приборы и узлы, электротехнические и электронные устройства и аппараты.
3.3. Владеть:
· навыками планирования и практического выполнения действий, составляющих указанные умения в отведенное на выполнение контрольного задания время, самоанализа результатов, в частности, навыков моделирования объектов и электромагнитных процессов с использованием современных вычислительных средств.
4. Структура и содержание дисциплины "Электротехника и электроника"
Лекции
№ п/п | Наименование раздела дисциплины (модуля) | Содержание раздела по темам (часы лекций) | Трудоемкость, часы |
1. | Электрические и магнитные цепи | 1.1. Основные определения и методы расчета линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока (3 час) (основные определения, элементы и топологические параметры цепей; законы Ома и Кирхгофа; анализ цепей с одним источником энергии; мощность, баланс мощностей; расчёт нелинейных цепей) 1.2. Анализ и расчёт цепей переменного тока (5 час) (способы представления и параметры синусоидальных величин; анализ цепей с резистивными, индуктивными и ёмкостными элементами методом векторных диаграмм; фазовые соотношения между напряжениями и токами; активная, реактивная и полная мощность; коэффициент мощности; основы комплексного метода расчёта цепей; частотные свойства цепи, резонансные явления; понятие четырехполюсника; трехфазные цепи) 1.3. Переходные процессы в электрических цепях (2 часа) (причины возникновения, правила коммутации, переходные процессы в цепях первого порядка; демонстрация переходных процесов в цепях второго порядка) 1.3. Анализ и расчёт магнитных цепей (2 час) (основные законы и классификация цепей; анализ цепей постоянного магнитного потока с одной магнитодвижущей силой; свойства ферромагнетиков; магнитные цепи с переменными магнитными потоками) | |
2. | Электромагнитные устройства, трансформаторы и электрические машины | 2.1. Электромагнитные аппараты (демонстрация) (0,5 час) (принцип работы; параметры; контакторы, пускатели, выключатели; реле) 2.2. Трансформаторы (3,5 час) (назначение, классификация, принцип работы; однофазный трансформатор: коэффициент трансформации, трансформаторная ЭДС; опыты холостого хода и короткого замыкания; внешние характеристики; трехфазный трансформатор; автотрансформатор; измерительные трансформаторы напряжения и тока) 2.3. Асинхронные двигатели (3 час) (назначение, классификация, принцип работы; статор и роторы; скольжение; частота вращения ротора; электромагнитный вращающий момент; механическая и рабочие характеристики; пусковой реостат и его назначение; регулирование частоты вращения двигателей с короткозамкнутым и фазным роторами). 2.4. Синхронные машины (2 час) (назначение, классификация, принцип работы; электрическая схема замещения синхронной машины; ЭДС трёхфазного генератора; внешняя и регулировочная характеристики генератора; синхронный двигатель, частота вращения ротора; вращающий момент и угловая характеристика; синхронный компенсатор реактивной мощности) 2.5. Машины постоянного тока (3 час) (назначение, классификация, принцип работы; индуктор и якорь; схемы возбуждения и характеристики генераторов; двигатели постоянного тока (ДПТ), их вращающие моменты, механические и рабочие характеристики; принципы регулирования частоты вращении ДПТ) | |
3. | Основы аналоговой электроники | 3.1.Элементная база электронных устройств (3 час) (свойства р-п перехода; полупроводниковые диоды; биполярный транзистор (схемы включения и h -параметры); типы полевых транзисторов; тиристор; режимы работы (усилительный, ключевой); интегральные микросхемы) Тема 3.2.Источники вторичного электропитания (3 час) (схемы полупроводниковых выпрямителей (однофазные и трехфазные); сглаживающие фильтры. коэффициенты пульсации и сглаживания; стабилизаторы напряжения и тока; управляемый выпрямитель; внешние характеристики выпрямителей) Тема 3.3.Усилители электрических сигналов (4 час) (классификация усилителей (постоянногшо и переменного тока); структурные схемы; обратные связи в усилителях; параметры и характеристики усилителей; схема на биполярном транзисторе с общим эмиттером; эмиттерный (истоковый) повторитель; дифференциальный усилитель; операционный усилитель) Тема 3.4.Импульсные устройства (2 час) (структурные схемы импульсных устройств; режимы усиления мощности; транзисторный ключ; формирователи импульсов; ограничители уровня; компараторы; принципы построения автогенераторов; реализация LC- и RC -генераторов; демонстрация схем и выходных сигналов генераторов импульсов прямоугольной, треугольной и пилообразной форм) | |
Основы цифровой электроники и оптоэлектронные приборы | Тема 4.1.Логические основы цифровых устройств (3 час) (основные логические операции и таблицы истинности; элементы ИЛИ-НЕ и И-НЕ; реализация сложных логических функций; минимизация логических функций; запись логических функций в универсальных базисах; интегральные схемы, базовые матричные кристаллы и ПЛИС) Тема 4.2.Цифровые комбинационные устройства (2 час) (шифратор и дешифратор; мультиплексор и демультиплексор; цифровой компаратор; полусумматор и сумматор; арифметико-логическое устройство) Тема 4.3.Цифровые последовательностные устройства (3 час) (обобщённая структурная схема последовательностного устройства; триггеры RS - T -, D - и JK -типа; двоичный счётчик; десятичный счётчик; универсальный регистр; схемы элементов памяти; запоминающие устройства) Тема 4.4.Цифроаналоговые (ЦАП) и аналого-цифровые преобразователи (АЦП) (2 час) (дискретизация по времени, квантование по уровню и кодирование аналогового сигнала; классификация ЦАП и АЦП; резистивные матрицы: R -2 R и с весовыми коэффициентами; разрядность и разрешающая способность ЦАП; схема АЦП последовательного счёта) Тема 4.5.Оптоэлектронные приборы и индикаторные устройства (2 час) (светодиод и фотодиод: оптопары: фоторезистор, фотодиод, фототранзистор, фототиристор; сегментный диодный дисплей и линейные шкалы; столбиковый индикатор; логический пробник) | ||
Итого |
Лабораторный практикум
|
№ п/п | Наименование раздела дисциплины (модуля) | Наименование лабораторных работ | Трудоемкость (часы) |
Электрические и магнитные цепи | 1. Электрические цепи переменного тока 2. Резонансы в колебательных контурах 3. Трёхфазные цепи | ||
Электромагнитные устройства, трансформаторы и электрические машины | 4. Однофазный трансформатор. 5. Асинхронный двигатель 6 Двигатель постоянного тока или. Генератор постоянного тока | ||
Основы аналоговой электроники | 7. Однофазные выпрямители 8. Преобразование сигналов на операционном усилителе (инвертирующий и неинвертирующий усилители, интегратор, огранчитель уровня). 9. Аналоговый компаратор и генератор на операционных усилителях. | ||
Основы цифровой электроники и оптоэлектронные приборы | 10. Преобразователи кодов. 11. Триггеры 12 Цифроаналоговый и аналого-цифровой преобразователи. | ||
Итого |
Практические занятия