Управление образования и науки Тамбовской области

Тамбовское областное государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Тамбовский политехнический техникум им. М.С.Солнцева»

ПРОГРАММа УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»

для специальности 23.02.01 «Организация перевозок и управление на транспорте (по видам) (на железнодорожном транспорте)»

Тамбов 2015 г.

Рабочая программа учебной дисциплины «Электротехника и электроника» разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальностям среднего профессионального образования (далее - СПО) для специальности 23.02.01 «Организация перевозок и управление на транспорте (по видам) (на железнодорожном транспорте)».

Организация-разработчик: Тамбовское областное государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Тамбовский политехнический техникум им. М.С. Солнцева»

Разработчик:

Косов Александр Владимирович - преподаватель спецдисциплин первой категории ТОГБОУ СПО «Тамбовский политехнический техникум им. М.С. Солнцева»

СОДЕРЖАНИЕ

1. Паспорт рабочей программы учебной дисциплины

2. Структура и содержание учебной дисциплины

3. Условия реализации рабочей программы учебной дисциплины

4. Контроль и оценка результатов освоения учебной дисциплины

1. паспорт рабочей ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»

1.1. Область применения программы

Рабочая программа учебной дисциплины является частью основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности СПО 23.02.01 «Организация перевозок и управление на транспорте (по видам) (на железнодорожном транспорте)»

1.2. Место дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: дисциплина входит в профессиональный цикл, является общепрофессиональной дисциплиной

1.3. Цели и задачи дисциплины - требования к результатам освоения дисциплины:

В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь:

• производить расчет параметров электрических цепей;

• собирать электрические схемы и проверять их работу;

• читать и собирать простейшие схемы с использованием полупроводниковых приборов;

• определять тип микросхем по маркировке;

В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать:

• методы преобразования электрической энергии, сущность физических процессов, происходящих в электрических и магнитных цепях;

• порядок расчета их параметров;

• преобразование переменного тока в постоянный;

• усиление и генерирование электрических сигналов.

1.4. Рекомендуемое количество часов на освоение программы дисциплины:

максимальной учебной нагрузки обучающегося 117 часов, в том числе:

обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 78 часов;

самостоятельной работы обучающегося 39 часов.

2. СТРУКТУРА И ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА»

2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы

2.2. Примерный тематический план и содержание учебной дисциплины «Электротехника и электроника»

Наименование разделов

и тем

Содержание учебного материала, лабораторные и практические работы, самостоятельная работа обучающихся, курсовая работ (проект)

Объем часов

Уровень освоения

1

2

3

4

Раздел 1. Электротехника

68

Тема 1.1. Основы электростатики

Содержание учебного материала

8

1

Электрическое поле. Закон Кулона.

6

2

2

Напряженность электрического поля. Потенциал

2

3

Проводники и диэлектрики.

2

4

Электрическая емкость.

2

5

Заряд и разряд конденсатора.

2

6

Устройство конденсаторов. Соединение конденсаторов.

2

Самостоятельная работа обучающихся

2

Проработка конспекта занятий, выполнение домашнего задания, решение задач и упражнений по образцу.

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

Понятие об электрическом поле. Электрические заряды. Основные характеристики электрического поля: напряженность, электрический потенциал, электрическое напряжение, единицы измерения. Диэлектрическая проводимость. Конденсаторы. Электрическая емкость конденсатора, единицы измерения. Соединение конденсаторов в батареи.

Тема 1.2. Электрические цепи постоянного тока

Содержание учебного материала

6

1

Электрическая цепь постоянного тока. Электродвижущая сила.

4

2

2

Закон Ома

2

3

Параллельное, последовательное и смешанное соединение резисторов

2

4

Законы Кирхгофа

2

Самостоятельная работа обучающихся

2

Проработка конспекта занятий, выполнение домашнего задания, решение задач и упражнений по образцу.

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

Электрический ток: направление, сила, плотность тока, единицы измерения. Закон Ома для участка цепи без ЭДС. Сопротивление и проводимость, единицы измерения. Зависимость сопротивления от температуры. Понятие о линейных и нелинейных элементах. Основные элементы электрических цепей. Закон Ома для замкнутой цепи. Работа и мощность электрического тока, единицы измерения. Преобразование электрической энергии в тепловую. Закон Джоуля-Ленца. Последовательное соединение резисторов. Закон Ома, эквивалентное сопротивление, распределение напряжений. Параллельное соединение резисторов. Закон Ома, эквивалентное сопротивление, распределение токов. Первый закон Кирхгофа.

Тема 1.3. Магнетизм и электромагнетизм

Содержание учебного материала

3

1

Магниты и их свойства.

2

2

2

Магнитное поле электрического тока

2

3

Электромагнитная индукция.

2

4

Самоиндукция

2

5

Взаимоиндукция.

2

Самостоятельная работа обучающихся

1

Проработка конспекта занятий, выполнение домашнего задания, решение задач и упражнений по образцу.

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

Понятие магнитного поля, графическое изображение магнитных полей постоянного магнита, проводника с током, кругового тока, катушки с током. Мнемонические правила: «правого винта», «правой руки». Магнитные полюса. Характеристики магнитного поля: магнитный поток, магнитная индукция, напряженность магнитного поля, магнитная проницаемость, единицы измерения. Действие магнитного поля на проводник с током. Мнемоническое правило «левой руки». Ферромагнитные материалы. Гистерезис. Электромагнитная индукция. Закон Ленца. Движение проводника в магнитном поле. ЭДС индукции. Мнемоническое правило «правой руки». Самоиндукция, взаимоиндукция.

Индуктивность, единицы измерения

Тема 1.4. Переменный ток и цепи переменного тока

Содержание учебного материала

5

1

Переменная электродвижущая сила

4

2

2

Активное сопротивление в цепи переменного тока

2

3

Катушка индуктивности в цепи переменного тока

2

4

Емкость в цепи переменного тока

2

Самостоятельная работа обучающихся

1

Проработка конспекта занятий, выполнение домашнего задания, решение задач и упражнений по образцу.

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

Получение переменного однофазного тока, волновая и векторная диаграммы синусоидального тока. Параметры переменного синусоидального тока: мгновенное, амплитудное, действующее, среднее значения; частота, угловая частота, период, начальная фаза, сдвиг фаз. Электрическая цепь переменного тока с активным сопротивлением, векторные диаграммы напряжений и тока. Закон Ома, активное сопротивление, активная мощность, единицы измерения. Электрическая цепь переменного тока с индуктивностью, векторные диаграммы напряжений и тока. Закон Ома, индуктивное сопротивление, реактивная мощность, единицы измерения. Электрическая цепь переменного тока с емкостью, векторные диаграммы напряжений и тока. Закон Ома, емкостное сопротивление, реактивная мощность. Электрическая цепь переменного тока с последовательным соединением элементов, векторные диаграммы напряжений и тока. Закон Ома, полное сопротивление, полная мощность, коэффициент мощности, единицы измерения

Тема 1.5. Электрические цепи трехфазного переменного тока

Содержание учебного материала

3

1

Трехфазные генераторы

2

2

2

Соединение обмоток генератора

2

Самостоятельная работа обучающихся

1

Проработка конспекта занятий, выполнение домашнего задания, решение задач и упражнений по образцу.

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

Получение трехфазного тока, принцип действия простейшего трехфазного генератора. Соединение обмоток трехфазного генератора «звездой», фазные и линейные напряжения, векторные диаграммы напряжений. Соединение обмоток трехфазного генератора «треугольником», фазные и линейные напряжения, векторные диаграммы напряжений. Соединение нагрузки «звездой». Векторные диаграммы напряжений и токов. Симметричная и несимметричная нагрузки при соединении «звездой». Соотношение между фазными и линейными токами. Роль нейтрального провода при соединении нагрузки «звездой». Симметричная и несимметричная нагрузки при соединении «треугольником». Соотношение между фазными и линейными токами

Тема 1.6. Электрические измерения

Содержание учебного материала

3

1

Общие сведения об электрических приборах.

2

2

2

Виды и методы электрических измерений.

2

3

Погрешность измерений.

2

4

Основные характеристики электроизмерительных приборов.

2

5

Классификация электроизмерительных приборов.

2

Самостоятельная работа обучающихся

1

Проработка конспекта занятий, выполнение домашнего задания, решение задач и упражнений по образцу.

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

Устройство, принцип действия приборов магнитоэлектрической системы, применение. Устройство, принцип действия приборов электромагнитной системы, применение. Устройство, принцип действия приборов электродинамической и ферромагнитной систем, применение. Погрешность измерительных приборов. Условные обозначения на шкалах электроизмерительных приборов

Тема 1.7. Электрические машины

Содержание учебного материала

5

1

Назначение и классификация.

4

2

2

Конструкция электрических машин

2

3

Асинхронные машины

2

4

Синхронные машины

2

5

Однофазные двигатели и двигатели малой мощности

2

Самостоятельная работа обучающихся

1

Проработка конспекта занятий, выполнение домашнего задания, решение задач и упражнений по образцу.

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

Устройство машин постоянного тока. Принцип действия машин постоянного тока. Генераторы постоянного тока, независимое, последовательное, параллельное и смешанное возбуждение. Способы запуска электродвигателя постоянного тока и регулирование частоты вращения. Механические и рабочие характеристики двигателя постоянного тока

Устройство и основные элементы конструкции трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым и фазным ротором. Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя. Механическая и рабочая характеристики асинхронного двигателя. Условия пуска и методы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя, реверсирование. Техника безопасности при эксплуатации электродвигателей

Тема 1.8. Трансформаторы

Содержание учебного материала

3

1

Типы, назначение, устройство и принцип действия

2

2

2

Трехфазные трансформаторы..

2

3

Автотрансформаторы.

2

4

Измерительные трансформаторы

2

Самостоятельная работа обучающихся

1

Проработка конспекта занятий, выполнение домашнего задания, решение задач и упражнений по образцу.

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

Виды трансформаторов. Устройство однофазного трансформатора. Принцип действия однофазного трансформатора. Режимы холостого хода и короткого замыкания однофазного трансформатора. КПД трансформаторов.

Тема 1.9. Основы электропривода

Содержание учебного материала

3

1

Понятие об электроприводе.

2

2

2

Нагрев и охлаждение электродвигателя.

2

3

Выбор мощности двигателя электропривода

2

Самостоятельная работа обучающихся

1

Проработка конспекта занятий, выполнение домашнего задания, решение задач и упражнений по образцу.

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

Виды электроприводов (постоянного, асинхронные, синхронные и т.д.). Средства энерго- и ресурсосбережения в электроприводе. Подготовка к опросу по теме раздела

Тема 1.10. Передача и распределение электрической энергии

Содержание учебного материала

3

1

Электроэнергетические системы

2

2

2

Электрические сети, распределение электрической энергии

2

Самостоятельная работа обучающихся

1

Систематическая проработка конспектов занятий, учебных изданий, выполнение домашнего задания, решение задач и упражнений по теме. Подготовка к опросу по теме раздела

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

Условные обозначения элементов схем электроснабжения.

Схемы включения двигателей постоянного тока, назначение элементов схем.

Схемы включения трехфазных асинхронных двигателей, назначение элементов схем. Защитное заземление и зануление.

Лабораторный практикум по разделу 1 «Электротехника»

Лабораторные работы

26

1

Электроизмерительные приборы и измерения

2

2

2

Линейная и нелинейные электрические цепи постоянного тока

2

2

3

Экспериментальное определение параметров элементов цепей переменного тока

2

2

4

Электрическая цепь переменного тока с последовательным соединением элементов

2

2

5

Электрическая цепь переменного тока с параллельным соединением элементов

2

2

6

Трехфазная цепь при соединении потребителей по схеме «звезда»

2

2

7

Трехфазная цепь при соединении потребителей по схеме «звезда»

2

2

8

Нелинейная цепь переменного тока

2

2

Самостоятельная работа обучающихся

10

Подготовка отчетов по лабораторным работам, подготовка к защите лабораторных работ

Раздел 2. Электроника

49

Тема 2.1. Физические основы электроники

Содержание учебного материала

3

1

Общие сведения о полупроводниках.

2

2

2

Физические свойства полупроводников.

2

3

Контактные явления в полупроводниках.

2

4

Электрические свойства n-p-перехода

2

Самостоятельная работа обучающихся

1

Проработка конспекта занятий, выполнение домашнего задания, решение задач и упражнений по образцу.

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

История развития полупроводниковой электроники Образование электронно-дырочного перехода. Виды электронно-дырочных переходов. Свойства электронно-дырочного перехода при прямом и обратном включениях. Современные технологии получения p-n-переходов

Тема 2.2. Полупроводниковые приборы

Содержание учебного материала

5

1

Устройство, принцип работы и назначение полупроводниковых диодов

4

2

2

Устройство, принцип работы и назначение полупроводниковых транзисторов

2

3

Устройство, принцип работы и назначение полупроводниковых тиристоров.

2

4

Устройство, принцип работы и назначение фотополупроводниковых и оптронных приборов.

2

Самостоятельная работа обучающихся

1

Проработка конспекта занятий, выполнение домашнего задания, решение задач и упражнений по образцу.

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

Принцип действия полупроводникового диода, вольтамперная характеристика. Классификация, назначение, параметры полупроводниковых диодов, условные обозначения. Устройство, принцип действия биполярного транзистора. Классификация транзисторов, условные обозначения. Понятие о тиристорах, условные обозначения. Полупроводниковые приборы с внутренним фотоэффектом (фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры), светодиоды, обозначения, область применения

Тема 2.3. Электронные выпрямители и стабилизаторы

Содержание учебного материала

5

1

Выпрямители.

4

2

2

Сглаживающие фильтры.

2

3

Параметрический стабилизатор.

2

4

Компенсационные стабилизаторы.

2

5

Импульсные стабилизаторы.

2

Самостоятельная работа обучающихся

1

Проработка конспекта занятий, выполнение домашнего задания, решение задач и упражнений по образцу.

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

Назначение и классификация выпрямителей. Структурная схема выпрямителя. Однофазный однополупериодный выпрямитель: схема, принцип действия, применение. Однофазный двухполупериодный выпрямитель: схема, принцип действия, применение. Однофазный мостовой выпрямитель: схема, принцип действия, применение. Сглаживающие фильтры. Простейшая схема стабилизатора напряжения

Тема 2.4. Общие принципы построения и работы схем электрических усилителей

Содержание учебного материала

3

1

Общие сведения об усилителях.

2

2

2

Классификация усилителей.

2

3

Обратные связи в усилителях

2

Самостоятельная работа обучающихся

1

Проработка конспекта занятий, выполнение домашнего задания, решение задач и упражнений по образцу.

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

Назначение и классификация усилителей Основные технические показатели и характеристики усилителей Работа усилительного элемента с нагрузкой.

Тема 2.5. Электронные генераторы и измерительные приборы

Содержание учебного материала

3

1

Генераторы пилообразного напряжения

2

2

2

Управляемые импульсные генераторы

2

Самостоятельная работа обучающихся

1

Проработка конспекта занятий, выполнение домашнего задания, решение задач и упражнений по образцу.

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

Погрешность измерительных приборов. Условные обозначения на шкалах электроизмерительных приборов

Тема 2.6. Устройства автоматики и вычислительной техники

Содержание учебного материала

3

1

Общие сведения о логических элементах

2

2

2

Логические элементы на диодах и транзисторах

2

Самостоятельная работа обучающихся

1

Проработка конспекта занятий, выполнение домашнего задания, решение задач и упражнений по образцу.

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

Логические элементы И, ИЛИ, НЕ. Условные обозначения, таблица истинности. Основные базисные логические элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ. Условные обозначения, таблицы истинности Область применения основных устройств автоматики

Тема 2.7. Микропроцессоры и микро-ЭВМ

Содержание учебного материала

3

1

Программируемые управляющие цифровые устройства

2

2

2

Микропроцессорные системы

2

Самостоятельная работа обучающихся

1

Тематика самостоятельной (внеаудиторной) работы (сообщений, презентаций)

Современные направления развития микроэлектроники. Основные понятия цифровой электроники. Классификация устройств микроэлектроники. Применение микросхем

Лабораторный практикум по разделу 2 «Электроника»

Лабораторные работы

24

1

Полупроводниковые диоды

2

2

2

Биполярный транзистор

2

2

3

Полевой транзистор

2

2

4

Однофазный выпрямитель

2

2

5

Исследование тиристоров и управляемых выпрямителей

2

2

6

Операционный усилитель

2

2

7

Исследование мультивибратора

2

2

Самостоятельная работа обучающихся

10

Подготовка отчетов по лабораторным работам, подготовка к защите лабораторных работ

ИТОГО

117

3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ ДИСЦИПЛИНЫ

3.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению

Реализация программы дисциплины требует наличия учебного кабинета электротехники; лаборатории электротехники.

Оборудование учебного кабинета: посадочные места по количеству обучающихся, рабочее место преподавателя.

Технические средства обучения: компьютер с лицензионным программным обеспечением, мультимедиапроектор и электронная панель или электронная доска.

Оборудование лаборатории и рабочих мест лаборатории: лабораторные установки и макетные стенды по курсу «Электротехника и электроника», компьютеры с лицензионным программным обеспечением

3.2. Информационное обеспечение обучения

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

Основные источники:

• Ф.В. «Теоретические основы электротехники»: учебник для сред. проф. образования - М.: Высшая школа, 2010

• В.С. Попов «Теоретические основы электротехники»: учеб. для сред. проф. образования - М.: Энергия, 2010

• М.Ю. Зайчик «Сборник задач и упражнений по теоретической электротехнике»: учеб. пособие для студ. Сред. проф. образования. - М.: Энергоатомиздат, 2012

Дополнительные источники:

• Панфилов Д.И. и др. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях т.1. - М.: Академия, 2011.

• Панфилов Д.И. и др. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях т.2. - М.: Академия, 2011.

• Ярочкина Г.В., Володарская А.А. Электротехника. Рабочая тетрадь. - М.: Академия, 2012.

• chipdip.ru/video.aspx «Видео: Чип и Дип - Электронные компоненты и приборы»

4. Контроль и оценка результатов освоения Дисциплины

Контроль и оценка результатов освоения дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических занятий и лабораторных работ, а также выполнения обучающимися индивидуальных заданий.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ