МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Самарской области «Сызранский политехнический колледж» Методические указания для студентов по выполнению внеаудиторной самостоятельной работы ОП.02 ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ профессиональный учебный цикл программы подготовки специалистов среднего звена по специальности 09.02 01 Компьютерные системы и комплексы (по отраслям) Сызрань, 2019 1 ОДОБРЕНО цикловой комиссией профессионального цикла специальностей 09.02.01, 09.02.04, 09.02.07, 27.02.02, 27.02.07, 38.02.01 Протокол № ______ от «___» _____________2019 г. Председатель: _____ Л.В. Ерофеева УТВЕРЖДЕНО Методическим советом ГБПОУ «СПК» Протокол № ______ от «___» _____________2019 г. Заместитель директора по учебной работе:____________Е.Н.Колбехина Составитель: Чумакова И.А., преподаватель ГБПОУ «СПК» Методические указания по выполнению внеаудиторной самостоятельной работы студентов являются частью программы подготовки специалистов среднего звена ГБПОУ «СПК» по специальности 09.02.01 Компьютерные системы и комплексы. Методические указания по выполнению внеаудиторной самостоятельной работы адресованы студентам очной формы обучения. Методические указания включают в себя различные виды внеаудиторной самостоятельной работы, указания по их выполнению и формы контроля. 2 Введение УВАЖАЕМЫЙ СТУДЕНТ! Методические указания по выполнению внеаудиторной самостоятельной работы по ОП.02 Основы электротехники созданы Вам в помощь для работы. Приступая к выполнению внеаудиторной самостоятельной работы, Вы должны внимательно ознакомиться с требованиями к уровню Вашей подготовки в соответствии с федеральным государственным стандартом среднего профессионального образования. В результате освоения ОП.02 Основы электротехники Вы должны: уметь: применять основные определения и законы теории электрических цепей; учитывать на практике свойства цепей с распределенными параметрами и нелинейных электрических цепей; различать непрерывные и дискретные сигналы и их параметры.. знать: основные характеристики, параметры и элементы электрических цепей при гармоническом воздействии в установившемся режиме; свойства основных электрических RC и RLC-цепочек, цепей с взаимной индукцией; трехфазные электрические цепи; основные свойства фильтров; непрерывные и дискретные сигналы: методы расчета электрических цепей; спектр дискретного сигнала и его анализ; цифровые фильтры. . Внеаудиторная самостоятельная работа направлена овладение профессиональными компетенциями (ПК): ПК 1.1. Разрабатывать схемы цифровых устройств на основе интегральных схем разной степени интеграции. ПК 3.1. Проводить контроль, диагностику и восстановление работоспособности компьютерных систем и комплексов. В процессе освоения дисциплины у студентов должны формировать общие компетенции (ОК): ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес. ОК 2. Организовывать собственную деятельность, определять методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество. ОК 3. Решать проблемы, оценивать риски и принимать решения в нестандартных ситуациях. 3 ОК 4. Осуществлять поиск, анализ и оценку информации, необходимой для постановки и решения профессиональных задач, профессионального и личностного развития. ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии для совершенствования профессиональной деятельности. ОК 6. Работать в коллективе и команде, обеспечивать ее сплочение, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями. ОК 7. Ставить цели, мотивировать деятельность подчиненных, организовывать и контролировать их работу с принятием на себя ответственности за результат выполнения заданий. ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации. ОК 9. Быть готовым к смене технологий в профессиональной деятельности Перед выполнением внеаудиторной самостоятельной работы преподаватель проводит инструктаж (консультацию) с определением цели задания, его содержания, сроков выполнения, основных требований к результатам работы, критериев оценки, форм контроля и перечня литературы. Все задания внеаудиторной самостоятельной работы Вы должны выполнять в соответствии с инструкцией, анализировать полученные результаты по приведенной методике. Отчет о выполнении внеаудиторной самостоятельной работы Вы должны выполнить по приведенному алгоритму. Внимание! Если в процессе выполнения внеаудиторной самостоятельной работы у Вас возникают вопросы, разрешить которые самостоятельно не удается, необходимо обратиться к преподавателю для получения разъяснений или указаний в дни проведения дополнительных занятий. Время проведения дополнительных занятий можно узнать у преподавателя или посмотреть на двери его кабинета. Желаем Вам успехов!!! 4 Тематический план Наименование раздела и темы Раздел 1 Линейные и нелинейные электрические цепи постоянного тока Тема 1.1 Электрические цепи постоянного тока Кол-во часов на внеауд. сам. раб. Вид внеаудиторной самостоятельной работы Форма контроля Ответы на вопросы Решение задач Подготовка сообщения Опрос Оформление задач Опрос Оформление задач Опрос 9 9 Раздел 2 Электромагнетизм и электромагнитная индукция Тема 2.1 Электромагнетизм 7 6 Ответы на вопросы Решение задач Тема 2.2 Электромагнитная индукция Раздел 3 Электрические цепи синусоидального тока Тема 3.1 Элементы электрической цепи синусоидального Тема 3.2 Цепи синусоидального тока 1 Ответы на вопросы Раздел 4 Трехфазные электрические цепи Тема 4.1 Работа трехфазных электрических цепей 7 ИТОГО 32 9 4 Ответы на вопросы Подготовка сообщения 5 Ответы на вопросы Подготовка сообщения 7 Ответы на вопросы Подготовка сообщения 5 Опрос Оформление сообщения Опрос Оформление сообщения Опрос Оформление сообщения Раздел 1. Линейные и нелинейные электрические цепи постоянного тока Тема 1.1 Электрические цепи постоянного тока Задание 1. Дайте ответы на вопросы Что представляет собой электрическая цепь? Чем определяются свойства элемента цепи? Что понимают под схемой замещения электрической цепи? Какая электрическая схема принципиальной? Для чего используют принципиальные схемы? Перечислите правила начертания принципиальных схем. Что характеризует электрическое сопротивление? Какие устройства создают сопротивление нужной величины в цепях постоянного тока? Какие преобразования энергии происходят в резисторах? От чего зависит сопротивление проволочных резисторов? Дайте определение последовательного соединения пассивных элементов цепи. Какая величина является общей для резисторов, включенных параллельно? Последовательно? Как изменится сопротивление цепи, если все резисторы включить последовательно? Параллельно? Как определить сопротивление проводника, если известны его длина, материал и сечение? Что называется электрической проводимостью? Как читается закон Ома для участка цепи? Как подсчитать падение напряжения в проводах, если известны сопротивление проводов и ток нагрузки? Как читается закон Ома для всей цепи и какова его формула? Что называется коротким замыканием, каковы его последствия и как его предотвратить? Как формулируется первый закон Кирхгофа? Как осуществляется смешанное соединение проводников? По каким формулам определяется общее сопротивление проводников, соединенных последовательно и соединенных параллельно? Как формулируется второй закон Кирхгофа? Что называется электрической мощностью, каким прибором она измеряется и в каких единицах? Время на выполнение задания: 2 часа. Форма отчетности: устный опрос. Методические рекомендации: см. Приложение 1. Литература: [1,2] Интернет-ресурсы: elektrikaetoprosto.ru 6 Задание 2. Решите задачи: Задача 1. Определить ток, который будет проходить по нити лампы накаливания, если нить имеет неизменное сопротивление 240 Ом, а лампа включена в сеть с напряжением 120 в.: Задача 2. Какое нужно напряжение, чтобы в цепи с сопротивлением 6 ом протекал ток 20 а? Задача 3. По спирали электрической плитки протекает ток в 5 а. Плитка включена в сеть с напряжением 220 в. Определить сопротивление спирали электрической плитки. Задача 4. От генератора, напряжение на зажимах которого 115 в, электроэнергия передается электродвигателю по проводам, сопротивление которых 0,1 Ом. Определить напряжение на зажимах двигателя, если он потребляет ток в 50 а. Задача 5. Напряжение на зажимах генератора равно 240 в. Электроэнергия по линии из двух медных проводов длиной по 350 м, сечением 10 мм 2 передается к электродвигателю, потребляющему ток в 15 а. Требуется определить напряжение на зажимах двигателя. Задача 6. Определить поперечное сечение алюминиевых проводов, которое необходимо применить, чтобы передать электрическую энергию двигателю, работающему при напряжении в 120 в и токе в 20 а. Энергия к двигателю будет подаваться от генератора напряжением 127 в по линии длиной 150 м. Задача 7. Для устойчивого горения электрической дуги требуется ток 10 а при напряжении 40 в. Определить величину добавочного сопротивления, которое нужно включить последовательно с дуговой установкой, чтобы питать ее от сети с напряжением 120 в. Задача 8. Электродвижущая сила Е элемента равна 1,5 в, его внутреннее сопротивление r0=0,3 Ом. Элемент замкнут на сопротивление r=2,7 Ом. Определить ток в цепи. Задача 9. Определить э. д. с. элемента Е, замкнутого на сопротивление r= 2 Ом, если ток в цепи I= 0,6 а. Внутреннее сопротивление элемента r0 = 0,5 Ом. Задача 10. Электродвижущая сила элемента 1,8 в. Он замкнут на сопротивление r = 2,7 ом. Ток в цепи равен 0,5 а. Определить внутреннее сопротивление r0 элемента и внутреннее падение напряжения ∆U0. Время на выполнение задания: 4 часа. Форма отчетности: задачи оформляются в рабочей тетради. Методические рекомендации по решению задач: см. Приложение 2. Литература: [1,2] Задание 3. Подготовьте сообщение на тему: 1. Методы расчета сложных электрических цепей. Время на выполнение задания: 3 час. Форма отчетности: сообщение предоставляется в компьютерном варианте на бумаге формата А4. Литература: [5] Интернет-ресурсы: [1-3] Методические рекомендации по подготовке сообщения: см. Приложение 3. 7 Раздел 2 Электромагнетизм и электромагнитная индукция Тема 2.1 Электромагнетизм Тема 2.2 Электромагнитная индукция Задание 1 Дайте ответы на вопросы: Что называется электромагнитной индукцией? В каких случаях возникает индуктированная ЭДС в проводнике? От чего зависит её величина и направление? Как читается правило Ленца? Как проявляется электромагнитная индукция при работе электрооборудования? Перечислите свойства и характеристики магнитного поля. Для чего предназначены: электрические цепи? Магнитные цепи? Можно ли провести между ними аналогию и почему? Что такое магнитная цепь? Почему можно провести аналогию магнитных цепей с электрическими? В чём состоит принцип непрерывности магнитного поля? Сформулируйте закон полного тока Какие материалы называют ферромагнитными? Что может быть источником магнитного потока? Время на выполнение задания: 2 часа. Форма отчетности: устный опрос. Методические рекомендации: см. Приложение 2. Литература: [1,2] Интернет-ресурсы: elektrikaetoprosto.ru Задание 2 Решение задач Задача 1 Виток, по которому течет ток I=20 А, свободно установится в однородном магнитном поле B=16 мТл. Диаметр d витка равен 10 см. Какую работу нужно совершать, чтобы медленно повернуть виток на угол α=π/2 относительно оси, совпадающей с диаметром? Задача 2 Определить индукцию B и напряженность H магнитного поля на оси тороида без сердечника, по обмотке которого, содержащей N=200 витков, идет ток I=5 А. Внешний диаметр d1 тороида равен 30 см, внутренний d2=20 см. Задача 3 На стержень из немагнитного материала длиной l=50 см намотан в один слой провод так, что на каждый сантиметр длины стержня приходится 20 витков. Определить энергию W магнитного поля внутри соленоида, если сила тока I в обмотке равна 0,5 А. Площадь S сечения стержня равна 2 см2. Задача 4 На железный сердечник длиной l=20 см малого сечения (d<<l) намотано N=200 витков. Определить магнитную проницаемость μ железа при силе тока I=0,4 А. Время на выполнение задания: 5 часов. 8 Форма отчетности: задачи оформляются в рабочей тетради. Методические рекомендации по решению задач: см. Приложение 2. Литература: [1,2] Раздел 3 Электрические цепи синусоидального тока Тема 3.1 Элементы электрической цепи синусоидального тока Тема 3.2 Цепи синусоидального тока Задание 1 Дайте ответы на вопросы: Что такое переменный электрический ток Почему переменный ток получил такое широкое распространение Поясните, почему передача электроэнергии осуществляется с использованием переменного тока Дайте определение однофазной электрической цепи переменного тока Что такое мгновенное значение синусоидального тока (напряжения) По каким формулам определяются эти значения Дайте определение понятиям амплитудное, действующее и среднее значение переменного тока (напряжения). Запишите формулы расчетных соотношений Нарисуйте график изменения премного тока во времени Поясните понятия «совпадают по фазе» и «находятся в противофазе» Поясните понятие «сдвиг фаз» Что такое векторная диаграмма Активная мощность Реактивная мощность Полная мощность Действующее значение активной мощности Действующее значение реактивной мощности В чём выражается действие индуктивности, включенной в цепь переменного тока? Как проявляет себя ёмкость в цепи переменного тока? Объясните порядок построения векторной диаграммы Что собой представляет векторная диаграмма и для чего её используют? Какие законы применяют для расчёта электрической цепи переменного тока? Время на выполнение задания: 4 часа. Форма отчетности: устный опрос. Методические рекомендации: см. Приложение 1. Литература: [1,2] Интернет-ресурсы: elektrikaetoprosto.ru 9 Задание 2. Подготовьте сообщение на тему: 1. Особенности электромагнитных процессов в цепях переменного тока 2. Расчет сложной электрической цепи постоянного тока 3. Методы расчета в цепи синусоидального тока Время на выполнение задания: 5 час. Форма отчетности: сообщение предоставляется в компьютерном варианте на бумаге формата А4. Литература: [5] Интернет-ресурсы: [1-3] Методические рекомендации по подготовке сообщения: см. Приложение 3. Раздел 4 Трехфазные электрические цепи Тема 4.1 Работа трехфазных электрических цепей Задание 1 Дайте ответы на вопросы: Дайте определение трёхфазной системе электроснабжения. Чему равен угол сдвига фаз синусоидальных ЭДС в трёхфазной системе? Что в трёхфазной системе называется фазой? Какие провода называют линейными? нейтральными? фазными? Какое напряжение называют фазным? линейным? Какое соединение трёхфазной системы называется звездой? В каком случае трёхфазная система является четырёхпроводной? Трёхпроводной? Когда трёхфазная система называется симметричной? Равномерной? Почему при питании нагрузки фазным напряжением, когда нагрузка на фазы не является строго симметричной, наличие нейтрального провода обязательно? Какова роль нейтрального провода? Какие напряжения и токи называются линейными? Фазными? В каких случаях возникает напряжение смещения нейтрали? Нужен ли нейтральный провод в осветительной сети? Почему? Какое соединение трёхфазной системы называется треугольником? Соотношения между линейными и фазными напряжениями и токами при соединении электроприёмников звездой и треугольником Назовите способы повышения коэффициента мощности симметричных трёхфазных приприёмников В каких режимах может работать электрическая цепь? Дайте определение: постоянного тока; переменного тока? Что характеризует действующее значение переменного тока? Что называется резонансом токов? Напряжений? Почему в нулевой провод нельзя устанавливать приборы, разрывающие электрическую цепь? 10 Что такое трёхфазный переменный ток? Какое напряжение называется: фазным; линейным? Какие соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при соединении звездой и треугольником? Как создаётся вращающееся магнитное поле? Как связаны между собой активная, реактивная и полная мощности цепи переменного тока? Как повысить cosφ до «1»? Время на выполнение задания: 3 часа. Форма отчетности: устный опрос. Методические рекомендации: см. Приложение 1. Литература: [1,2] Интернет-ресурсы: elektrikaetoprosto.ru Задание 2. Подготовьте сообщение на тему: 1. Экономия электроэнергии в промышленности. 2. Экономия электроэнергии в вашей семье. Время на выполнение задания: 4 час. Форма отчетности: сообщение предоставляется в компьютерном варианте на бумаге формата А4. Литература: [5] Интернет-ресурсы: [1-3] Методические рекомендации по подготовке сообщения: см. Приложение 3. 11 Приложение 1 Критерии оценивания устного ответа Развернутый ответ студента должен представлять собой связное, логически последовательное сообщение на заданную тему, показывать его умение применять определения, правила в конкретных случаях. Критерии оценивания: 1) полноту и правильность ответа; 2) степень осознанности, понимания изученного; 3) языковое оформление ответа. Критерий студент полно излагает материал, дает правильное определение основных понятий; обнаруживает понимание материала, может обосновать свои суждения, применить знания на практике, привести необходимые примеры не только из учебника, но и самостоятельно составленные; студент дает ответ, удовлетворяющий тем же требованиям, что и для отметки «5», но допускает 1–2 ошибки, которые сам же исправляет, и 1–2 недочета в последовательности и языковом оформлении излагаемого. студент обнаруживает знание и понимание основных положений данной темы, но: - излагает материал неполно и допускает неточности в определении понятий или формулировке правил; - не умеет достаточно глубоко и доказательно обосновать свои суждения и привести свои примеры; - излагает материал непоследовательно и допускает ошибки в языковом оформлении излагаемого Число ошибок и недочетов превысило норму для оценки 3 12 Оценка 5 4 3 2 Приложение 2 Методические рекомендации по решению задачи Задача - это цель, заданная в определенных условиях, решение задачи процесс достижения поставленной цели, поиск необходимых для этого средств. 1. Внимательно прочитайте условие задачи и уясните основной вопрос. 2. Произведите краткую запись условия задачи. 3. Запишите основные понятия, формулы, для решения задачи. 4. Найдите решение в общем виде, выразив искомые величины через заданные. 5. Проверьте правильность решения задачи. 6. Запишите ответ. Критерии, используемые при оценивании решения задачи Критерий Задача, выполнена полностью без ошибок и недочетов Задача, выполнена полностью, но имеются одна негрубая ошибка и один недочет Правильно выполнено не менее 2/3 всей задачи или имеется одна грубая ошибка и два недочета Число ошибок и недочетов превысило норму для оценки 3 или правильно выполнено менее 2/3 всей задачи. 13 Оценка 5 4 3 2 Приложение 3 Методические рекомендации по подготовке сообщения Подготовка сообщения – это вид внеаудиторной самостоятельной работы по подготовке небольшого по объему устного сообщения для озвучивания на уроке. Сообщаемая информация носит характер уточнения или обобщения, несет новизну, отражает современный взгляд по определенным проблемам. Сообщение отличается от докладов и рефератов не только объемом информации, но и характером – сообщение дополняют изучаемый вопрос фактическими или статистическими материалами. Оформляется задание письменно. Регламент времени на озвучивание сообщения – до 5 мин. Критерии, используемые при оценивании сообщения Критерий Актуальность темы Соответствие содержания теме Глубина проработки материала Грамотность и полнота использования источников Наличие элементов наглядности Оценивание сообщения 10 баллов – «отлично»; 8-9 баллов – «хорошо»; 6-7 баллов – «удовлетворительно; менее 6 баллов – «неудовлетворительно». 14 Баллы 2 балла 2 балла 2 балла 2 балла 2 балла Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы Основные источники: 1. Гальперин М.Ф. «Электротехника и электроника»: Учебник, М, Форум,2015-286 с. 2. Данилов П. А., Иванов П. М., Дидактический материал по общей электротехнике с основами электроники / П.А. Данилов, П.М. Иванов // М.: Мастерство, 2016 3. Петленко Б. И., Электротехника и электроника / Б.И. Петленко // - М., ACADEMIA, 2015. 4. Ярочкина Г.В. и др. Электротехника. Рабочая тетрадь. - М.: ИЦ «Академия», 2012г. Дополнительная литература: 5. Бутырин П.А. Электротехника. Учебник. НПО, - М.: ИЦ "Академия", 2007 4-е изд. 6. Гетлинг Б.В. Чтение схем и чертежей электроустановок. М., Высшая школа, 1980г. 7. Кузнецов М.И. «Основы электротехники» М., Высшая школа, 1970г 8. Новиков П.И., В.Я. Кауфман «Задачник по электротехнике». Москва, ПрофОбрИздат, 2001г. 9. Панфилов В.А. Электрические измерения. "Академия" 2008г. 10. Полещук В.И. Задачник по электротехнике и электронике: Учебное пособие, ИЦ "Академия", 2004г. 11. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники. Ростов-на Дону, Феникс, 2004г. 12. Ушаков М.А. «Упражнения на составление электрических цепей» М., Просвещение, 1986г 13. Сибикин, Ю. Д. Техническое обслуживание, ремонт электрооборудования и сетей промышленных предприятий В 2 кн.: М.: Академия, 2010 г. Интернет ресурсы: Электротехника ElectroNO.ru http://elektromehanika.org/dir/ehlektrotekhnicheskie_sajty/ electrikam.com www.electrik.info eltray.com elektro-tex.ru›tests.htm kodges.ru›tehnika/electro elektrikaetoprosto.ru 15
