Организация и планирование производства 145 программирование на языке высокого уровня 153 основы теории управления 161

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

Программа составлена с учетом требований федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 230100.62 «Информатика и вычислительная техника».

Дисциплина реализуется посредством дистанционных технологий в полном объеме.

Разработчики: Гурин Д.П. доц.Берлинер Э.М., д-р тех. наук, проф.

Рецензент: Пятибратов А.П., д-р тех. наук, проф., засл. деят. науки и техники РСФСР.

Руководитель направления: Пятибратов А.П., д-р тех. наук, проф., засл. деят. науки и техники РСФСР.

I Организационно-методический раздел

1 Цель дисциплины.

Цель дисциплины – формирование у бакалавров целостного представления об электротехнике и электронике, как об инструментах, позволяющих анализировать и решать теоретические и практические задачи, связанные с их будущей профессиональной деятельностью.

2 Задачи дисциплины.

  • познакомить студентов с методологией изучаемой дисциплины

  • способствовать формированию базы научных знаний по это дисциплине

  • развить у студентов творческого подхода ктеоретическому материалу, физическим трактовкам явлений и процессов, происходящих в электрических и магнитных цепях.

  • познакомить студентов с основами электроники, импульсной техники и теории цифровых устройств и ЭВМ.

3 Место дисциплины в профессиональной подготовке выпускника.

Дисциплина «Электротехника и электроника» обеспечивает изучение целого ряда дисциплин, таких как: «Сети ЭВМ и телекоммуникации», «Организация ЭВМ и систем», а также необходимые знания цикла естественнонаучных дисциплин таких как: «Информатика», «Физика», «Химия».

4 Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

Студент, изучивший дисциплину «Электротехника и электроника» должен:

знать:

  • фундаментальные физические законы и соотношения в области электричества и магнетизма, методы расчета и основные свойства электрических цепей, способы преобразования линейных электрических схем;

  • фундаментальные понятия, положения и принципы в области электроники;

  • основные технические параметры и характеристики электрических и электронных устройств;

  • основные методы проектирования и расчета различных электронных устройств;

  • основные цели и задачи стандартизации в области электротехники и электротехники;

  • современные подходы к анализу и синтезу электронных устройств и современных технологиях их создания.

обладать следующими компетенциями:

  • применять полученные теоретические знания для расчета электрических цепей и электронных устройств различной сложности.

II Содержание дисциплины.

1 Темы и их краткое содержание.

Модуль 1 Электрические цепи при постоянных и синусоидальных токах и напряжениях

Тема 1 Электрические цепи постоянного тока

Основные понятия и определения. Источники электрической энергии: источники э.д.с. и источники тока. Законы Ома и Кирхгофа. Закон сохранения энергии. Преобразование цепей путем замены нескольких сопротивлений одним эквивалентным. Методы расчета линейных электрических цепей. Расчет цепей с использованием законов Кирхгофа. Метод контурных токов. Метод узловых потенциалов. Метод двух узлов. Принцип и метод наложения (суперпозиции). Метод эквивалентного генератора. Понятие о графическом и графоаналитическом методах расчета нелинейных электрических цепей. Последовательное, параллельное и смешанное соединения нелинейных элементов. Расчет нелинейных цепей методом эквивалентного генератора.

Тема 2 Электрические цепи однофазного синусоидального тока.

Синусоидальный ток и основные характеризующие его величины. Действующее и среднее значения синусоидально изменяющегося напряжения или тока. Элементы электрической цепи синусоидального тока. Представление синусоидальных функций в виде вращающихся векторов, а также комплексными числами. Комплексное сопротивление. Закон Ома в комп-лексной форме для цепей синусоидального тока. Комплексная проводимость. Треугольник сопротивлений и треугольник проводимостей. Синусоидальный ток в активном сопротивле-нии. Индуктивность в цепи синусоидального тока. Конденсатор в цепи синусоидального тока. Последовательное соединение активного сопротивления, конденсатора и индуктив-ности в цепи переменного тока. Векторная диаграмма. Параллельное соединение активного сопротивления, конденсатора и индуктивности в цепи переменного тока. Векторная диаграмма. Резонансные явления. Резонанс напряжений. Частотные характеристики, резонансные кривые. Резонанс токов. Частотные характеристики, резонансные кривые. Топографическая диаграмма. Активная, реактивная и полная мощности, коэффициент мощности. Выражение мощности в комплексной форме записи. Измерение мощности ваттметром.

Тема 3 Трехфазные электрические цепи

Трехфазные цепи. Многофазные системы э.д.с. Трехфазная система э.д.с.. Принцип работы трехфазного машинного генератора. Основные схемы соединения трехфазных цепей, определение линейных и фазовых величин. Соотношения между линейными и фазовыми напряжениями и токами при симметричной нагрузке. Расчет трехфазных цепей. Активная, реактивная и полная мощности трехфазной цепи. Измерение активной мощности в трехфазной системе.

Модуль 2 Четырехполюсники. Электрические фильтры. Переходные процессы в линейных электрических цепях

Тема 4 Четырехполюсники.

Многополюсники. Основные понятия и определения. Уравнения четырехполюсников. Эквивалентные схемы четырехполюсников. Характеристические сопротивления четырех-полюсников. Постоянная передачи и единицы измерения затухания. Активный четырехполюс-ник. Цепные схемы. Экспериментальное определение коэффициентов четырехполюсников.

Тема 5 Электрические фильтры.

Назначение и типы электрических фильтров. Основы теории к-фильтров. К-фильтры низких и высоких частот. Полосовые и заграждающие к-фильтры. КС – фильтры.

Тема 6 Переходные процессы в линейных электрических цепях

Переходные процессы в линейных электрических цепях. Законы коммутации. Сущность классического метода расчета переходных процессов. Включение и выключение цепи с активным сопротивлением и индуктивностью, находящейся под действием постоянного напряжения. Включение и выключение цепи содержащей активное сопротивление и индуктивность под воздействием синусоидального напряжения. Реакция цепи, содержащей активное сопротивление и емкость, на действие постоянного и синусоидального напряжения. Разряд конденсатора через активное сопротивление и индуктивность. Операторный метод расчета переходных процессов. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме записи. Теорема разложения. Последовательность расчета переходных процессов операторным методом.

Модуль 3 Электрические цепи при несинусоидальных токах и напряжениях. Магнитные цепи.

Тема 7 Несинусоидальные токи и напряжения

Определение периодических несинусоидальных токов и напряжений. Изображение несинусоидальных токов и напряжений с помощью рядов Фурье. Действующие значения несинусоидального тока и напряжения. Активная и полная мощности несинусоидального тока. Коэффициенты, характеризующие форму несинусоидальных периодических кривых. Расчет цепей с несинусоидальными периодическими ЭДС и токами. Резонанс при несинусоидальных ЭДС и токах.

Тема 8 Электромагнитная индукция.

Явление электромагнитной индукции, э.д.с. самоиндукции. Явление взаимоиндукции и э.д.с. взаимоиндукции. Взаимная индуктивность. Коэффициент связи. Последовательное соединение двух магнитосвязанных катушек. Определение взаимной индуктивности опытным путем. Методы расчета электрических цепей при наличии в них магнитосвязанных катушек. Эквивалентная замена индуктивных связей. Трансформатор с линейными характеристиками (воздушный трансформатор). Векторная диаграмма.

Тема 9 Магнитные цепи.

Основные величины, характеризующие магнитное поле. Намагничивание ферромагнитных материалов. Петля гистерезиса и ее разновидности. Закон полного тока. Магнитодвижущая (намагничивающая) сила. Разновидности магнитных цепей. Падение магнитного напряжения. Вебер-амперные характеристики. Закон Ома для магнитной цепи. Магнитное сопротивление и магнитная проводимость участка цепи. Законы Кирхгофа для магнитных цепей. Определение магнитодвижущей силы неразветвленной магнитной цепи по заданному магнитному потоку. Определение магнитного потока в неразветвленной магнитной цепи по заданной магнитодвижущей силе. Расчет разветвленных магнитных цепей. Метод двух узлов. Электромеханическое действие магнитного поля. Расчет магнитной цепи кольцевого постоянного магнита с воздушным зазором.

Модуль 4 Электронные приборы.

Тема 10 Полупроводниковые приборы.

Полупроводниковые диоды. Биполярные транзисторы. Полевые транзисторы. Тиристоры.

Тема 11 Фотоэлектронные приборы

Общая характеристика оптоэлектронных приборов. Излучающий диод (светодиод). Приемники оптического излучения. Оптопары. Индикаторы.

Тема 12 Интегральные микросхемы

Общие сведения о микросхемах. Устройство интегральных микросхем. Цифровые интегральные микросхемы. Аналоговые интегральные микросхемы. Классификация микросхем по функциональному признаку, система обозначений.

Модуль 5 Электронные устройства и преобразователи.

Тема 13 Электронные усилители

Классификация, основные параметры и характеристики усилителей. Три основные схемы усилителей на транзисторах. Режимы работы усилительных каскадов. Усилитель мощности на транзисторе. Особенности построения усилителей постоянного тока. Обратные связи в усилителях. Операционный усилитель и его применение.

Тема 14 Импульсные и цифровые устройства

Параметры импульсного сигнала. Общая характеристика импульсных и цифровых устройств. Электронные ключи. Основные логические операции и их схемная реализация. Комбинационные устройства. Работа триггера. Счетчики и регистры. Формирователи импульсов.

Тема 15 Источники питания и преобразователи

Вторичные источники питания. Выпрямители. Сглаживающие фильтры. Стабилизаторы напряжения. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Современные подходы к анализу и синтезу электронных устройств.

2 Примерный перечень контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы

1. Источники электрической энергии.

  1. Причина электрического сопротивления.

  2. Проводимость и удельная проводимость.

  3. ЭДС источника тока.

  4. Закон Ома.

  5. Смысл законов Кирхгофа.

  6. Смысл метода суперпозиции.

  7. Переменный ток.

  8. Мгновенное значение ЭДС, тока и напряжения.

  9. Действующее и среднее значения синусоидально изменяющегося напряжения или тока.

  10. Элементы электрической цепи синусоидального тока.

  11. Активное и реактивное сопротивления.

  12. Как выглядит векторная диаграмма последовательного соединения активного сопротивления, конденсатора и индуктивности в цепи переменного тока?

  13. Резонанс напряжений и резонанс токов.

  14. Определение полной, активной и реактивной мощности.

  15. Коэффициент мощности.

  16. Трехфазная цепь.

  17. Фаза.

  18. Основные схемы соединений трехфазных цепей.

  19. Связь между линейными и фазными напряжениями при соединении звездой.

  20. Связь между линейными и фазными токами при соединении треугольником.

  21. Измерение активной мощности в трехфазной системе.

  22. Четырехполюсник?

  23. Активный четырехполюсник.

  24. Назначение электрического фильтра.

  25. Установившийся режим.

  26. Коммутация.

  27. Какой процесс называется переходным электромагнитным процессом.

  28. Свободные составляющие тока (напряжения).

  29. Классический метод расчёта переходных процессов.

  30. Постоянная времени.

  31. Переходный процесс при подключении источника постоянного напряжения к цепи, содержащей активное сопротивление и емкость.

  32. Операторный метод анализа переходных процессов.

  33. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме.

  34. Представление несинусоидальных токов с помощью рядов Фурье.

  35. Основные величины, характеризующие магнитное поле.

  36. Электромагнитная индукция.

  37. Коэрцитивная сила.

  38. Равенство магнитного потока через контур.

  39. Явления самоиндукции и взаимоиндукции.

  40. Петля гистерезиса и ее разновидности.

  41. Законы Ома и Кирхгофа для магнитных цепей.

  42. Электромеханическое действие магнитного поля.

  43. Отличие полупроводника от металла и диэлектрика.

  44. Типы носителей тока существуют в полупроводниках.

  45. Легированием полупроводника.

  46. Тип проводимости легированного полупроводника.

  47. Р-n переход и каковы его свойства.

  48. Вольтамперная характеристика p-n перехода.

  49. Напряжение пробоя.

  50. Методы изготовления p-n переходов.

  51. Принцип действия полупроводникового диода.

  52. Суть работы стабилитрона.

  53. Биполярный и полевой транзисторы.

  54. Типы биполярных транзисторов.

  55. Тиристор.

  56. Общие характеристики оптоэлектронных приборов.

  57. Устройство и принцип работы фоторезистора.

  58. Устройство и принцип работы фотодиода.

  59. Достоинство фототранзистора по сравнению с фотодиодом.

  60. Отличие светодиода от обычного диода.

  61. Устройство интегральных микросхем.

  62. Классы усилителей.

  63. Основные параметры и характеристики усилителей.

  64. Основные схемы усилителей на транзисторах.

  65. Особенность работы усилителей постоянного тока.

  66. Особенность работы дифференциальных усилителей.

  67. Особенность работы операционных усилителей.

  68. Особенность работы импульсных усилителей.

  69. Основные показатели усилителей.

  70. Искажения при усилении электрических сигналов.

  71. Обратная связь в усилителях.

  72. Типы обратной связи в усилителях.

  73. Динамический диапазон усилителя.

  74. Режимы работы усилительных каскадов.

  75. Особенность режима «А» работы усилительных каскадов.

  76. Особенность режима «В» работы усилительных каскадов.

  77. Особенность режима «С» работы усилительных каскадов.

  78. Особенность режима «D» работы усилительных каскадов.

  79. Ключевой режим работы усилительных каскадов.

  80. Устройства, называемые триггерами.

  81. Назовите логическое устройство, называемое логическим элементом.

  82. Операции, относящиеся к элементарным логическим операциям.

  83. Типы логических элементов.

  84. Устройство RS-триггера.

  85. Устройство JK-триггер.

  86. Основные функции счетчиков и регистров.

  87. Классификация счётчиков по функциональному признаку.

  88. Скажите, для чего используются аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи.

  89. Аналого-цифровое преобразование.

  90. Цифроаналоговое преобразование.

  91. Работа однополупериодного выпрямителя.

  92. Работа двухполупериодного выпрямителя.

  93. Недостатки двухполупериодного выпрямителя.

  94. Работа мостовой схемы выпрямителя.

  95. Назначение сглаживающего фильтра.

  96. Функции стабилизатора напряжений.

  97. Типы стабилизаторов напряжения.

  1. Отчет о самообследовании основной образовательной программы по направлению 220200 “Автоматизация и управление”

    Содержательный отчет
    Подготовка бакалавров по основной образовательной программе (ООП) по направлению 220200 – “Автоматизация и управление” ведется в Воронежской государственной академии с 2007 года.
  2. Заместитель начальника управления по организации конкурсов и аукционов Нижегородской области

    Конкурс
    Информация о предмете контракта: комплектование книжных фондов ГУК НО «Нижегородская государственная областная универсальная научная библиотека им. В.
  3. Книга является учебным пособием по языкам программирования C+ и C++. Она может быть использована для изучения языка Cкак самостоятельного языка. Язык C++ рассматривается как настройка к языку C. Изложение проиллюстрировано большим количеством примеров

    Книга
    Басов К.А. CATIА V5. Геометрическое моделирование / К. А. Басов. - М. : ДМК : Питер, 2008. - 267 с. - (Проектирование). - ISBN 5-94074-379 : 200 р. - ISBN 978-5-388- 19-4 : 200 р.
  4. Бюллетень поступлений литературы по состоянию на 1 июня 2011 г

    Бюллетень
    Основы расчета и проектирования систем автоматического управления в машиностроении : учеб. пособие / Драчев Олег Иванович [и др.]. - Старый Оскол : ТНТ, 2009.
  5. В. П. Дьяконов, А. Н. Черничин Новые информационные технологии Часть Основы и аппаратное обеспечение Под общей редакцией проф. В. П. Дьяконова Смоленск 2003 (1)

    Документ
    В первой части учебного пособия, состоящего из трех частей, описаны основы новых информационных технологий, их аппаратное обеспечение и элементная база.
  6. В. П. Дьяконов, А. Н. Черничин Новые информационные технологии Часть Основы и аппаратное обеспечение Под общей редакцией проф. В. П. Дьяконова Смоленск 2003 (2)

    Документ
    Эта книга – первая часть трехтомного учебного пособия подготовленного при грантовой поддержке Института «Открытое общество» (фонд Сороса). В ней рассматриваются основные понятия информатики и новых информационных технологий и их аппаратное обеспечение.
  7. Учебное пособие содержит правила оказания первой помощи в различных ситуациях, основы микробиологии, иммунологии, профилактики и лечения инфекционных заболеваний,

    Учебное пособие
    Айзман Р. И. Основы медицинских знаний и здорового образа жизни [Текст] : [для пед. спец. высш. и сред. учеб. заведений] / Р. И. Айзман, В. Б. Рубанович, М.
  8. Статья Документация об аукционе 4 Статья Подготовка заявки на участие в аукционе 5

    Статья
    Государственный заказчик: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
  9. «На Пути к Метабизнесу» (1)

    Книга
    Книга является ответом на социальный заказ по разработке качественно нового подхода к пониманию миссии отечественного предпринимателя. По мнению автора, мы проигрываем экономические войны с Западом в силу непонимания того, что только

Другие похожие документы..