Примерная программа учебной дисциплины

Раздел 1. Электротехника

Тема 1.1. Электрическое поле

Содержание учебного материала

Основные характеристики электрического поля. Проводники и диэлектрики. Электроемкость. Конденсаторы. Соединение конденсаторов

Методические указания по изучению темы 1.1.

При изучении данной темы, необходимо вспомнить современные представления о строении вещества, о том, какие его частицы являются нейтральными и какие электрически заряженными; вспомнить, что взаимодействие между электрическими зарядами или заряженными частицами осуществляется через материальную среду – электромагнитное поле, которое является особым видом материи с запасом энергии и обладает электрическими и магнитными свойствами. По природе своей электромагнитное поле едино и неделимо, но при изучении рассматривается по частям в соответствии с его проявлениями как электрического и магнитного полей. Электрическое поле, как и электромагнитное поле в целом, связано с электрическим зарядом.

Изучая электрическое поле, необходимо уяснить основные величины, характеризующие его: электрический заряд, напряженность, электрический потенциал, напряжение, а также физический смысл этих величин, взаимосвязь и количественные соотношения между ними. Для лучшего понимания физических явлений, связанных с электрическим полем, его изображают с помощью условных линий, которые называют линиями напряженности.

Необходимо уяснить явление, которое наблюдается в проводниках и диэлектриках при нахождении их в электрическом поле; выяснить физическую сущность электрической емкости любого проводника и конденсатора – устройства для сосредоточения электрического поля в незначительном объеме. Рассматривая способы соединения конденсаторов, следует усвоить, что электрическая емкость аналогична электрической проводимости.

Тема 1.2. Электрические цепи постоянного тока

Содержание учебного материала

Основные понятия постоянного тока. Закон Ома. Расчет простых электрических цепей. Закон Джоуля-Ленца

Лабораторные занятия

Проверка закона Ома для участка цепи.

Исследование цепи постоянного тока с последовательным и параллельным соединением резисторов

Методические указания по изучению темы 1.2.

К изучению темы следует приступить после усвоения причин и условий возникновения и протекания электрического тока, физических величин, характеризующих его как с количественной, так и с качественной стороны.

Важно в результате изучения темы выработать правильное представление об электродвижущей силе, электрическом сопротивлении, проводимости, мощности.

Следует запомнить соотношение между ЭДС и напряжением на зажимах источника при работе его в режиме генератора и в режиме потребителя.

Если источник работает в режиме генератора, то ток внутри источника направлен как и ЭДС – от «минуса» к «плюсу», а если в режиме потребителя – противоположно направлению ЭДС. Необходимо также уяснить, что при всем многообразии источников и потребителей электрической энергии, все они характеризуются электрической мощностью (скоростью преобразования других видов энергии в электрическую и наоборот).

Следует научиться определять мощность, развиваемую источником, и мощность, потребляемую в приемниках.

Так как производство электрической энергии и ее потребление протекают как единый процесс, то источник вырабатывает в любой момент времени столько энергии, сколько ее потребляет приемник, поэтому необходимо помнить, что для любых электрических цепей, находящихся в любых режимах, справедлив баланс мощности источников и приемников электрической энергии.

В этой теме изучаются основные законы электротехники – закон Ома, закон Джоуля-Ленца, которые имеют связь с дисциплинами специальности.

Пассивные цепи с последовательным, параллельным и смешанным соединением относятся к простым электрическим цепям. Расчет этих цепей чаще всего сводится к расчету токов в ветвях и напряжений на отдельных участках эквивалентных схем. При одном источнике электрической энергии в схеме, если его ЭДС и сопротивление всех ветвей заданы, прежде всего, определяется эквивалентное сопротивление цепи. После вычисления тока в эквивалентной схеме переходят к распределению его по отдельным ветвям и определению напряжения на участках схемы. При этом основными расчетными уравнениями являются закон Ома и первый закон Кирхгофа.

Для закрепления практических навыков и умений выполняются лабораторные работы. Целью лабораторных работ является практическое закрепление теоретических знаний по расчету участка цепи (проверка выполнения закона Ома для участка цепи), последовательного и параллельного соединения резисторов.