Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электротехника и электроника. Интернет-тестирование базовых знаний. Часть 3. Теория и методы анализа линейных цепей синусоидального тока. Учебное посо
.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
В.Ю. НЕЙМАН
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
И ЭЛЕКТРОНИКА
ИНТЕРНЕТ-ТЕСТИРОВАНИЕ
БАЗОВЫХ ЗНАНИЙ
Часть 3
ТЕОРИЯ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЛИНЕЙНЫХ
ЦЕПЕЙ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА
Утверждено
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
НОВОСИБИРСК
2014
УДК 621.3.+621.38](075.8)
Н 46
Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. А.И. Алиферов
канд. техн. наук, доц. В.Н. Зонов
Работа подготовлена на кафедре теоретических основ электротехники
для студентов дневного и заочного отделений
электротехнических специальностей
Нейман В.Ю.
Н 46 Электротехника и электроника. Интернет-тестирование базовых
знаний. Ч. 3. Теория и методы анализа линейных цепей синусоидального
тока: учеб. пособие / В.Ю. Нейман. – Новосибирск: Изд-во НГТУ,
2014. – 130 с.
ISBN 978-5-7782-2434-6
Пособие содержит материалы для подготовки к интернет-тестированию
базовых (остаточных) знаний по электротехнике и электронике, касающихся
раздела «Теория и методы анализа линейных цепей синусоидального тока».
Тематическая структура пособия определяется дидактическими единицами
государственных образовательных стандартов, которые разделяются на более
узкие подразделы (темы) и образуют структуру аттестационных педагогических измерительных материалов (АПИМ). Такая структура во многом определяет специфику проведения тестирования и оценку результатов Федерального
экзамена в сфере профессионального образования (ФЭПО) по дисциплинам основных образовательных программ.
Материал пособия включает в себя краткие теоретические сведения, анализ решений тестовых заданий и заданий, вынесенных для самостоятельного
решения, с ответами.
Пособие будет полезно для самоконтроля усвоения знаний и умений в
рамках образовательного процесса при подготовке к экзамену или зачету, к
вступительным испытаниям в магистратуру и аспирантуру по дисциплинам:
Электротехника и электроника (ЭиЭ), Теоретические основы электротехники
(ТОЭ), Основы теории электрических цепей (ОТЭЦ), Общая электротехника
(ОЭ).
ISBN 978-5-7782-2434-6 © Нейман В.Ю.,2014
© Новосибирский государственный
технический университет, 2014
УДК 621.3.+621.38](075.8)
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ............................................................................................................... 4
Тематическая структура аттестационных педагогических измери-
тельных материалов (АПИМ) ............................................................................. 7
Методические рекомендации ............................................................................ 10
Теория и методы анализа линейных цепей синусоидального тока ............... 11
1. Основные величины, характеризующие синусоидальные функции
времени ............................................................................................................... 11
2. Изображение синусоидальных функций времени векторами и ком-
плексными числами .......................................................................................... 13
3. Элементы электрической цепи в установившемся синусоидальном
режиме .................................................................................................................... 16
4. Пассивный двухполюсник в цепи синусоидального тока .............................. 19
5. Применение символического метода для расчета цепей синусоидаль-
ного тока ............................................................................................................. 24
6. Мощность цепи синусоидального тока ............................................................ 28
7. Резонансные явления в электрических цепях ................................................. 32
8. Индуктивно связанные электрические цепи ................................................... 37
9. Примеры тестовых заданий АПИМ по темам ДЕ ........................................... 43
9.1. Тема 1. Способы представления синусоидальных электрических
величин ....................................................................................................... 43
9.2. Тема 2. Пассивный двухполюсник в цепи синусоидального тока ......... 53
9.3. Тема 3. Расчет линейных электрических цепей
тока в комплексной форме ........................................................................ 76
9.4. Тема 4. Мощность в линейных цепях синусоидального тока ................. 92
9.5. Тема 5
9.6. Тема 6. Цепи с взаимной индукцией ....................................................... 117
Библиографический список ............................................................................ 129
Резонансные явления в линейных электрических цепях
синусоидального тока .............................................................................. 104
синусоидального
3
ВВЕДЕНИЕ
В системе образования России за последнее десятилетие произошли большие функциональные и структурные изменения. К ним в
первую очередь следует отнести созданную Национальную систему
оценки качества образования, введение Государственных образовательных стандартов (ГОС) второго и Федеральных государственных
образовательных стандартов (ФГОС) третьего поколения, введение
единого государственного экзамена, разделение по статусу образовательных
оценки и контроля знаний. Введение в учебный процесс новых технологий диагностики позволяет расширить возможности в объективности оценки знаний и качества подготовки студентов. Объективной основой в создании инновационных технологий для оценки качества
обучаемых стали
которые отражены в стандартах высшего профессионального образования.
комплексную оценку своей деятельности. Важным компонентом аттестации вуза является проведение официальной министерской проверки
базовых знаний студентов по всем основным образовательным программам (ООП) и циклам каждой ООП.
Федеральный экзамен в сфере профессионального образования
(ФЭПО), который представляет собой централизованное интернеттестирование базовых знаний студентов.
тов, позволяющим диагностировать уровень их подготовки на соответствие требованиям, предъявляемым образовательным стандартом,
является разработанная в настоящее время
учреждений и ряд других важных преобразований.
Эти изменения прежде всего отразились на системе педагогической
требования к обязательным результатам обучения,
Все образовательные учреждения Российской Федерации проходят
В связи с этим
Важным элементом в системе проверки качества обучения студен-
начиная с 2005 г. во всех вузах страны проводится
Национальным аккредита-
4
ционным агентством (Росаккредагентство) технология Интернетэкзамена в области профессионального образования. Цель Интернетэкзамена состоит в разработке и внедрении технологии, позволяющей
на основе внешней независимой экспертизы получить качественную
оценку результатов обученности студентов. Особенностью аттестационных педагогических измерений, проводимых в настоящее время в
рамках Интернет-экзамена, является оценка степени соответствия содержания, а
требованиям образовательного стандарта.
Интернет-экзамен представляет собой компьютерное тестирование
студентов, заканчивающих (или закончивших) изучение дисциплины.
Тестирование проводится одновременно для всех вузов, по единым
измерительным материалам для каждого направления подготовки.
Используемый комплект тестовых заданий предоставляет адекватную количественную информацию о реальном знании
дентов. Тесты оказываются более объективным способом оценки степени усвоения студентами лекционного материала и иных видов учебной деятельности при изучении дисциплины.
Объективность тестирования достигается путем стандартизации
процедуры проведения и единых критериев оценки, а также невозможности внести субъективную составляющую в оценку знаний студентов.
Тесты, являющиеся более емким
определение уровня усвоения ключевых определений и понятий, тем и
разделов учебной программы, умений и навыков. Тестовая форма
оценки позволяет определить уровень достижений студента по изучаемой дисциплине, и, наконец, тестирование расширяет традиционную
шкалу оценки знаний.
Основой модели проверки качества подготовки студентов является
относительная оценка освоения всех дидактических
обучаемой дисциплине на уровне требований, предъявляемых образовательным стандартом. В соответствии с данной моделью оценка
уровня подготовки студента выполняется по каждой ДЕ путем количественного сравнения правильно выполненных заданий с заданным
критерием освоения. Показателем овладения дисциплиной по каждой
основной образовательной программе является доля студентов, освоивших все дидактические
вместе с тем уровня и качества подготовки студентов всем
и навыках сту-
инструментом, ориентированы на
единиц (ДЕ) по
единицы обучаемой дисциплины.
5
В качестве положительного момента следует отметить унификацию контрольных вопросов, формирование единых требований к
уровню освоения учебного материала. Проверке и оценке подлежат
именно базовые знания, а также все компоненты (ДЕ) содержания дисциплины в соответствии с образовательным стандартом.
Следует также понимать, что подобная форма оценки знаний не
позволяет определить степень творческого
щемся, умение мыслить логически и делать необходимые выводы, однако надо признать, что мгновенная оценка задания и выбор верного
решения возможны только при глубоком понимании материала и
устойчивых навыках решения подобных задач.
Настоящее пособие должно помочь студентам понять особенности
проведения интернет-тестирования, а также оно будет
моконтроля уровня усвоения знаний и умений в рамках образовательного процесса при подготовке к экзамену или зачету, к вступительным
испытаниям в магистратуру и аспирантуру по дисциплинам: Электротехника и электроника (ЭиЭ), Теоретические основы электротехники
(ТОЭ), Основы теории электрических цепей (ОТЭЦ), Общая электротехника (ОЭ).
В соответствии с
зуемым Федеральным государственным образовательным стандартом
высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) третьего поколения, результатом обучения по указанным дисциплинам являются
сформированные компетенции, которые описываются через дескрипторы «знать», «уметь», «владеть».
компетентностным подходом к обучению, реали-
начала в каждом обучаю-
полезно для са-
Цели изучения дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен:
приобрести твердые навыки решения задач теории электриче-
ских цепей и теории электромагнитного поля с доведением решения до
практического результата;
научиться самостоятельно разбираться в способах и подходах к
решению задач электротехники, содержащихся в учебной, технической
и иной литературе, связанной со специальностью студента;
выработать
задач;
навыки исследования при решении прикладных
6
развить необходимую интуицию в вопросах приложения элек-
тротехники для решения технических задач.
Педагогическая задача курса – формирование у будущего специалиста перечисленных выше качеств.
ТЕМАТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА
АТТЕСТАЦИОННЫХ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ (АПИМ)
Курс электротехники и электроники служит базой для различных
электротехнических дисциплин, что является критерием включения в
него требуемых для изучения тем.
Тематическая структура пособия определяется дидактическими
единицами образовательного стандарта, которые, в свою очередь, разделяются на более узкие подразделы (темы) и образуют структуру так
называемых аттестационных педагогических измерительных материалов (АПИМ).
При
составлении тестовых заданий за основу принимаются
требования образовательного стандарта к обязательному минимуму
содержания соответствующей дисциплины. Эти требования могут существенно различаться по объему и содержанию для различных
направлений и специальностей (табл. 1).
Такая структура во многом определяет специфику проведения и
оценки Федерального экзамена в сфере профессионального образования по дисциплинам основных
При использовании пособия для подготовки к тестированию по
дисциплинам следует ориентироваться на сходные по названию и содержанию разделы (ДЕ) и соответствующие разделу темы.
Основной материал пособия включает в себя краткие теоретические сведения, анализ решений тестовых заданий, а также задания, вынесенные для самостоятельного решения с ответами по
относящихся к разделу № 3 «Теория и методы анализа линейных цепей
синусоидального тока» (см. табл. 1).
образовательных программ.
темам АПИМ,
7
Таблица 1
Раз-
делы
Физические основы электротехники, основные свойства и законы
1
линейных электрических цепей
2 Теория и методы анализа линейных цепей постоянного тока
Теория и методы анализа линейных цепей синусоидального тока
3
4 Трехфазные цепи и методы их анализа
Расчет линейных электрических цепей при периодических несину-
5
соидальных воздействиях
Переходные процессы в линейных электрических цепях и методы
6
их расчета
Основные понятия и законы нелинейных электрических и магнит-
7
ных цепей постоянного и переменного тока, методы анализа нелинейных цепей
8 Методы анализа линейных цепей с многополюсными элементами
9 Методы анализа линейных цепей с распределенными параметрами
10 Теория электромагнитного поля
11 Основы электроники
Содержание разделов (ДЕ) АПИМ по дисциплине
электротехника и электроника
Перечень контролируемых учебных элементов по темам данного
раздела, представленный в табл. 2, отражает обязательные требования
ФГОС к знаниям, которые студент должен приобрести в результате
освоения дисциплины.
Преимущественным типом заданий, предлагаемых АПИМ, выбрана закрытая форма с выбором одного правильного ответа из четырех
предложенных. Такая форма задания в рамках Интернет-экзамена
наиболее
распространена. Основное содержание приводимых в пособии АПИМ согласуется с демонстрационными материалами, размещенными в свободном доступе на сайте ФЭПО (www.fepo.ru), которые
по своему характеру и форме аналогичны заданиям, разработанным
Росаккредагентством.
8
Наименование элемента
р
р
р
р
жания раздела
соде
Тема 1. Способы представления синусоидальных электрических величин
Тeма 2. Пассивный двух-
полюсник в цепи синусоидального тока
Тема 3. Расчет линейных
электрических цепей
синусоидального тока
в комплексной форме
Тема 4. Мощность в линейных цепях синусоидального тока
Тема 5. Резонансные
явления в линейных
электрических цепях синусоидального тока
Тема 6. Цепи с взаимной индукцией
Таблица 2
Контролируемые учебные элементы
Знать: основные величины, характеризую-
щие синусоидальные функции времени, аналитическое и графическое представление синусоидальных величин, изображение их векторами и
комплексными числами
Уметь: сопоставлять между собой
Знать: типы сопротивлений и фазовые соот-
ношения, векторное представление электрических величин и действия над векторами, закон
Ома для полного сопротивления, законы Кирхгофа в векторной форме, расчет при последовательном и параллельном соединении элементов
Уметь: определять активные и реактивные
сопротивления, ток, напряжение
сдвиг, находить показания амперметров и вольтмет
ов
Знать: комплексные выражения синусо-
идальных функций времени и операции над ними, понятия комплексного сопротивления и
проводимости, методы расчета применительно к
комплексной форме записи основных законов
Уметь: применять для решения задач, вычислять показания ампе
Знать: типы мощностей и соотношения меж-
ду ними, формулы для расчета мощностей, понятие комплексной мощности цепи
Уметь: определять активную, реактивную,
полную мощности и коэффициент мощности
цепи, устанавливать по показаниям приборов
Знать: частотные свойства электрических
цепей, виды резонансов и условия их возникновения
Уметь: рассчитывать из условия резонансных режимов значения параметров цепи, величин токов и нап
Знать:явление взаимной индукции, правила
расчета магнитосвязанных цепей, эквивалентную замену индуктивных связей
Уметь: применять на практике для решения
задач
яжений
метров и вольтметров
и фазовый
9
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
1. При подготовке к тестированию студенту следует обратиться к
настоящему учебному пособию и изучить краткие теоретические сведения по разделу ДЕ и включенные в нее темы (см. табл. 2). Ознакомиться с разобранными примерами тестовых заданий и ответить на
вопросы заданий, вынесенных для самостоятельного решения, проверить ответы.
2. Интернет-тестирование базовых знаний
терных классах, где каждый студент выполняет индивидуальные задания. Порядок ответов произвольный, поэтому можно, пропустив некоторый вопрос, вернуться к нему позже. На все ответы по тесту отводится определенное время, которое зависит от количества вопросов и
уровня их сложности. Правильный ответ вводится с помощью мыши и
клавиатуры.
3. При тестировании базовых знаний важнейшим критерием оценки является процент усвоения ДЕ. Она считается усвоенной, если студент правильно ответил на 50 % вопросов и более по темам, относящимся к разделу ДЕ. В противном случае ДЕ считается неусвоенной, и
индивидуальный итоговый результат студента вносит отрицательный
вклад в итоговый результат тестирования
4. Задания делятся на четыре типа. Тип задания отличают знаки,
стоящие перед ответами (через запятую показан вид выбранного ответа после ввода с помощью мыши или клавиатуры):
происходит в компью-
группы в целом.
, (кружок) – предполагает выбор одного из предложенных
вариантов ответа, который надо выделить с помощью мыши;
, (малый квадрат) – означает выбор нескольких правильных
ответов из предложенных вариантов, которые нужно выделить с помощью мыши;
(большой квадрат) – предполагает указание последовательности или соответствия. Первое нажатие левой кнопки
мыши приводит к появлению цифры 1 в соответствующем квадрате.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]