Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный профессионально-педагогический университет»

Институт электроэнергетики и информатики

Кафедра автоматизированных систем электроснабжения

Утверждаю

Проректор по образовательной политике

____________В.Я. Шевченко

«___»______________2012 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Электротехническое и конструкционное материаловедение»

для студентов всех форм обучения

направления подготовки 051000.62 Профессиональное обучение (по отраслям)

профиля подготовки «Энергетика»

профилизаций «Энергохозяйство предприятий, организаций, учреждений и энергосберегающие технологии», «Электропривод и автоматика»

Екатеринбург

РГППУ

2012

Рабочая программа дисциплины «Электротехническое и конструкционное материаловедение». Екатеринбург, ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет», 2012. 22 с.

Настоящая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций Примерной основной образовательной программы по направлению подготовки 051000.62 Профессиональное обучение (по отраслям).

Авторы:	Ст. преподаватель	И.М. Морозова
Рецензент:	к.ф-м.н., доцент	В.А. Охапкин

Одобрена на заседании кафедры автоматизированных систем энергоснабжения. Протокол от 30 августа 2012 г. № 1.

Заведующая кафедрой автоматизированных систем энергоснабжения

С.В. Федорова

Рекомендована к печати методической комиссией Института электроэнергетики и информатики РГППУ. Протокол от 10 сентября 2012 г. № 1.

Зам. председателя методической комиссии ЭлИн		А.А. Карпов
СОГЛАСОВАНО Зав. сектором инспектирования ИМО УМУ		С. В. Пеннер
И.о. директора ЭлИн		А.А. Карасик

© ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет», 2012

© Морозова И.М., 2012

1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целями изучения дисциплины, соотнесенными с общими целями ООП ВПО, являются:

 формирование общетехнической базы отраслевой подготовки;

 усвоение студентами основных положений по вопросам электротехнического и конструкционного материаловедения;

 формирование технического мировоззрения за счет развития инженерного мышления и расширения кругозора.

На их основе будущий специалист сумеет самостоятельно овладевать новыми знаниями в условиях постоянного развития науки и производства. Знания и умения, усвоенные студентами в процессе изучения дисциплины «Электротехническое и конструкционное материаловедение», необходимы для освоения основного вида профессионально-педагогической деятельности бакалавров по направлению подготовки Профессиональное обучение (по отраслям) профилю Энергетика. И включает: подготовку студентов по профилизации Энергохозяйство предприятий, организаций, учреждений и энергосберегающие технологии в образовательных учреждениях по программам начального, среднего и дополнительного профессионального образования, в центрах по подготовке, переподготовке и повышению квалификации рабочих и специалистов.

Для приобретения умений и навыков, необходимых для профессиональной деятельности, изучение дисциплины «Электротехническое и конструкционное материаловедение » преследует решение следующих задач:

 усвоение студентами основ материаловедения и технологии конструкционных материалов, предмета, основных разделов, существующих и перспективных направлений развития электротехнических и конструкционных материалов, классификации материалов по агрегатному состоянию, химическому составу, функциональному назначению;

 овладение студентами методами выбора при конструировании, изготовлении и эксплуатации изделий из электротехнических материалов, технологией получения и применения электротехнических материалов.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина «Электротехническое и конструкционное материаловедение» относится к профессиональному циклу.

Для изучения данной учебной дисциплины необходимы следующие знания, умения и навыки, формируемые предшествующими дисциплинами:

1. Из курса «Химия»:

Знания: Общие сведения о строении вещества.

Умения: Определение химической связи между атомами вещества.

Владения: Исследование структуры кристаллических тел.

2. Из курса «Физика»:

Знания: Основные свойства проводниковых, диэлектрических и магнитных материалов.

Умения: Исследование основных характеристик электротехнических материалов.

Владения: Определение и оценивание силы взаимодействия вещества с электромагнитным полем.

2.3. Из курса «Теоретические основы электротехники»:

Знания: Электрические и магнитные цепи. Нелинейные цепи и их элементы.

Умения: Исследование электрических и магнитных характеристик материалов.

Владения: Построение и расчет электрических цепей постоянного тока. Определение параметров электрического и магнитного полей.

2.4. Перечень последующих учебных дисциплин, для которых необходимы знания, умения и владения, формируемые данной учебной дисциплиной:

• Электрические сети и системы;

• Электрические машины и электропривод;

• Электроснабжение потребителей и режимы.

3. КОМПЕТЕНЦИИ СТУДЕНТА, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

По окончании изучения курса студент должен:

Знать:

• основы материаловедения и технологии конструкционных материалов;

• материалы в качестве компонентов электротехнического и электроэнергетического оборудования;

• конструкционные материалы; металлы и сплавы;

• проводниковые, полупроводниковые, диэлектрические и магнитные электротехнические материалы;

• природные, искусственные и синтетические материалы;

• классификацию материалов по агрегатному состоянию, химическому составу, функциональному назначению;

• связь химического состава материалов с их свойствами, зависимость свойств от внешних условий.

Уметь:

• при изготовлении изделия использовать технологические свойства материала;

• при конструировании изделия осуществлять выбор материала в соответствии с техническим заданием;

• при эксплуатации изделия учитывать зависимость свойств материала от различных параметров.

Владеть / быть в состоянии продемонстрировать:

• методиками выполнения расчетов применительно к использованию электротехнических и конструкционных материалов;

• технологией получения и применения электротехнических материалов;

• процессом поиска технических решений;

• навыками использования нормативной, справочной литературы и стандартов.

• организационно-управленческими функциями при производстве электрооборудования.

• Дисциплина «Электротехническое и конструкционное материаловедение» является базовой для последующих специальных дисциплин, обеспечивая фундаментальную общеинженерную подготовку, необходимую для формирования обязательных профессиональных компетенций будущего специалиста и способствует формированию компетенций, предусмотренных ФГОС-3 по направлению подготовки ВПО «Профессиональное обучение».

• Дисциплина «Электротехническое и конструкционное материаловедение» является базовой для последующих специальных дисциплин, обеспечивая фундаментальную общеинженерную подготовку, необходимую для формирования обязательных профессиональных компетенций будущего специалиста и способствует формированию компетенций, предусмотренных ФГОС-3 по направлению подготовки ВПО «Профессиональное обучение».

Изучение данной учебной дисциплины направлено на формирование у обучающихся следующих общекультурных (ОК), профессиональных (ПК) и профессионально-специализированных компетенций:

а) общекультурными (ОК):

• осознает культурные ценности, понимает роль культуры в жизнедеятельности человека (ОК-1);

• осознает ключевые ценности профессионально-педагогической деятельности (демонстрирует глубокое знание всех ключевых ценностей профессии (КЦП), проявляет понимание их смыслов и значений, свободно интерпретирует все КЦП, высказывает свое отношение к каждой КЦП, демонстрирует системность, целостность представлений о ценностных отношениях к человеку (обучающемуся)) (ОК-2);

• понимает философию как методологию деятельности человека ОК-3);

• готов к самопознанию, самодеятельности, освоению культурного богатства как фактора гармонизации личностных и межличностных отношений (ОК-6);

• готов к самооценке, ценностному социокультурному самоопределению и саморазвитию (ОК-7);

• готов к позитивному, доброжелательному стилю общения (ОК-8);

• способен научно анализировать социально-значимые проблемы и процессы, умеет использовать на практике методы гуманитарных, социальных и экономических наук в различных видах профессионально - педагогической деятельности (ОК-15);

• способен выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессионально-педагогической деятельности (ОК-16);

• владеет культурой мышления, знает его общие законы, способен в письменной и устной речи правильно (логически) оформить его результаты (ОК-18);

• владеет технологией научного исследования (ОК-19);

• способен осуществлять письменную и устную коммуникацию на государственном языке и осознает необходимость знания второго языка (ОК-20);

• готов к практическому анализу логики различного рода рассуждений, владеет навыками публичной речи, аргументации, ведения дискуссий, полемики и др. (ОК-21);

• способен самостоятельно работать на компьютере (элементарные навыки) (ОК-23);

• владеет процессом творчества (поиск идей, рефлексия, моделирование и др.) (ОК-28);

б) профессиональными (ПК):

• способен развивать профессионально важные и значимые качества личности будущего рабочего (специалиста) (ПК-2);

в) профессионально-специализированными (ПСК):

• способен собирать и анализировать исходные данные для проектирования, разрабатывать и оформлять завершенные проектно-конструкторские работы (ПСК-1);

• готов участвовать в обслуживании технологического оборудования (ПСК-4).

• готов к оперативному обслуживанию и к проведению осмотров электротехнических устройств и систем автоматики (ПСК-7);

• способен проводить консультации индивидуальных и корпоративных клиентов по вопросам автоматизации, установки приборов учета и потребления энергоресурсов, в эксплуатируемых и строящихся предприятиях и учреждениях (ПСК-10).

4. СТРУКТУРА ДИСЦИПЛИНЫ

   1. Объем дисциплины и виды учебной работы

Таблица 1

Вид учебной работы			Всего зачетных единиц (часов)	Семестр
				3-й	3-й	3-й	3-й	3-й
				Очная форма обучения	Очная с сокр. сроком обучения	Заочная с полн. сроком обучения	Заочная с сокр. сроком обучения	Заочная с прим. ДОТ
1			2	3	4	5	6	7
Общая трудоемкость дисциплины			3 (108)	3 (108)	1,5 (54)	3 (108)	1,5 (54)	1,5 (54)
Аудиторные занятия (всего)			0,83(30)	0,83(30)	0,83(30)	0,16(6)	0,39(14)	0,33(12)
В том числе:
Лекции (Л) (консультации)			0,44(16)	0,44(16)	0,44(16)	0,05(2)	0,22(8)	0,22(8)
Практические занятия (ПЗ), Семинары (С)			-	-	-	-	0,05(2)	-
Лабораторные работы (ЛР)			0,39(14)	0,39(14)	0,39(14)	0,1(4)	0,1(4)	0,1(4)
Самостоятельная работа студента (СРС) (всего)			2,16(78)	2,16(78)	0,66(24)	2,83(102)	1,1(40)	1,17(42)
В том числе:
Курсовой проект (работа)		КП
		КР
Другие виды СРС:
Расчетно-графические работы (РГР)			0,5(18)	0,5(18)	-	1,1(40)	0,5(18)	0,55(20)
Подготовка рефератов, презентаций			0,55(20)	0,55(20)	0,17(6)	0,55(20)	0,28(10)	0,28(10)
Подготовка к лабораторным работам с использованием методических рекомендаций			0,22(8)	0,22(8)	0,11(4)	0,33(12)	0,11(4)	0,11(4)
Оформление лабораторных работ, отчетов и подготовка к их защите			0,28(10)	0,28(10)	0,11(4)	0,28(10)	0,11(4)	0,11(4)
Подготовка к промежуточной аттестации			0,28(10)	0,28(10)	0,11(4)	-	-	-
Подготовка к итоговой аттестации			0,28(10)	0,28(10)	0,16(6)	0,55(20)	0,11(4)	0,11(4)
Вид промежуточной аттестации	зачет (З)
	экзамен (Э)		Э	Э	Э	Э	Э	Э

2. Содержание и тематическое планирование дисциплины

Таблица 2

№ п/п	Разделы учебной дисциплины	Семестр	Неделя семестра	Виды учебной деятельности и трудоемкость (в часах)				Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам)
				Лекции	Лабораторные работы	СРС	Консультации
	Проводниковые материалы	3	1- 4	4	4	16	Еженед.	Посещаемость лекции – 1, 3; Входной контроль – 1; Защита ЛР-2,4.
	Полупроводниковые материалы	3	5	2		10	Еженед.	Посещаемость лекции -5. Сдача рефератов-5. Тестирование-5.
	Диэлектрические материалы	3	6-12	6	8	32	Еженед.	Посещаемость лекции. – 6,7,9,11; Доклады с презентациями-6,9; Защита ЛР8,10,12; КнР-10; Тестирование-12. Внутрисеместровая аттестация-8.
	Магнитные материалы	3	13-14	2	2	12	Еженед.	Посещаемость лекции – 13; Доклады с презентациями-13.
	Конструкционные материалы	1	15	2		8	Еженед.	Посещаемость лекции – 15; Доклады с пре-зентациями 15; КнР
Итого за курс				16	14	78		Экзамен

3. Содержание дисциплины

Таблица 3

№ п/п	№ семестра	Наименование раздела учебной дисциплины	Содержание раздела в дидактических единицах
1	2	3	4
	3	Проводни ковые материалы	Классификация и основные свойства проводниковых материалов. Удельное сопротивление и удельная проводимость, теплопроводность, температурный коэффициент линейного расширения и механические свойства. Металлы и сплавы высокой проводимости, их основные характеристики. Сплавы высокого сопротивления и их основные характеристики. Сверхпроводники и криопроводники. Неметаллические проводниковые материалы. Нелинейные сопротивления. Проводящие материалы на основе углерода.
	3	Полупро водниковые материалы	Элементы зонной теории твердого тела. Контактные явления в полупроводниках.
	3	Диэлектри- ческие материалы	Поляризация диэлектриков. Зависимости диэлектрической проницаемости от различных факторов. Потери энергии в диэлектриках. Схемы замещения диэлектриков. Тангенс угла потерь. Контроль изоляции по величине тангенса угла потерь. Газообразные, твердые и жидкие диэлектрики, их основные виды и свойства. Основные характеристики изоляционных и конструкционных материалов. Электропроводность диэлектриков. Поверхностная электропроводность диэлектриков. Самостоятельный и несамостоятельный газовый разряд. Закономерности развития газового разряда в однородном и неоднородном электрических полях. Электропроводность жидких диэлектриков. Температурная зависимость электропроводности. Пробой диэлектриков. Пробой твердых диэлектриков. Основные механизмы пробоя. Электрический пробой жидких диэлектриков. Нефтяные масла, электроизоляционные полимеры, лаки и компаунды, волокнистые материалы, электроизоляционные стекла и керамика, слюда, неорганические электроизоляционные пленки. Активные диэлектрики.
	3	Магнитные материалы	Магнитные свойства вещества. Намагниченность. Магнитная проницаемость. Магнитомеханические явления. Определение и основные характеристики магнитных материалов. Индукция и напряженность магнитного поля. Петля гистерезиса. Виды магнитной проницаемости. Потери энергии в магнитных материалах. Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетизм. Магнитомягкие материалы: технически чистое железо, электротехнические кремнистые стали, пермаллои. Их основные виды и характеристики. Магнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса. Магнитотвердые материалы: классификация и требования, сплавы на основе железо-никель-алюминий, магниты из порошков. Основные виды и характеристики магнитотвердых материалов.
	3	Конструкционные материалы	Технология конструкционных материалов Общие требования, предъявляемые к конструкционным материалам. Классификация конструкционных сталей. Неметаллические материалы.