Булатова гилфира хусаиновна электротехника в таблицах и схемах

ч. 1 ч. 2 ч. 3 ч. 4


Министерство образования и науки Республики Татарстан

Государственное автономное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Набережночелнинский экономико-строительный колледж имени Е.Н. Батенчука»


БУЛАТОВА ГИЛФИРА ХУСАИНОВНА

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА В ТАБЛИЦАХ И СХЕМАХ
Учебно-методическое пособие

Набережные Челны 2013

УДК 621. 3 (075.32)

ББК 31.2я722

Электротехника в таблицах и схемах: учебно-методическое пособие для обучающихся по профессиям НПО технического профиля. Набережные Челны, 2013. 42 стр., 16 табл.

СОСТАВИТЕЛЬ:

Булатова Г.Х. – преподаватель физики и электротехники высшей квалификационной категории ГАОУ СПО «Набережночелнинский экономико-строительный колледж имени Е.Н. Батенчука»

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

кандидат физико-математических наук, доцент Тулвинский В.Б. (ФГБОУ ВПО «НИСПТР»)

председатель цикловой комиссии естественнонаучных дисциплин Габидинова Г.М. (ГАОУ СПО «Набережночелнинский экономико-строительный колледж имени Е.Н. Батенчука»)

Учебно-методическое пособие разработано в ГАОУ СПО «Набережночелнинский экономико-строительный колледж имени Е.Н. Батенчука» и предназначено для обучающихся по профессии НПО 150709.02 «Сварщик (электросварочные и газосварочные работы)», изучающих дисциплину «Основы электротехники» в соответствии с требованиями ФГОС НПО. Пособие содержит сравнительные таблицы, схемы, опорные конспекты по изучению разделов, справочный материал и тестовые задания.

© Булатова Г.Х., 2013



ВВЕДЕНИЕ


Электротехника является одной из фундаментальных дисциплин в системе подготовки квалифицированных рабочих, эта наука об основных законах физики в области электричества, применяемых в промышленности и в быту. Её преподавание направлено в соответствии с ФГОС НПО на формирование базы для освоения общих и профессиональных компетенций. Электротехника, основанная на положениях курсов математики и физики, развивает логическое мышление и способствует овладению практическими производственными навыками.

Сварка – это процесс соединения металлов и пластмасс без использования крепежных деталей и приспособлений. Сварка позволяет надежно соединять металлические элементы при ремонте, изготовлении деталей взамен поврежденных, а также при создании различных новых изделий. Основной работой сварщика является подготовка к сварочным работам, сборка конструкции согласно чертежам, осуществление сварочного соединения и контроль результатов.

Сварщик – профессионал должен знать физику, электротехнику, математику, технологию плавления металлов, свойства газов, применяемых для антиокисления, методы и принципы действия используемых агрегатов и оборудования. Большое значение имеет соблюдение техники безопасности и производственной санитарии.

Сегодня рабочему-сварщику недостаточно выполнять несколько пусть даже сложных операций освоенного им способа сварки. Он должен понимать физическую сущность основных процессов, происходящих при сварке, знать особенности сварки различных конструкционных материалов, а также смысл и технологические возможности других, как традиционных, так и новых, перспективных способов сварки. Отсюда следует необходимость постоянного совершенствования обучения, повышения профессионального мастерства рабочих-сварщиков.

Кроме технологической подготовки существенным компонентом профессионального образования стало формирование таких качеств личности, как самостоятельность, способность принимать ответственные решения, творческий подход к любому делу, умение постоянно учиться, коммуникабельность, способность к сотрудничеству, социальная и профессиональная ответственность и т.д.

К.Д.Ушинский говорил, что сравнение есть основа всякого понимания и всякого мышления. «…В дидактике - писал он, – сравнение должно быть основным приемом. Если вы хотите, чтобы какой-нибудь предмет внешней природы был понят ясно, то отличайте его от самых сходных с ним предметов и находите в нем сходство с самыми отдаленными от него предметами, тогда только выясните себе все существенные признаки предмета, а это и значит понять предмет. Поэтому напрасно нас упрекают в том, что мы везде настаиваем на сравнении: другого пути для понимания предметов внешней природы нет».

Доказано, что сравнение как прием обучения имеет три разновидности: сопоставление, противопоставление и полное сравнение. Полное сравнение включает одновременно изучение сходства и различий предметов и явлений.

Прием сравнения в форме таблиц, диаграмм, графиков на уроках электротехники способствует глубокому овладению теоретическими основами знаний в области электромагнитных явлений в технических устройствах, анализу физических явлений, следовательно, активизирует познавательную деятельность обучающихся и развивает мышление.

Такая технология обучения сокращает время на приобретение знаний, улучшает их качество, прочность и глубину, повышает интересы обучающихся по их выбранной профессии.

В пособии приведен традиционный и инновационный теоретический материал по всем разделам электротехники в соответствии с ФГОС НПО. Обучающийся имеет возможность самостоятельно проверить знания, полученные при изучении пособия и закрепленные решением задач. Для этого приведены выводы, примечания и контрольные вопросы для повторения.

Для лучшей фиксации внимания читателя формулировки важнейших определений, законов, формул даны жирным шрифтом. Работая с пособием обучающимся необходимо придерживаться следующих рекомендаций:


  1. внимательно просмотрите пособие и найдите материал, соответствующий вашей теме;

  2. изучите и проанализируйте законы, формулы нахождения физических величин, единицы их измерения;

  3. научитесь приемам сравнения схем, диаграмм, графиков;

  4. эффективно используйте справочный материал.

Перечень разделов дисциплины «Основы электротехники», в которых можно применить сравнительные таблицы:

1. Электрические и магнитные цепи

1.1. Электрические цепи постоянного тока

1.2. Однофазный переменный ток

1.3. Трёхфазный переменный ток

1.4. Магнитные цепи

2. Электротехнические устройства

2.1. Электрические измерения

2.2. Основы электроники

2.3. Электрические машины

3. Производство, распределение и потребление электрической энергии

3.1. Производство и распределение электрической энергии.
1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ЦЕПИ

1.1. Электрические цепи постоянного тока


Электрической цепью (ЭЦ) называется совокупность устройств, обеспечивающих протекание электрического тока. Её основными элементами должны быть:

- источники электрической энергии;

- приёмники электрической энергии;

- соединительные провода.


Таблица 1. Источники постоянного тока

Вид сравнения

№ п/п

Вопросы

Сравниваемые объекты

Электрофорная машина

Термоэлемент

Гальванический элемент

Аккумулятор




1.

Дайте определение постоянного тока

Электрический ток – это явление направленного движения электрических зарядов в электрическом поле

Сходные свойства

2.

Каковы условия возникновения постоянного тока?

Наличие электрического поля и свободных заряженных частиц




3.

Как источники постоянного тока изображаются на схеме?



Различные свойства

4.

Какие виды энергии превращаются в энергию электрического тока при помощи постоянного источника тока?

механическая

тепловая

химическая




5.

Для получения какого напряжения нужны источники тока?

высокого

низкого




6.

Какова область применения источника тока?

в лабораторных исследованиях

частичная защита сварочного аппарата от перегрузок

в быту

в профессии автомеханика




7.

В чём преимущество постоянного источника тока?

в получении высокого напряжения

простота обращения, дешевизна

простота обращения, компактность

способность к консервации энергии




8.

Каково напряжение на зажимах источника при замкнутой цепи?

20-30 кВ

20-100В

1,1-2В

1,5-2,2 В




9.

В чём недостатки источника тока?

громоздкость

необходимость подогрева

быстро выходит из строя

в необходимости постоянной подзарядки

Вывод: различные источники тока имеют разное устройство, преимущества и область применения, однако все они создают электрический ток в замкнутой электрической цепи.
Таблица 2. Способы соединения источников электрической энергии

№ п/п

Вопросы

Сравниваемые объекты

Последовательное соединение

Параллельное соединение

Смешанное соединение

1.

Для чего нужно данное соединение источников тока?

Повышает напряжение питания

Повышает мощность источника

Повышает напряжение и мощность

2.

Одинакова ли эквивалентная ЭДС (ЕЭ)?

ЕЭ =

ЕЭ = Е

Е1 - Е2 = IR

3.

Одинаково ли эквивалентное внутреннее сопротивление (r)?

r =

r =




4.

Каковы схемы включения источников электрической энергии?







Примечание: Источники с одинаковыми ЭДС включаются последовательно и параллельно, а в ЭЦ с несколькими источниками, включенными встречно друг другу (аккумулятор и его зарядное устройство), необходимо различать источник, работающий в режиме генератора, и источник, работающий в режиме потребителя.

Последовательным соединением называется соединение конца 1-го потребителя с началом цепи 2-ого и т.д.

Параллельным соединением называется соединение начала цепей в одной точке (узел 1), а концы цепей в другой узел (2). Оба узла подключаются к разноименным зажимам источника питания.

Смешанным соединением называется, резисторы, соединенные параллельно, включаются последовательно с другими резисторами.
Таблица 3. Способы соединения приёмников электрической энергии

№ п/п

Вопросы

Сравниваемые объекты

Последовательное соединение

Параллельное соединение

Смешанное соединение

1.

Как на схеме изображаются соединения потребителей?







2.

Какая физическая величина при данном соединении остается постоянной?

Сила тока

Напряжение

При последовательном соединении – сила тока;

При параллельном - напряжение



3.

Как находится напряжение?

U = U1 + U2 + U3

U = const




4.

Как находится сила тока?

I = const

I = I1 + I2 + I3




5.

Как находится сопротивление?

R = R1 + R2 + R3

Проводимость: G=

=

R = R1 +Ref +R4

Ref =



6.

Как находится мощность, потребляемая ЭЦ?

PЭЦ = P1 + P2 + P3

P = P1 + P2 + P3

P = P1 + P2 + P3 +P4 +P5 +P6

7.

Как находится мощность, отдаваемая источником?

PИСТ = UI = I2R =

P = P1 + P2 + P3

P = P1 + P2 + P3

+P4 +P5 +P6



8.

Как записывается закон Ома для участка цепи?

I =

I =

I =

Примечание: При последовательном соединении потребителей энергии в соответствии со вторым законом Кирхгофа: 0=U1+U2+U3 или U=U1 +U2 +U3. При параллельном соединении потребителей энергии в соответствии с первым законом Кирхгофа (законы свои он сформулировал в возрасте 26 лет) алгебраическая сумма токов для любого узла ЭЦ равна нулю: I – I1 – I2 – I3 = 0, или I = I1 + I2 + I3
Вопросы для повторения:

1. В каких единицах выражают ЭДС, напряжение и ток?

2. От чего зависит сопротивление металлического проводника?

3. Напишите выражение закона Ома для участка цепи и закона Ома для полной цепи.

4. Как определяется ток при коротком замыкании зажимов источника энергии?

5. Сформулируйте первый и второй законы Кирхгофа.

6. Сформулируйте закон Джоуля - Ленца.

7. Как рассчитать поперечное сечение провода?

8. Какие электрические цепи называются нелинейными?

9. Какое сопротивление называется нелинейным?

10. Соблюдаются ли для нелинейных цепей законы Кирхгофа?

11. Каково соотношение генерируемых и потребляемых мощностей в цепях постоянного тока?


Темы рефератов для внеаудиторной самостоятельной работы по теме «Электрические цепи постоянного тока»:

  1. Методы расчёта линейных электрических цепей.

  2. Расчёт нелинейных электрических цепей постоянного тока.




ч. 1 ч. 2 ч. 3 ч. 4