КАЛИНИНГРАДСКИЙ ПОГРАНИЧНЫЙ ИНСТИТУТ
ФЕДЕРАЛЬНОЙ СЛУЖБЫ БЕЗОПАСНОСТИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КАФЕДРА ЭЛЕКТРОМЕХАНИКИ
В.И. ГНАТЮК, С.В. ХАНЕВИЧ
С.Н. ГРИНКЕВИЧ
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ
ПО ТОЭ
2004 ББК 68.516 Г 56 УДК 62:1+681.51 Рецензент – Л.И. Двойрис, доктор технических наук, профессор Гнатюк В.И., Ханевич С.В., Гринкевич С.Н. Методические рекомендации для подготовки к экзамену по ТОЭ. – Калининград:
КПИ ФСБ РФ, 2004. – 44 с.
Излагаются рекомендации для подготовки к экзамену по дисциплине «Теоретические основы электротехники». Описывается порядок проведения и система оценки знаний на экзамене.
Приводится перечень вопросов и задач по дисциплине, которые используются при составлении экзаменационных квалификационных заданий. Рекомендации дополнены списком литературы по дисциплине и полезными ссылками в интернет.
Рекомендуется курсантам и студентам при изучении дисциплины Теоретические основы электротехники. Книга может быть полезной в ходе изучения следующих дисциплин вузовского цикла: Общая электротехника, Физические основы электроники, Математика, Физика и Информатика.
Основное содержание книги можно найти на сайте профессора В.И. Гнатюка по адресу: http://www.gnatukvi.ru.
© В.И. Гнатюк, © КПИ ФСБ России, оформление, –2–
СОДЕРЖАНИЕ
1. СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКЗАМЕНА И СИСТЕМА
ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ ОБУЧАЮЩИХСЯ...…….………...3. ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ
К ЭКЗАМЕНУ ………………….…………..………….….4. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
И ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ В ИНТЕРНЕТ …………..…… 5. ПЕРЕЧЕНЬ ЗАДАЧ, ВЫНОСИМЫХ НА ЭКЗАМЕН … Учебно-методическое издание Виктор Иванович ГНАТЮК Семен Васильевич ХАНЕВИЧ Станислав Николаевич ГРИНКЕВИЧ Методические рекомендации для подготовки к экзамену по ТОЭ Технический редактор С.В. Турлай Литературный редактор Т.В. Петрова Оригинал-макет В.И. Гнатюк Формат 6084 1/16 Объем 2,8 п.л. Ризограф Тир. 30 экз. Зак. № Лицензия ЛР № 021351 от 14.07.1999 г.Издание Калининградского пограничного института ФСБ России 236022, г. Калининград Лицензия ПЛД № 41-15 от 17.05.1999 г.
Отпечатано в типографии Калининградского пограничного института ФСБ РФ 236022, г. Калининград –3–
1. СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
В процессе обучения в рамках дисциплины Теоретические основы электротехники применяется тест-рейтинговая система оценки знаний обучающихся. Суть системы заключается в том, что результаты текущего, рубежного и итогового контролей по дисциплине, выраженные в десятибалльной шкале, аккумулируются с учетом их весового коэффициента в текущем рейтинге обучающегося. Итоговый рейтинг, сформированный в процессе обучения и вычисленный после итогового экзамена, переводится по стандартной шкале в традиционную четырехбалльную оценку и выставляется обучающемуся. Весовые коэффициенты контрольных мероприятий, а также их очередность определяются ведущим преподавателем.Основными видами текущего контроля являются: выборочный опрос перед лекцией и при допуске к лабораторным занятиям, фронтальный теоретический или расчетный контроль на практических и самостоятельных занятиях, индивидуальная защита отчетов по лабораторным работам.
В ходе изучения дисциплины с целью закрепления материала и оценки знаний в период самостоятельной работы обучающимися выполняются следующие индивидуальные контрольные задания (ИКЗ):
1. Расчет электрических цепей постоянного тока.
2. Расчет магнитных цепей.
3. Расчет однофазных цепей переменного тока.
4. Расчет четырехполюсников.
5. Расчет трехфазных цепей.
6. Расчет переходных процессов.
Рубежный контроль осуществляется по каждому модулю дисциплины. С этой целью в конце модуля на последнем занятии обучающимися выполняется контрольная работа. Содержание контрольной работы определяется ведущим преподавателем.
Оценка, полученная обучающимся на контрольной работе, является окончательной, пересдача работы с целью повышения оценки не допускается. Обучающимся, не прибывшим на контрольную работу без документально подтвержденной уважительной причины (болезнь или командировка), выставляется нулевая оценка. При определении рубежной оценки учитываются результаты защиты лабораторных работ и выполнения ИКЗ, а также текущая успеваемость по модулю. При этом весовые коэффициенты для каждого из видов контроля распределяются следующим образом: защита лабораторных работ – 0,3; ИКЗ – 0,4; контрольная работа – 0,3. Для модулей, в которых не предусматриваются лабораторные работы: ИКЗ – 0,5; контрольная работа – 0,5. Если в модуле не предусмотрены ни лабораторные работы, ни ИКЗ, то в качестве рубежной оценки за модуль выставляется оценка за контрольную работу. По результатам текущего контроля преподаватель имеет право добавить или снять один балл от суммарной оценки по данному модулю. Кроме того, он имеет право добавить балл за активное участие курсанта в научной работе или совершенствовании УМТБ кафедры.
Итоговый контроль по блокам дисциплины осуществляется в конце семестра на дифференцированном зачете или экзамене, к которым допускаются курсанты, защитившие отчеты по всем лабораторным работам, получившие положительные оценки по всем ИКЗ, а также выполнившие основные требования по дисциплине. Содержание промежуточного итогового контроля составляет материал соответствующего блока дисциплины, содержание последнего – материал всей дисциплины. Итоговая оценка за дисциплину определяется исходя из кумулятивного рейтинга обучающегося к моменту окончания изучения дисциплины с учетом оценки за последний итоговый контроль. Кумулятивный рейтинг, в свою очередь, определяется на каждом этапе контроля исходя из максимального количества баллов, которое может быть набрано по данному этапу (модулю, зачету или экзамену). Рейтинговые параметры изложены в специальной электронной таблице. В ней же осуществляются расчеты и хранятся все данные.
Содержание всех видов контроля определяется соответствующими методическими рекомендациями, учебниками и задачниками, предусмотренными учебной программой и тематическим планом. Итоговый контроль проводится по специальным квалификационным заданиям.
2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКЗАМЕНА И СИСТЕМА
ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ ОБУЧАЮЩИХСЯ
Итоговый контроль по дисциплине Теоретические основы электротехники (экзамен или дифференцированный зачет, далее по тексту – экзамен) проводится в форме письменного и/или устного выполнения комплексного квалификационного задания по дисциплине. Задание включает решение сложной профессионально ориентированной задачи, ответы на теоретические и дополнительные вопросы, а также выполнение отдельных элементов на компьютере с использованием современного программного обеспечения.Экзамен является итоговым контролем и имеет целью проверить учебную работу курсантов, уровень полученных ими знаний и умение применять их при решении профессиональных практических задач. К экзамену допускаются курсанты, выполнившие все требования учебной программы по дисциплине. Количество квалификационных заданий готовится не менее чем на 15 % больше числа экзаменующихся в учебной группе, а их содержание охватывает весь пройденный материал.
Экзамен принимается комиссией (не менее двух преподавателей, ведущих занятия по данной дисциплине). Состав комиссии определяется начальником кафедры по согласованию с учебнометодическим отделом. Председатель экзаменационной комиссии несет личную ответственность за правильность проведения экзамена и объективность выставленных оценок.
Начальник кафедры по представлению преподавателя, ведущего лекции в группе, может освобождать от сдачи экзамена наиболее успевающих курсантов, показавших отличные знания по результатам рубежного и текущего контроля. Данным курсантам выставляется максимальный рейтинг за экзамен и оценка «отлично» по дисциплине.
На экзамене кроме экзаменационной комиссии и экзаменуемых имеют право присутствовать начальник института и его заместители, начальник учебно-методического отдела и его заместитель, начальник кафедры и его заместитель, командиры подразделений экзаменующихся. Другие лица присутствуют на экзамене только с разрешения начальника института.
Для проведения экзамена на кафедре разрабатываются следующие материалы:
• учебно-методическая документация;
• квалификационные задания;
• программные вопросы для подготовки к экзамену.
В аудитории, где проводится экзамен, должны находиться следующие документы и материалы:
• учебная программа по дисциплине;
• учебно-методическая документация для экзамена;
• квалификационные задания;
• экзаменационная ведомость;
• зачетные книжки экзаменуемых;
• классный журнал учебной группы.
Экзамен проводится в следующем порядке.
Перед началом экзамена учебная группа в полном составе представляется командиром подразделения председателю экзаменационной комиссии, который кратко напоминает порядок сдачи экзамена, правила поведения курсантов, объявляет фамилии курсантов, освобожденных либо не допущенных к экзамену.
Вызванный для сдачи экзамена курсант докладывает о прибытии, предъявляет зачетную книжку, берет задание, называет его номер и приступает к выполнению. Курсанту на экзамене разрешается брать лишь одно квалификационное задание. В случае доклада курсанта, что он не может ответить на вопросы задания, ему выставляется нулевой балл и оценка «неудовлетворительно». Обучающимся на экзамене разрешено пользоваться только своим конспектом по дисциплине. Использовать ксерокопии и распечатки учебников или чужих конспектов запрещается.
В случае нарушения установленных правил сдачи курсант удаляется с экзамена и ему выставляется нулевой балл и неудовлетворительная оценка.
По готовности (время на подготовку – 1 час) экзаменуемый докладывает об этом комиссии, члены который проводят собеседование с курсантом и объявляют ему оценку за экзамен. По окончании экзамена итоговая оценка (после определения рейтинга и его перевода в традиционную шкалу) выставляется в экзаменационную ведомость и зачетную книжку. В заключение учебная группа в полном составе выстраивается (собирается) в установленном месте для подведения итогов и объявления оценок. Экзаменационная ведомость подписывается всеми членами комиссии и в день экзамена сдается в учебно-методический отдел. Результаты докладываются начальнику кафедры.
Курсанты, получившие на экзамене неудовлетворительную оценку, пересдают его установленным порядком. Однако пересдача экзамена с целью повышения положительной оценки не допускается. На курсантов, которые по каким-либо причинам (болезнь, командировка, повторная сдача экзамена при неудовлетворительной оценке) сдают экзамен отдельно от своей учебной группы, установленным порядком оформляется экзаменационный лист. Экзаменационный лист закрывается и сдается в учебно-методический отдел в день экзамена.
Оценки за экзамен выставляются в зависимости от степени выполнения практического задания и качества ответов на теоретические вопросы. Частная оценка, полученная за решение задачи, имеет весовой коэффициент 0,4; за ответы на теоретические вопросы – 0,2; за ответы на дополнительные вопросы – 0,1; за применение компьютерной техники – 0,3.
3. ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ
К ЭКЗАМЕНУ
1. Электрическое поле, его основные характеристики и законы.2. Напряженность поля, потенциал, напряжение.
3. Электрический заряд, емкость.
4. Электродвижущая сила.
5. Электрический ток, его виды.
6. Магнитное поле, его основные характеристики и уравнения.
7. Магнитная индукция, поток.
8. Индуктивность, потокосцепление.
9. Расчет электрических и магнитных полей.
10. Закон электромагнитной индукции.
11. ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции.
12. Второе уравнение Максвелла в интегральной форме.
13. Работа электромагнитных сил и энергия магнитного поля.
14. Взаимное преобразование механической и электрической энергии.
15. Электромагнитное поле.
16. Полная система уравнений Максвелла.
17. Электрическая цепь и ее элементы.
18. Источники электроэнергии, их параметры.
19. Законы электрических цепей.
20. Эквивалентное сопротивление и эквивалентная проводимость.
21. Потенциальная диаграмма.
22. Расчет простых цепей постоянного тока.
23. Методы трансфигураций и двух узлов.
24. Исследование цепей постоянного тока при последовательном, параллельном и смешанном соединении резисторов.
25. Исследование цепи при помощи потенциальной диаграммы.
26. Расчет сложных электрических цепей методами уравнений Кирхгофа, наложения, эквивалентного генератора, узлового напряжения и контурных токов.
27. Нелинейные цепи постоянного тока.
28. Классификация и характеристики нелинейных элементов.
29. Исследование и расчет цепи постоянного тока с нелинейными элементами.
30. Свойства и классификация магнетиков.
31. Магнитная восприимчивость, намагниченность.
32. Намагничивание магнетиков и ферромагнетиков.
33. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы.
34. Нелинейная индуктивность.
35. Законы магнитных цепей.
36. Расчет магнитных цепей: прямая и обратная, линейная и нелинейная задачи, разветвленная и неразветвленная цепь.
37. Расчет магнитодвижущей силы электромагнитов.
38. Исследование индуктивностей.
39. Элементарный генератор синусоидальной ЭДС.
40. Параметры переменного тока.
41. Изображение синусоидальных функций времени вращающимися векторами.
42. Векторы тока, напряжения, ЭДС.
43. Векторные диаграммы.
44. Простые цепи переменного тока.
45. Расчет цепи с различным соединением реактивных элементов.
46. Построение волновых и векторных диаграмм.
47. Векторный и комплексный методы анализа цепей.
48. Понятие, расчет, а также исследование резонанса напряжений 49. Расчет цепей переменного тока с взаимной индуктивностью.
50. Последовательное и параллельное соединение индуктивно связанных катушек.
51. Исследование цепи с взаимной индуктивностью.
52. Основные понятия, определения и классификация четырехполюсников.
53. Уравнения пассивного четырехполюсника.
54. Теоретическое определение постоянных четырехполюсника.
55. Схема замещения пассивного четырехполюсника.
56. Круговая диаграмма четырехполюсника и ее построение.
57. Экспериментальное определение постоянных пассивного четырехполюсника.
58. Общие сведения об электрических фильтрах.
59. Параметры, характеризующие избирательность фильтров.
60. LC-фильтры нижних и верхних частот.
61. Полосовые и заграждающие фильтры.
62. Принципы построения лестничных цепочных фильтров.
63. Общее понятие об активных и RC-фильтрах.
64. Расчет электрических фильтров нижних и верхних частот.
65. Многофазные системы.
66. Элементарный генератор трехфазной ЭДС.
67. Соединение звездой и треугольником в трехфазных цепях.
68. Соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами.
69. Мощность трехфазной цепи.
70. Вращающееся магнитное поле.
71. Комплексы симметричных составляющих.
72. Разложение несимметричной системы векторов на симметричные составляющие.
73. Сопротивления симметричной трехфазной цепи для токов различных последовательностей.
74. Расчет симметричных и несимметричных трехфазных цепей.
75. Исследование трехфазной цепи.
76. Принцип анализа электрических цепей при действии несинусоидальных ЭДС.
77. Действующее значение несинусоидального тока.
78. Мощность при действии в цепях несинусоидальных токов и напряжений.
79. Влияние активного сопротивления, индуктивности и емкости на форму кривой тока.
80. Резонанс в цепях несинусоидального тока.
81. Фазные ЭДС трехфазных генераторов при наличии высших гармоник.
82. Расчет периодических несинусоидальных процессов.
83. Законы коммутации.
84. Анализ переходных процессов классическим методом.
85. Расчет переходных процессов в простых цепях при постоянных и синусоидальных напряжениях.
86. Расчет переходных процессов в разветвленных цепях.
87. Основные положения операторного метода.
88. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме.
89. Последовательность расчета операторным методом.
90. Теорема разложения и примеры ее применения.
91. Расчет переходных процессов операторным методом в цепях с последовательным и параллельным соединением при различных видах коммутации.
92. Расчет переходных процессов методом интеграла Дюамеля.
93. Нелинейные элементы цепей переменного тока.
94. Векторная диаграмма и эквивалентная схема катушки с сердечником из ферромагнитного материала.
95. Влияние кривой намагничивания на форму кривых тока, напряжения и магнитного потока.
96. Феррорезонансные явления.
97. Ферромагнитные стабилизаторы напряжения.
98. Магнитные усилители.
99. Расчет электрических цепей, содержащих нелинейные элементы.
100. Понятие об однородной линии.
101. Дифференциальные уравнения для однородной линии и их решение для установившегося синусоидального режима.
102. Постоянная распространения и волновое сопротивление.
103. Определение напряжения и тока в произвольной точке линии.
104. Падающие и отраженные волны.
105. Линия без потерь.
106. Линия без искажения.
107. Бегущие волны.
108. Длинные линии как четырехполюсники.
109. Расчет установившихся процессов в длинных линиях.
4. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
И ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ В ИНТЕРНЕТ
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА ПО ТОЭ
1. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. – М.: Высшая школа, 1984 (и других лет).2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле. – М.: Высшая школа, 1984 (и других лет).
3. Бессонов Л.А. и др. Сборник задач по теоретическим основам электротехники. – М.: Высшая школа, 1988 (и других лет).
4. Зевеке Г.Н., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей. – М.: Энергия, 1975 (и других лет).
5. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. Т. 1, 2. – Л.: Энергоиздат, 1981 (и других лет).
6. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. Ч. 1.
Линейные электрические цепи. – М.: Энергия, 1981 (и других 7. Татур Т.А., Татур В.Е. Установившиеся и переходные процессы в электрических цепях. – М.: Высшая школа, 2001.
8. Шебес М.Р. Задачник по теории линейных электрических цепей. – М.: Сборник задач по ТОЭ / Под ред. Л.А. Бессонова. – М.: Высшая школа, 1986 (и других лет).
9. Евдокимов Ф.Е. Теоретические основы электротехники. – М.:
Высшая школа, 2001 (и других лет).
«