Целью данного учебно-методического пособия являются обеспечение заданиями практических занятий по курсу «Электротехника и электроника» и помощь установочным материалом по темам этих занятий студентам, использующим дистанционные технологии обучения. В пособии приведены темы занятий и рекомендации к их освоению, отражённые тремя большими разделами.

Первый раздел – электрические цепи постоянного тока. Здесь рассмотрены основные понятия об электрических цепях, базовые законы электротехники и режимы работы электрической цепи.

Второй раздел – электрические однофазные цепи синусоидального тока. Кроме основных понятий и определений осваиваются способы изображения синусоидальных напряжений и токов, их использование при изучении и расчете электрических цепей. Рассматривается применение базовых методов для расчета электрических цепей синусоидального тока, в том числе на комплексной плоскости. Также изложены понятия активной, реактивной и полной мощности. Затронута тема резонанса в электрических цепях (резонанс напряжений и токов), а также основные понятия о нелинейных электрических цепях и методах их расчета.

Третий раздел отражает основные методы расчета сложных линейных электрических цепей. Здесь расчет цепей производится в составе расчётно-графических работ (РГР) по уравнениям, составленным по законам Кирхгофа, методу контурных токов, узловых потенциалов, эквивалентного генератора, в том числе с использованием принципа наложения.

1 Проведение практических работ

Параллельно с изучением лекционного материала нужно начать выполнять практические работы. Практические занятия предназначены для реального освоения правил анализа электрических цепей и расчёта их параметров. Основное внимание следует уделять связи физической сути процессов в электрической цепи и методам и приёмам, применяемых при выполнении задания. Нужно уделить внимание знакомству с пакетом электрического моделирования MicroCAP, который должен являться и образцовым средством для проверки промежуточных и итоговых данных расчётов, и средством наглядной визуальной иллюстрации поведения напряжений и токов, а также численных значений элементов цепи.

В сочетании с моделированием при проведении лабораторных работ [1], указанная направленность практических работ позволяет осваивать аппаратно-программный инструментарий, необходимый для работы над учебными задачами. Кроме этого, с начала обучения у студента интуитивно вырабатывается образный тип мышления, необходимый для адекватного принятия решения при оценке ситуации в физическом объекте (электрической цепи).

При защите домашних заданий, РГР и других видов самостоятельной работы студента (СРС) необходимо акцентировать внимание на построении доклада и использовании программных средств демонстрации излагаемого материала.

Выходные данные исполненных практических домашних заданий рекомендуется использовать в составе РГР, и далее в составе курсовых проектов и работ. Следует использовать методические рекомендации [2] по работе над публикациями, формируя разделы отчётов по любым видам СРС с учётом нормативных требований к оформлению текстового материала.

Скелетной структурой РГР является следующая схема: постановка задачи и предлагаемое решение в общем виде (аналитическое решение); численное решение с разработкой программы на языке высокого уровня; моделирование процессов в рассчитываемой цепи с получением образцовых данных и определением погрешности собственных расчётов. По выполненной СРС создаётся отчёт в виде технического текстового документа (пояснительной записки (ПЗ) к отчёту) с соблюдением требований государственных стандартов, отражённых в методических указаниях кафедры для специальности 230102. Кроме указанных основных разделов ПЗ, прочие структурные единицы отчёта формируются исходя из конкретного их содержания в пояснительной записке у отдельно взятого студента.

При выполнении СРС студент должен показать умение пользоваться теоретическим и практическим материалом не только данной дисциплины, по которой выполняется работа, но и всех ранее изученных дисциплин. Для достижения этой цели на кафедре АСОИУ практикуется сквозное проектирование и целевая подготовка специалистов. Суть сквозного проектирования состоит в том, что каждое последующее задание базируется на предыдущем. Сквозное проектирование с выходом на дипломный проект успешно осуществляется в тех случаях, когда студенты занимаются научно-исследовательской работой на кафедре по тематикам исследовательских работ различного ранга. В случае целевого обучения принцип сквозного проектирования воплощается на предприятии, подписавшем контракт, в соответствии с условием договора между университетом (кафедрой) и предприятием.

Задание на РГР может базироваться на результатах производственной практики. Цель этой СРС – закрепить, углубить и обобщить знания, полученные студентами за время обучения, и применить эти знания к комплексному решению конкретной инженерной задачи. Системой практических заданий студент подготавливается к выполнению более сложной инженерной задачи – дипломного проектирования. Наряду с этим проектирование должно научить студента пользоваться справочной литературой, привить студентам навыки выполнения расчетов, составления аналитических записок.