Методичка: Электротехника с основами электроники
Интегральные схемы микроэлектроники. Общие сведения. Понятие о полупроводниковых пленочных и гибридных интегральных микросхемах. Технология изготовления ИМС
В результате изучения раздела учащийся
должен знать:
назначение и перспективы развития ИМС, классификацию ИМС по функциональному и конструктивному назначению.
должен уметь:
по маркировке определять основное назначение ИМС.
[4, с. 283-284], [6, с. 165-206, 209-214, 329-336].
Список литературы:
. Данилов И.А., Иванов П.М. “Общая электротехника с основами электроники” Москва. Высшая школа. 1989 г.
. Частоедов Л.А. “Электротехника” Москва. Высшая школа. 1984 г.
. Попов В.С. “Теоретическая электротехника” Москва. Высшая школа. 1986 г.
. Лачин В.И.,Савелов Н.С. “Электроника” Ростов н/Д, Феникс, 2002г.
. Федотов В.И. “Основы электроники”
. Справочник под редакцией Горюнова Н.Н. «Полупроводниковые приборы»
. Берёзкина Т.Ф. «Задачник по общей электротехнике с
основами электроники». Москва. Высшая школа. 1991 г.
Общие методические указания
Изучение учебного материала должно предшествовать выполнению контрольной работы. Следует придерживаться такой последовательности изучения материала: ознакомиться с содержанием программы и подобрать рекомендованную учебную литературу; изучить материал каждой темы задания в такой последовательности: сначала внимательно и вдумчиво прочитать материал всей темы, разобраться в основных понятиях, определениях, законах, правилах, следствиях и в их логической взаимосвязи; затем тщательно и подробно изучить материал, конспектируя основные положения, определения, доказательства и правила; закрепить усвоение материала путем разбора решённых задач, приведенных в учебной литературе и в настоящем пособии. Приступая к решению задач, следует предварительно повторить вопросы ранее изученных тем, касающиеся содержания данной задачи. При затруднении в понимание какого - либо вопроса нужно обратиться за разъяснением в колледж.
Выполнение контрольной работы. Каждый учащийся должен выполнить две контрольные работы по 5 задач. Вариант контрольного задания определяется по двум последним цифрам шифра учащегося. Номера задач, которые должен решить учащийся в соответствии со своим вариантом, приведены в таблице вариантов.
Текст условия задачи переписывается полностью; в случае его многовариантности не относящаяся к данной задаче часть текста исключается. Под заголовками «дано» и «определить» указываются все взятые из текста и таблицы исходные и определяемые величины.
Решение задачи делится на пункты. Каждый пункт должен иметь порядковый номер и заголовок с указанием, что и как определяется: комментирующий текст должен быть кратким и не содержать многословных пояснений.
Зачтенные контрольные работы, с выполненной при необходимости работой над ошибками, являются необходимым условием допуска к экзамену.
Контрольные работы, выполнение не по своему варианту
или в неполном объеме, а также неразборчиво, без рисунков или обозначений на
них, без доведения решения до числовых ответов к рецензированию не принимаются
и возвращаются без оценки.
Таблица вариантов
|
№ варианта |
Контрольные работы №1, №2 |
№ варианта |
Контрольные работы №1, №2 |
|
01 |
1,11,21,31,41 |
51 |
6,16,22,34,41 |
|
02 |
2,12,22,32,42 |
52 |
7,15,21,33,42 |
|
03 |
3,13,23,33,43 |
53 |
8,14,30,32,43 |
|
04 |
3,13,23,33,43 |
54 |
1,13,29,31,44 |
|
05 |
5,15,25,35,45 |
55 |
10,12,28,40,45 |
|
06 |
6,16,26,36,46 |
56. |
9,11,27,39,46 |
|
07 |
7,17,27,37,47 |
57 |
2,20,29,38,47 |
|
08 |
8,18,28,38,48 |
58 |
3,19,25,37,48 |
|
09 |
9,19,29,39,49 |
59 |
4,18,24,36,49 |
|
10 |
10,20,30,40,50 |
60 |
5,17,23,35,50 |
|
11 |
10,18,26,34,41 |
61 |
5,19,27,37,45 |
|
12 |
1,19,27,35,42 |
62. |
6,18,26,38,44 |
|
13 |
2,20,28,36,43 |
63 |
7,17,25,39,43 |
|
14 |
3,11,29,37,44 |
64 |
8,16,24,40,42 |
|
15 |
4,12,30,38,45 |
65 |
9,15,23,31,41 |
|
16 |
5,13,21,39,46 |
66 |
10,14,22,32,46 |
|
17 |
6,14,22,40,47 |
67 |
1,13,21,33,47 |
|
18 |
7,15,23,31,48 |
68 |
2,12,30,34,48 |
|
19 |
8,16,24,32,49 |
69 |
3,1 1,29,35,49 |
|
20 |
9,17,25,33,50 |
70 |
4,20,28,36,50 |
|
21 |
9,15,21,37,49 |
71 |
4,12,24,32,41 |
|
22 |
10,16,22,38,48 |
72 |
4,11,25,31,42 |
|
23 |
1,17,23,39,47 |
73 |
6,20,26,40,43 |
|
24 |
2,18,24,40,46 |
74 |
7,19,27,39,44 |
|
25 |
3,19,25,31,45 |
75 |
8,18,28,38,45 |
|
26 |
4,20,26,32,44 |
76 |
9,17,29,37,46 |
|
27 |
5,11,27,33,43 |
77 |
10,16,30,36,47 |
|
28 |
6,12,28,34,42 |
78 |
1,15,21,35,48 |
|
29 |
7,13,29,35,41 |
79 |
2,14,22,34,49 |
|
30 |
8,14,30,36,50 |
80 |
3,13,23,33,50 |
|
31 |
8,12,26,40,49 |
81 |
3,15,21,37,49 |
|
32 |
9,13,27,31,48 |
82 |
4,14,30,38,48 |
|
33 |
10,14,28,32,47 |
83 |
5,13,29,39,47 |
|
34 |
1,15,29,33,46 |
84 |
6,12,28,40,46 |
|
35 |
2,16,30,34,45 |
85 |
7,11,27,31,45 |
|
36 |
3,17,21,35,44 |
86 |
8,20,26,32,44 |
|
37 |
4,18,22,36,43 |
87 |
9,19,25,33,43 |
|
38 |
4,18,22,36,43 |
88 |
10,18,24,34,42 |
|
39 |
6,20,24,38,41 |
89 |
1,17,23,35,41 |
|
40 |
7,11,25,39,41 |
90 |
2,16,22,36,41 |
|
41 |
7,19,21,33,42 |
91 |
2, 14,28,3 8,42 |
|
42 |
8,20,22,34,43 |
92 |
3,15,27,39,43 |
|
43 |
9,1 1,23,35,44 |
93 |
4,16,26,40,44 |
|
44 |
10,12,24,36,45 |
94 |
5,17,25,31,45 |
|
45 |
1,13,25,37,46 |
95 |
6,18,24,32,46 |
|
46 |
2,14,26,38,47 |
96 |
7,19,23,33,47 |
|
47 |
3,15,27,39,48 |
8,20,22,34,48 |
Методические указания к выполнению
контрольной работы
В контрольную работу 1 входят разделы “Расчет линейных цепей постоянного тока”, “Расчет линейных цепей переменного тока”. Решение задач требует знаний соответствующих тем, поэтому для успешного решения необходимо знать основные законы и формулы, а также методику решения таких задач.
Пример 1 (к задачам 1-10)
Для решения задач необходимо повторить темы “Способы соединения резисторов”, “Закон Ома для участка цепи” и “Первый закон Кирхгофа” [3, с. 19-20, стр. 61-69].
Задача
Дано: I4 = 5A, R1 = 6 Ом, R2 = 3 Ом, R3 = 5 Ом, R4 = 6 Ом, R5 = 8 Ом, R6 = 4 Ом
Определить токи и напряжения на каждом из резисторов, напряжение, приложенное к цепи, а также мощность, определяемую всей цепью, и расход электрической энергии за 8 часов работы.
Решение: Сначала определим эквивалентное сопротивление
для всей цепи:
Исходя
из того, что по условию задачи задан ток в четвёртом резисторе, находим
напряжение на этом резисторе, которое будет равно напряжениям на втором,
третьем и пятом резисторах. Тогда токи в данных резисторах можно определить
следующим образом:
По
первому закону Кирхгофа
Напряжение,
приложенное к цепи:
Мощность,
потребляемая всей цепью, и расход электрической энергии за 8 часов работы:
Для решения задачи № 1 необходимо повторить главу 5[Л-2] ознакомиться с методикой построения векторных диаграмм и рассмотреть пример 2. В задаче № 2 рассматривается расчёт неразветвлённой цепи переменного тока, где все параметры цепи соединены последовательно.
Пример 2 (к задачам 11-20)
Задачи 11-20 предусматривает расчет сложной цепи. Сложные цепи имеют несколько замкнутых контуров, связанных друг с другом. В различных ветвях имеются несколько источников Э.Д.С. и протекают разные по величине токи.
Расчет сводится к определению токов во всех ветвях по заданным значениям Э.Д.С. и сопротивлений. Для решения задач необходимо повторить [1, с. 79-93].
Задача. Для сложной электрической цепи, дано:
Е1 = 200 В, Е2 = 140 В, R01 = 1 Ом, R1
= 7 Ом, R02 = 0,5 Ом, R2 = 19,5 Ом, R3 = 40
Ом;. Начертить электрическую схему для заданных значений. Определить токи во
всех ветвях методом узловых и контурных уравнений (методом уравнений Кирхгофа).
Решение: По заданным значениям строим схему.
Выберем произвольно направления токов ветвей и покажем их на схеме.
Для заданной схемы необходимо составить три уравнения - одно узловое и два контурных, так как в цепи три неизвестных тока.
Узловое уравнение:
Контурные
уравнения:
Подставляя численные значения ЭДС и сопротивлений в контурные уравнения, получим:
Решаем систему данных уравнений относительно неизвестных токов ветвей:
Выполняем
проверку решения методом узлового напряжения:
Проверка сошлась, следовательно, токи определены верно.
Составляем
уравнение баланса мощности:
Пример 3 (к задачам 21-30)
Задачи 21-30 относятся к цепям переменного тока. Перед их решением необходимо изучить [3, с. 352-361], ознакомиться с методикой построения векторных диаграмм. В задачах рассматривается расчёт разветвлённой цепи переменного тока.
Задача. (к задачам 20-29). По заданной векторной диаграмме для цепи переменного тока с последовательным соединением (активных сопротивлений, индуктивностей и ёмкостей) начертить эквивалентную схему цепи и определить сопротивления на каждом элементе, полное сопротивление цепи, напряжение, приложенное к цепи, а также активную, реактивную и полную мощности цепи. Напряжение, приложенное к цепи, считать неизменным.
Дано: I=6 А, U1=30 В, U2=50 В, U3=40
В, U4=80 В
Решение: Начертим эквивалентную схему цепи
Определим сопротивления элементов цепи:
Полное
сопротивление цепи:
Напряжение, приложенное к цепи:
Из
треугольника напряжений
Мощности
цепи:
Задачи № 4 и 5 относятся к разделу «Трёхфазные цепи переменного тока». Для их решения необходимо повторить теоретический материал §§ 6.3 - 6.7 [Л-1], ознакомиться с методикой построения векторных диаграмм для трёхфазной цепи и рассмотреть примеры № 4 и 5.
Пример 4 (к задачам 31-40)
Задачи 31-40 относятся к цепям переменного тока. Перед
их решением необходимо изучить [3, с.310-343] в учебнике Попов “Теоретическая
электротехника”, ознакомиться с методикой построения векторных диаграмм 4 (к
задачам 30-39). Трёхфазная несимметричная нагрузка с линейным
напряжением 380В соединена по схеме звезда и имеет следующие параметры: RA
= 20 Ом, XLA = 15 Ом, RВ = 22 Ом, RС = 18 Ом,
ХСС = 16Ом. Начертить схему цепи и определить линейные и фазные
токи, а также активную, реактивную и полную мощности для всей нагрузки.
Построить в масштабе векторную диаграмму цепи и по ней определить численное
значение тока в нулевом проводе.
Решение: Поскольку нагрузка соединена по схеме звезда,
расчёт цепи ведётся с учётом того, что
, а 
.
Токи в фазах:
, где 
,
, где 
, где 
Углы
сдвига фаз между током и напряжением:
, откуда 
, откуда 
Мощности цепи:
Активная
Реактивная
Полная
Для построения векторной диаграммы выбираем масштаб по напряжению МU = 22 В/см и по току МI = 2А/см.
После
построения векторной диаграммы в масштабе линейкой измеряем вектор тока в
нулевом проводе, умножаем на выбранный масштаб по току и получаем численное
значение тока в нулевом проводе: 
.
Пример № 5 (к задачам 41-50)
Трёхфазная несимметричная нагрузка с линейным
напряжением 220В соединена по схеме треугольник и имеет следующие параметры: RAB
= 16 Ом, XLAB = 12 Ом, RВС = 22 Ом, XСCА = 44
Ом. Начертить схему цепи и определить фазные токи, а также активную, реактивную
и полную мощности для всей нагрузки. Построить в масштабе векторную диаграмму
цепи и по ней определить численные значения линейных токов.
Решение: Поскольку нагрузка соединена по схеме
треугольник, расчёт цепи ведётся с учётом того, что
, а 
.
Токи
в фазах:
,