Частное общеобразовательное учреждение современный модульный центр "Развитие"

Фасхутдинова Ландыш Ильдусовна

преподаватель  электротехнических дисциплин высшей квалификационной категории

ГАПОУ «Колледж нефтехимии и нефтепереработки им. Н.В. Лемаева», г. Нижнекамск

1. Аннотация

Данная   работа представляет собой  методические рекомендации по изучению раздела «Электрические цепи постоянного тока» по дисциплине «Основы электротехники» для повышения уровня преподавания, рационального использования времени на уроке.  Автор предполагает, что каждый преподаватель сможет самостоятельно применить изложенный материал. В то же время понимая, что не все темы данного раздела одинаково полно отражены, но это не помешает для дальнейшей творческой работы преподавателя.

2. Содержание

3. Введение

Предлагаемая методическая разработка содержит материал по разделу дисциплины «Основы электротехники» для преподавателя среднего профессионального образования.

Цель: способствовать  серьезной подготовке преподавателя к уроку, чтобы достигнуть намеченного плана и высокого уровня преподавания.

Автор методических рекомендаций акцентрирует   внимание  преподавателя

на основные понятия, лежащие в основе электротехники, которые развивают у студентов электротехническое мышление.

         В систему подготовки преподавателя к проведению занятий рекомендуется включать:

1. Перспективно-тематический план, на основании которого преподаватель заблаговременно планирует каждый очередной урок (практическое занятие), так как качество и эффективность урока зависят от подготовки к нему.
2. Изучает учебника, справочника, методических пособий.
3. Планирование учебного материала в соответствии с учебной программой и учетом специфики базового предприятия.
4. Знакомство с имеющимися наглядными пособиями, техническими средствами.
5. Ознакомление с базовым предприятием.
6. Планирование последовательности проведения теоретических и практических занятий.
7. Разработка различных способов  активизации мыслительной деятельности студентов на уроке, включает в себя:

— развитие логического мышления студентов при изучении теории и решении практических задач;

— активизация самостоятельности  студентов при выполнении практических работ.

4. Основная часть

Тема: Элементы электрической цепи постоянного тока

Целью изучения данной темы является знакомство с основными параметрами электрической цепи постоянного тока, режимах работы. При изучении данной темы преподаватель может опираться  на знания студентов из курса физики.

Межпредметные связи: физика, черчение.

Основной тип урока, который здесь можно применить — это рассказ с элементами беседы и постановкой вопросов.

В начале, необходимо дать определение электрической цепи. Электрическая цепь – это совокупность устройств,  предназначенных для получения электроэнергии, преобразования ее в другие виды энергии (тепловую, световую, механическую, химическую) и ее практическое использование.

Это первая тема  раздела, поэтому в ней новые  понятия и определения. Большую часть студенты уже знают из курса физики, поэтому преподаватель может опираться на межпредметные связи, которые могут помочь перейти к основному материалу по электротехнике. Преподаватель может выявить знания студентов с помощью вопросов:

1. Какой ток называется постоянный?
2. Из каких элементов состоит простая электрическая цепь?
3. Какие источники постоянного тока мы используем в быту?
4. Какой род тока применяют для работы бытовой техники?
5. Какие данные указываются в паспорте бытовой техники?

1. Какая цепь изображена разомкнутая или замкнутая?
2. Что указывает стрелка на схеме?
3. Источник электроэнергии какого рода тока изображен на схеме?
4. Что измеряет прибор амперметр?
5. Что измеряет прибор вольтметр?

При изучении этой темы нужно отметить, что все электрические цепи состоят условно из трех элементов: источник электрической энергии, приемников электрической энергии и устройств передачи (соединительных проводов) и преобразования энергии и сигналов. Что относится к источникам и приемникам электроэнергии можно разобрать вместе со студентами. На вопрос, какие источники постоянного тока вы знаете? Можно получить вполне полный ответ студентов.  Можно спросить, что является самым наглядным приемником электроэнергии? Вероятно, что студенты смогут назвать лампу накаливания. Какие материалы используют для изготовления проводов? Почему предпочтение отдают именно меди и алюминию?  В какие виды энергии можно преобразовать электрическую энергию и привести конкретные примеры (световая-освещение, тепловая-нагревательный элемент и т.д.).   Сообщить,  где на практике может быть использовано то, что  изучается на уроке. Тем самым преподаватель подчеркнет важность  изучаемого материала. Может создать такую ситуацию, которая вызовет студентов на беседу и рассказ, из того что студенты видели сами. Например, рассмотреть причины возникновения короткого замыкания в цепи, его последствия и что должен знать каждый человек,  чтобы не допустить возникновения короткого замыкания.

Подводя итог обсуждению необходимо отметить,  что электрический ток проходит только в замкнутой цепи, а для безопасной работы цепи важно правильно выбрать материал для прохождения тока.

Здесь могут помочь хорошо продуманные вопросы:

1. Как различаются электростанции по виду топлива?
2. Почему трансформатор не является источником электроэнергии?
3. Почему не выгодно распределять высокие токи?
4. Почему воздушные линии электропередач выполняют из алюминия?
5. Какое действие электрического тока используется при получении чистых металлов (меди, серебра)?
6. Почему вместо перегоревшей пробки предохранителя в патрон нельзя вставлять проводник из тугоплавкого металла (гвоздь, пучок проволоки)?
7. Какие превращения энергии происходят при работе электрического чайника, электроплитки?
8. Какие превращения энергии происходят при работе электродвигателя?
9. Какие превращения энергии происходят при работе лампы накаливания?

 Домашнее задание можно задать в форме таблицы.

Начертите таблицу по образцу. Укажите в таблице условные обозначения элементов электрической цепи на электрической схеме и укажите назначение данных элементов.

Тема: Сопротивление и проводимость проводников

Излагать материал этой темы преподавателю лучше всего в форме лекции, так как он содержит много новых понятий и определений. Целесообразно дать определение сопротивлению. Сопротивление проводника можно характеризовать, как свойство препятствовать прохождению электрического тока. Какими приборами можно измерить сопротивление, единица измерения сопротивления.

В результате изучения этой темы студент должен научиться применять формулу при расчете сопротивления и уметь производить расчеты. Очень важно для студентов усвоить, что различают материалы с малым удельным сопротивлением и с большим удельным сопротивлением.

Удельное сопротивление – это сопротивление прямолинейного цилиндрического проводника площадью поперечного сечения Ѕ= 1мм² и     ℓ=1м.

Здесь преподаватель предлагает вместе со студентами рассмотреть таблицу.

Некоторые электрические характеристики основных проводниковых материалов

Рассмотрев таблицу можно задать вопрос: почему при расчете сопротивления нужно учитывать удельное сопротивление материала проводника? Какие материалы наиболее широко применяются при изготовлении электропроводки? Чтобы студенты лучше усвоили материал, можно предложить следующий пример.

Пример. Электрический чайник. Шнур включен в сеть напряжением 220В, внутри чайника находится тэн. Каким сопротивлением должен обладать шнур и тэн.  Почему? После этого следует разобрать данный пример, чтобы студенты понимали, что проводник не должен нагреваться, поэтому выбирают материал с малым удельным сопротивлением,   а тэн должен иметь высокое удельное сопротивление, чтобы нагреться и довести воду до температуры кипения.

Следует обратить внимание студентов, что для создания сопротивления в цепи можно применять резисторы постоянные и переменные. Здесь можно задать вопрос из курса физики: какой переменный резистор вы знаете?

          Закрепить  материал можно решением простейших задач.

Задача 1.

Сечение проволоки из нихрома 1,5 мм². Из неё изготовили десять спиралей для электронагревательного устройства. Сопротивление каждой из них равно 150 Ом. Определить длину проволоки, использованной для этих спиралей.

Задача 2.

Определите  удельное сопротивление провода и материал,  из которого он изготовлен, если длина провода 69,79 м, сопротивление 6 Ом и площадь поперечного сечения 5 мм².

Следует отметить, что решение задач разное, а формула одна.

Завершая данную тему можно дать студентам самостоятельную работу, в которой они смогут конкретно рассмотреть применение материалов.

Задание. Напишите во второй колонке названия проводниковых материалов, которые применяются для изготовления указанных изделий.

Тема: Способы соединения приемников

По этой теме преподаватель должен подготовить  схемы последовательного, параллельного и смешанного соединения.

В результате  изучения этой темы студенты должны научиться определять виды соединения приемников, уметь объяснить работу определенного вида соединения и находить общее сопротивление приемников.

Основной тип урока – лекция, рассказ с элементами беседы и постановкой вопросов, практические занятия и решение задач.

Преподавателю следует объяснить студентам, как схематично изображается последовательное, параллельное и смешанное соединения. Хорошо, если способы соединения будут начерчены на доске или показаны в презентации. Далее необходимо перейти к объяснению, как распределяется сила тока и напряжение

в последовательном соединении. Преподаватель должен остановиться на недостатках  последовательного соединения.

Рассмотреть конкретный пример  последовательного соединения.

При последовательном соединении нескольких резисторов с разными сопротивлениями r общ находится по формуле:
                 r общ  =  r₁ + r₂ + r₃ + … + r _n
С одинаковыми сопротивлениями r общ  находится по формуле:
                r общ = r ∙ n 

Пример:
Дано: R₁ = 10 Ом
            R₂ = 12 Ом
R_общ = R₁+ R₂

         R_общ = 10+12= 22 Ом

          Вывод: при последовательном соединении R общ всегда будет больше, чем большее из сопротивлений включённых в цепь.

Параллельное соединение приемников.

При параллельном соединении резисторов с разными сопротивлениями         

          Находится по формуле:      1/ R_{общ. =}  1/ R₁ +   1/ R₂+    1/ R₃                    

с одинаковыми сопротивлениями     R_общ.        находится по формуле:

                                                   R_общ.=       R/n             

для двух параллельно соединённых     Rобщ. находится по формуле:

                                         R_общ. = R₁ *R₂/ R₁ + R₂

         Вывод: общее сопротивление параллельной цепи, всегда будет меньше, чем величина наименьшего сопротивления, включённого в цепь.

Каждый элемент параллельной цепи (резистор или вообще любой энергоприёмник), называется ветвью.

Преподавателю необходимо показать важность правильного выбора соединения приемников. Следует обязательно сказать, что параллельное соединение обязательно применяется при выполнении заземления электрооборудования.

1. Какой из способов соединения, не находит широкого применения и почему?
2. Каким из способов соединения выполняется заземление электрооборудования?
3. Почему птицы безнаказанно сидят на линиях электропередач?

Смешанное соединение приемников.

Определение R_общ. смешанного соединения  сводится к постепенному упрощению схемы путём нахождения общего сопротивления отдельных ветвей и участков, содержащих чисто последовательное или чисто параллельное соединения.

Можно задать студентам вопрос: как подойти к расчету смешанной цепи, если в ней есть последовательное и параллельное соединение? После этого следует разобрать со студентами порядок расчета и отметить, что все расчеты сводятся к упрощению схемы путём нахождения общего сопротивления отдельных ветвей и участков, содержащих чисто последовательное или чисто параллельное соединения. Данный пример можно разобрать у доски.

Пример.

Дано:

R₁ = 24  Ом; R₂ = 36  Ом; R₃ = 12  Ом; R₄ = 4    Ом;  R₅ = 60  Ом;
R₆ = 4    Ом
Найти R_общ — ?

Чтобы студенты лучше усвоили применение формул последовательного и параллельного соединения можно предложить  решить следующий пример самостоятельно.

Разветвление из трёх параллельно включенных резисторов сопротивлениями 3, 8 и 6 Ом включены последовательно с другим разветвлением, состоящим из четырех резисторов сопротивлениями 2, 7, 6 и 3 Ом. Определите эквивалентное сопротивление цепи и нарисуйте её электрическую схему.

При изучении данной темы можно поручить написание реферата на тему: «Способы соединения приемников в моей профессии».  На заключительном занятии следует обсудить сообщение по реферату и подвести общий итог.