Учебно-методические комплексы

Подробнее

2. Система оценивания и типы заданий
Документ регламентирует четкие критерии оценки для различных форматов заданий:
✓ Задания закрытого типа (с выбором ответа, на соответствие, на последовательность):
Оцениваются бинарно (1 балл за полное совпадение с ключом, 0 баллов при ошибке или отсутствии ответа). Либо указывается «верно»/«неверно».
✓ Задания комбинированного типа (выбор ответа с обоснованием):
Требуют не только выбора варианта, но и письменной аргументации. Оценка — 1 балл за верный выбор и корректную аргументацию.
✓ Задания открытого типа (с развернутым ответом):
Оцениваются дифференцированно:
— 3 балла — полный правильный ответ;
— 1 балл — ответ с одной ошибкой/неточностью или неполный;
— 0 баллов — более одной ошибки, ответ неправильный или отсутствует. Либо указывается «верно»/«неверно».
3. Уровни сложности оценочных материалов
✓ Базовый уровень: воспроизведение терминологии, фактов, свойств. Время выполнения — 1–3 минуты.
✓ Повышенный уровень: применение знаний в типичной ситуации, сопоставление, последовательность. Время — 3–5 минут.
✓ Высокий уровень: применение знаний в нестандартной ситуации, обоснования. Время — 5–10 минут.
4. Содержание оценочных материалов
4.1. Закрытые задания (выбор правильного ответа):
✓ Классы нагревостойкости:
— Класс Y — (картон, бумага).
— Класс H — (резины).
— Гетинакс — класс (E).
✓ Тепловые характеристики:
— Нагревостойкость — (тепловая характеристика).
— Единица измерения холодостойкости — (°С).
✓ Жидкие диэлектрики:
— Кислотное число характерно для (жидких диэлектриков).
— Вязкость характерна для (жидких диэлектриков).
— Причина взрыва масла — (выделение газов при старении).
— Наиболее применимые жидкие диэлектрики — (нефтяные электроизоляционные масла).
— Область применения жидких диэлектриков — (кабели, силовые трансформаторы, конденсаторы, масляные включатели).
✓ Электрические свойства:
— Единица удельного электрического сопротивления — (Ом·м).
— Удельное сопротивление диэлектриков при увеличении температуры (уменьшается).
— Единица электрической прочности — (МВ/м).
— Электрическая прочность от температуры (уменьшается).
— Диэлектрические потери характеризуются (тангенсом угла диэлектрических потерь).
— Удельная электрическая проводимость — (величина, обратная удельному сопротивлению).
— Диэлектрические потери — (мощность, рассеиваемая в диэлектрике).
— Ионизационные потери свойственны (диэлектрикам в газообразном состоянии).
— Релаксационные потери обусловлены (активными составляющими поляризационных токов).
— Резонансные потери — (интенсивное поглощение энергии в газах при определенной частоте).
— Потери на электропроводность — (в диэлектриках с заметной проводимостью).
✓ Механические характеристики:
— Разрушающее напряжение — (механическая характеристика).
— Единица разрушающего напряжения — (Н/м²).
✓ Поляризация:
— Вид поляризации, возникающий во всех диэлектриках (электронная поляризация).
— Диэлектрическая проницаемость неполярных диэлектриков от температуры (не зависит).
— Поляризация — (ограниченное смещение или ориентация связанных зарядов).
— Степень поляризованности диэлектрика — (диэлектрическая проницаемость).
✓ Проводниковые материалы:
— Основные свойства проводников (удельная проводимость, температурный коэффициент сопротивления, термо-ЭДС, предел прочности при растяжении).
— Характерные свойства меди (высокая электропроводность).
— Материалы для скользящих контактов — (высокая стойкость к истиранию и окислению).
— Материалы для электронагревательных элементов — (длительная работа при высоких температурах).
— Жаростойкие проводники — (сплавы на основе железа, хрома, алюминия).
— Электротехнические угольные материалы — для (щеток).
— Токопроводящие пасты, клеи, эмали — (контактолы).
✓ Полупроводниковые материалы:
— Полупроводниковые вещества — (германий, кремний).
— Сопротивление полупроводников при повышении температуры (уменьшается).
— Факторы управления проводимостью — (энергия оптического излучения и тепловая энергия).
— Полупроводники не применяются для (ламп накаливания и дросселей).
✓ Магнитные материалы:
— Магнитные материалы — (железо, никель, кобальт, сплавы на основе железа).
— Магнитомягкие материалы — (способны намагничиваться и размагничиваться).
— Магнитотвердые материалы — (обладают постоянными магнитными свойствами).
— Анизотропия — (способность по-разному намагничиваться в разных направлениях).
— Точка Кюри — (зависимость магнитных свойств от температуры).
— Магнитострикция — (изменение линейных размеров при намагничивании).
— Введение кремния в сталь — (ухудшает механические свойства и повышает удельное сопротивление).
✓ Диэлектрики и изоляционные материалы:
— Физико-химическая характеристика — (кислотное число).
— Мусковит и флогопит — (слюда).
— Пластмассы для изоляции проводов и кабелей — (полихлорвинил).
— Гетинакс — (конструкционный материал на основе бумаги, пропитанной фенолформальдегидной смолой).
— Лаки — (коллоидные растворы пленкообразующих веществ).
— Компаунды — (монолитны после отверждения и более вязкие).
— Электротехнические резины — (высокая эластичность и хорошие электроизоляционные свойства).
— Влажность твердого диэлектрика (увеличивает поверхностную проводимость).
— Коррозия — (разрушение металлов химическим или электрохимическим воздействием).
— Электрический пробой начинается с (потери диэлектриком изоляционных свойств).
4.2. Задания на установление последовательности:
— Структура сплавов меди (однофазная латунь → двухфазная латунь → бронза).
— Схемы возникновения поляризации (электронная → ионная → дипольно-релаксационная → спонтанная).
— Температурные зависимости диэлектрической проницаемости (электронная → ионная → дипольно-релаксационная → спонтанная).
— Зависимость диэлектрических потерь (от частоты тока → от температуры).
— Температурные зависимости потерь (релаксационные потери → общие потери с учетом потерь на электропроводность).
4.3. Задания на установление соответствия:
— Электротехнические материалы — (характеризуются свойствами по отношению к электромагнитному полю).
— Диэлектрики — (вещества с высоким удельным сопротивлением).
— Полупроводники — (проводимость зависит от температуры и других факторов).
— Активные диэлектрики — (свойствами можно управлять).
— Проводниковые материалы — (служат в качестве проводников тока).
— Магнитные материалы — (способны намагничиваться).
— Проводники — (с сильно выраженной электропроводностью).
— Полупроводники — (с сильной зависимостью проводимости от внешних факторов).
— Диэлектрические потери — (мощность, вызывающая нагрев).
— Электромеханический пробой — (механическое разрушение под действием поля).
— Электрохимический пробой — (химическое изменение материала).
— Ионизационный пробой — (действие агрессивных веществ, образующихся в газовых порах).
4.4. Открытые задания (развернутые ответы):
✓ Основное свойство проводников (пропускать электрический ток).
✓ Характерные свойства меди (высокая электропроводность).
✓ Магнитомягкие материалы — (способны намагничиваться и размагничиваться).
✓ Анизотропия — (способность по-разному намагничиваться в разных направлениях).
✓ Магнитотвердые материалы — (обладают постоянными магнитными свойствами).
✓ Точка Кюри — (зависимость магнитных свойств от температуры).
✓ Магнитострикция — (изменение линейных размеров при намагничивании).
✓ Сопротивление полупроводников при повышении температуры (уменьшается).
✓ Поляризация — (процесс смещения или ориентации связанных зарядов в диэлектрике).
✓ Диэлектрические потери — (мощность, рассеиваемая в диэлектрике).
✓ Диэлектрическая проницаемость — (степень поляризованности диэлектрика).
✓ Поверхностная проводимость твердого диэлектрика при увлажнении (увеличивается).
✓ Полупроводники не применяются для (ламп накаливания и дросселей).
✓ Введение кремния в сталь (ухудшает механические свойства и повышает удельное сопротивление).
✓ Факторы управления проводимостью полупроводников (энергия оптического излучения и тепловая энергия).
✓ Электротехнические материалы характеризуются (электрическими и магнитными свойствами).
✓ Классификация электротехнических материалов (проводники, полупроводники, магнитные материалы, диэлектрики).
✓ Проводники — (металлы и электролиты).
✓ Диэлектрики — (не проводят ток).
✓ Материалы для скользящих контактов (высокая стойкость к истиранию и окислению).
✓ Материалы высокой проводимости (минимальное удельное сопротивление и коррозионная стойкость).
✓ Фазовый переход из жидкого в твердое (кристаллизация).
✓ Удельная проводимость — (величина, обратная удельному сопротивлению).
✓ Материалы для электронагревательных элементов (длительная работа при высоких температурах).
✓ Электротехнические угольные материалы — для (щеток).
✓ Контактолы — (токопроводящие пасты, клеи, эмали).
✓ Гетинакс — (конструкционный материал на основе бумаги, пропитанной фенолформальдегидной смолой).
✓ Коррозия — (разрушение металлов химическим или электрохимическим воздействием).
✓ Электрический пробой начинается с (потери диэлектриком изоляционных свойств).
✓ Жаростойкие проводники — (сплавы на основе железа, хрома, алюминия).

Подробнее

Задания предполагают изучение механических, электрических и технологических характеристик материалов, используемых в электротехнике.
3. Сравнительный анализ материалов с малым удельным сопротивлением (ПР № 2)
Практическая работа посвящена изучению проводниковых материалов с малым удельным сопротивлением. В таблице приведены основные параметры: удельное сопротивление при 20 °C, температурный коэффициент сопротивления, плотность и температура плавления для следующих материалов: серебро, медь, алюминий, золото, никель, сталь, платина, железо, олово, свинец, цинк, латунь, фосфористая бронза, ртуть и уголь. Задания предполагают сравнительный анализ свойств и обоснование областей применения каждого материала.
4. Сравнительный анализ материалов с высоким сопротивлением (ПР № 3)
Тема посвящена изучению сплавов высокого электрического сопротивления для изготовления реостатов, точных сопротивлений, электронагревательных приборов и термопар. Подробно рассматриваются:
Манганин — медно-никелево-марганцевый сплав (до 86% Cu, 12% Mn, 2–3% Ni) с удельным сопротивлением 0,42–0,52 Ом·мм²/м, малым температурным коэффициентом (до 1,5×10⁻⁵ 1/°С) и низкой термо-ЭДС. Применяется для прецизионных резисторов и измерительных приборов. Рабочая температура: до 200 °C для стабилизированного, до 60 °C для нестабилизированного манганина.
Константан — медно-никелевый сплав (60–65% Cu, 39–41% Ni, 1–2% Mn) с удельным сопротивлением 0,46–0,52 Ом·мм²/м и температурным коэффициентом, близким к нулю. Термо-ЭДС с медью составляет 0,000039 В/°C, что ограничивает его применение в точных резисторах, но позволяет использовать в термопарах до 300 °C.
5. Сравнительный анализ жаростойких проводниковых материалов и благородных металлов (ПР № 4)
Практическая работа направлена на изучение жаростойких сплавов (нихром, фехраль, хромаль) и благородных металлов (серебро, золото, платина, палладий). Рассматриваются:
Нихром (Х20Н80, Х15Н60) — жаростойкий сплав, работающий при температурах до 1100–1200 °C, устойчивый к окислению за счёт образования защитной оксидной плёнки. При резких динамических режимах (частые включения/выключения) защитная плёнка растрескивается, что приводит к окислению и разрушению элемента.
Фехраль и хромаль — железохромистые и хромоникелевые сплавы с более низкой стоимостью, но с ограничениями по деформации в остывшем состоянии. Фехраль работает до 850 °C, хромаль — до 1200 °C.
Благородные металлы — серебро, золото, платина и палладий — характеризуются высокой коррозионной стойкостью, стабильностью свойств и применяются в контактах, термопарах и высокоточных приборах.
6. Характеристики неметаллических проводниковых материалов (ПР № 5)
Практическая работа посвящена изучению полупроводниковых материалов — германия, кремния, селена и теллура. Рассматриваются:
Германий — ковалентный кристалл с металлическим блеском, твердый и хрупкий, плавится при 937 °C. Удельное сопротивление сильно зависит от термообработки. Применяется для изготовления диодов, транзисторов, датчиков Холла, тензодатчиков, фотодиодов и фототранзисторов. Рабочий диапазон температур: от –60 до +70 °C.
Кремний — один из самых распространённых элементов земной коры (около 29%). Исходное сырьё — технический кремний (содержит до 1% примесей) — используется в чёрной металлургии как легирующий элемент и раскислитель. Полупроводниковый кремний высокой чистоты (примеси менее 10⁻⁶%) является базовым материалом микроэлектроники для интегральных схем и дискретных приборов.
Селен — элемент VI группы, существующий в нескольких аллотропных модификациях (стеклообразная, аморфная, моноклинная, гексагональная). Плавится при 220 °C, кипит при 685 °C. Гексагональный селен с дырочной проводимостью используется для выпрямителей переменного тока и фотоэлементов.
Теллур — полупроводник с шириной запрещённой зоны 0,35 эВ, плавится при 451 °C. Применяется в сплавах с висмутом, сурьмой и свинцом для термоэлектрических генераторов.
7. Экспериментальное определение типа проводимости полупроводников (ПР № 7)
Практическая работа посвящена методам определения типа проводимости полупроводников (электронного n-типа или дырочного p-типа). Рассматриваются:
термозондовый метод — основан на термо-ЭДС: при нагреве одной грани образца в p-полупроводнике к холодной грани диффундируют дырки, в n-полупроводнике — электроны, что позволяет определить тип проводимости по знаку заряда холодной грани;
бесконтактные высокочастотные методы — основаны на зависимости скин-слоя и экранирования высокочастотного поля от удельного сопротивления образца (ёмкостной и индуктивный методы);
оптические методы — основаны на анализе поляризации и отражения света от поверхности кристалла.
8. Сущность вентильного фотоэффекта и p-n перехода (ПР № 8)
Тема посвящена изучению вентильного фотоэффекта — возникновения фото-ЭДС при освещении p-n перехода. Рассматриваются энергетические диаграммы p-n перехода без освещения и при освещении. При поглощении фотонов с энергией, превышающей ширину запрещённой зоны, происходит генерация электронно-дырочных пар. Контактное поле p-n перехода разделяет носители: электроны накапливаются в n-области, дырки — в p-области. Возникающая разность потенциалов представляет собой фото-ЭДС. Эффект используется в фотоприёмниках, работающих в вентильном режиме, и фотоэлектрических преобразователях (солнечных батареях).
9. Определение параметров полупроводникового транзистора (ПР № 9)
Практическая работа направлена на определение параметров транзистора по его вольт-амперным характеристикам. Задания предполагают анализ входных и выходных характеристик, расчёт коэффициентов передачи тока и других параметров.
10. Характеристики твёрдых диэлектриков (ПР № 10)
Практическая работа посвящена изучению свойств твёрдых диэлектриков: поляризации, электретного эффекта, пьезоэлектричества и сегнетоэлектричества. Рассматриваются:
Поляризация твёрдых диэлектриков — в анизотропных кристаллах направление поляризации может не совпадать с направлением внешнего поля.
Электреты — твёрдые диэлектрики, сохраняющие поляризацию после снятия внешнего поля (аналоги постоянных магнитов). Получаются термическим методом (поляризация при высокой температуре с последующим охлаждением в поле). Со временем поляризация исчезает из-за нейтрализации поверхностных зарядов ионами из воздуха.
Пироэлектричество — возникновение электрического поля при нагревании электрета за счёт дезориентации диполей.
Пьезоэлектричество — возникновение разности потенциалов на гранях кристалла (кварц, турмалин) при упругой деформации (сжатии или растяжении). При переходе от растяжения к сжатию знак поляризации меняется. Используется в микрофонах, манометрах, генераторах и приёмниках ультразвука.
Сегнетоэлектрики — кристаллы с доменной структурой (размер доменов до 10⁻⁵ м). Во внешнем поле происходит рост доменов, ориентированных по полю, и переориентация моментов, что приводит к огромной диэлектрической проницаемости (до 10⁴) и нелинейной зависимости поляризации от напряжённости поля (петля гистерезиса).
11. Проверка электрической прочности электроизоляционных изделий (ПР № 12)
Практическая работа посвящена испытаниям трансформаторного масла и других электроизоляционных материалов. Рассматриваются методики испытаний:
отбор образцов и подготовка к испытаниям;
сокращённый химический анализ: проверка внешнего вида (наличие воды и шлама), определение пробивного напряжения, кислотного числа, температуры вспышки, реакция водной вытяжки (наличие щелочи или кислоты);
определение электрической прочности как способности материала противостоять пробою под действием электрического поля.
12. Критерии оценивания
В документе приведены критерии оценивания лабораторных и практических работ по пятибалльной системе:
оценка «5»: самостоятельный подбор источников, правильное оформление работы, технологическая последовательность, аккуратность;
оценка «4»: полное выполнение, использование указанных источников, незначительные неточности в оформлении;
оценка «3»: выполнение с помощью преподавателя или подготовленных студентов;
оценка «2»: работа не выполнена за отведённое время по неуважительной причине.
✓ Документ охватывает все ключевые группы электротехнических материалов — от проводников и полупроводников до диэлектриков и сегнетоэлектриков, что позволяет сформировать у студентов системные знания и практические навыки для профессиональной деятельности в области электротехнических систем в агропромышленном комплексе.