CC BY
25УДК 378
Энговатова Валентина Витальевна Engovatova Valentina Vitalievna
Старший преподаватель Senior Lecturer Гайдамашко Александр Иванович Gaidamashko Alexander Ivanovich
Преподаватель Teacher
Краснодарское высшее военное училище летчиков Krasnodar Higher Military School of Pilots
РОЛЬ ДИСЦИПЛИНЫ «ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА» В ФОРМИРОВАНИИ ИНЖЕНЕРА, КАК ВЫСОКОКЛАССНОГО СПЕЦИАЛИСТА
THE ROLE OF THE DISCIPLINE "ELECTRICAL ENGINEERING AND ELECTRONICS" IN THE FORMATION OF AN ENGINEER AS A HIGHLY QUALIFIED SPECIALIST
Аннотация: в статье приведены исторические сведения, заложенные в основу формирования электротехники. Обозначена важность основных законов при изучении дисциплины. Описаны основные правила по технике безопасности при выполнении работ в лаборатории. Приведено оборудование, обслуживание которого требует знаний по электротехнике и электронике. Показаны величайшие открытия и обширные научные исследования по электронике, начиная с XVIII века.
Abstract: the article presents historical information that is the basis for the formation of electrical engineering. The importance of the basic laws in the study of the discipline is indicated. The basic safety rules for performing work in the laboratory are described. The equipment is given, the maintenance of which requires knowledge of electrical engineering and electronics. The greatest discoveries and extensive scientific research on electronics since the XVIII century are shown.
Ключевые слова: электротехника и электроника, этапы развития электроники.
Keywords: electrical engineering and electronics, stages of electronics development.
XIМеждународная научно-практическая конференция
Известно, что еще Х1Х век заложил основу в формировании
электротехники, как науки. То время в истории обозначено, как эпоха открытий важнейших законов, которые дают представление об электричестве. Это первые шаги Электротехники (ЭТ), как науки, где теоретические знания подкреплялись практическими знаниями. Это время появления первых электротехнических устройств, разрабатывалась и усовершенствовалась доставка электроэнергии от источника электроэнергии (ИЭЭ) непосредственно к потребителю.
Все это основывалось на базе развития в области физики, химии и, конечно же, математики. При накопившихся знаниях ЭТ стала наукой прикладного характера.
Студенты (курсанты) при изучении этой дисциплины изучают устройства, в которых используется электрический ток.
При различных исследованиях в области ЭТ, есть возможность создавать новые электротехнические установки, усовершенствованные приборы и различные устройства. Эта наука является одной из передовых наук, двигающей прогресс человеческой цивилизации [1].
Кроме этого, дается объяснение тому, что энергия может перетекать из одной формы в другую, т.е. быть ядерной, механической, тепловой и электрической, а также может быть энергией звуковых волн. А еще, показывает, что разные электрические устройства потребляют нужное им количество электроэнергии, используемой в течение определённого времени. В свою очередь, количество потреблённой энергии в единицу времени является его мощность (Р) [1].
Тем, кто только начинает изучать эту дисциплину, даётся разъяснение терминов энергии и мощности, которые напрямую связаны с законами Ома.
Закон Ома для участка цепи (1827 г.) I = и / Я.
Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.
Важное значение в изучении дисциплины имеет применение при анализе электрических цепей законов Кирхгофа.
Используя законы Г.С. Ома, Г.Р. Кирхгоф разработал свод законов, касающихся электричества. Это стало наиболее важным его вкладом в науку.
Густав Роберт Кирхгоф
(1824-17.10.1887)
Первый закон Кирхгофа: алгебраическая сумма токов ветвей для любого узла электрической цепи равна нулю.
Второй закон Кирхгофа: алгебраическая сумма ЭДС любого замкнутого контура равна алгебраической сумме падения напряжений этого контура.
Его законы стали фундаментальным инструментом при анализе схем электрических цепей, позволяющие измерять силу тока и разность потенциалов в заданной точке электрической цепи.
Каждому специалисту с техническим образованием необходимо знать и уметь применять как закон Ома, так и законы Кирхгофа в своей практике [2].
Основная роль инженеров-электриков это:
XIМеждународная научно-практическая конференция
1) помощь в разработке и улучшении электротехнической
продукции;
2) выполнение расчётов для разработки, производства, установки и изготовления продуктов с различными характеристиками;
3) контроль и тестирование установок (оборудования), для обеспечения выпуска стандартизированной продукции и др.
При изучении дисциплины (в лабораториях), а также при первых шагах работы на производстве необходимо помнить о правилах по технике безопасности (ПТБ).
Основные ПТБ для студентов (курсантов) и начинающих специалистов следующие:
- перед работой с устройствами или оборудованием необходимо ознакомится с его документацией, где, в обязательном порядке, имеется раздел по безопасной его эксплуатации;
- при начале работы необходимо, в обязательном порядке, обесточить устройство или оборудование, с дальнейшим осмотром состояния изоляции токоведущих проводников, а при необходимости -заизолировать нужный его участок;
- при работе с оборудованием, находящимся под напряжением надо использовать средства индивидуальной защиты (СИЗ), к которым относятся диэлектрические перчатки, защитные очки и обувь на толстой резиновой подошве [3].
Как известно, электротехника является областью с постоянным расширением спектров дисциплин - обработка сигнала, робототехника, системы управления, связь, микроэлектроника. Кроме этого, расширение прогрессивных технологий, усовершенствованной техники и многое другое.
Следовательно, можно констатировать, что в будущем эта область будет только расширяться и сохранит свой статус многообещающей области карьерного роста.
«Научные исследования и инновации»
Область электротехники охватывает множество
вспомогательных областей, что дает ей мультидисциплинарное преимущество, а также расширяет сферу ее применения в других профессиональных областях.
Специалисты, отлично владеющие знаниями по электротехнике, востребованы во всех производственных и перерабатывающих отраслях, а их знания и умения в обработке сигналов, связи, работы с компьютером делают их важной и незаменимой частью любой организации.
Оборудование, компоненты электрические и электронные ежедневно модифицируются, патентуются и заново изобретаются, в связи с чем, специалист в этой области без работы не останется [3].
Инженеру летательных аппаратов (ЛА), прежде всего, для эффективного управления ЛА, необходимо знать правила использования приборов, установленных в кабине самолета, уметь общаться с диспетчерами и другими наземными службами, чтобы иметь возможность, в экстренной ситуации, совершить безопасную посадку.
Необходимы знания и умения в налаживании работоспособности своего ЛА, если по какой-либо причине произошло повреждение, а также уметь настраивать оборудование, установленное в самолёте, регулировать и настраивать его в случае сбоя.
Основное оборудование, которое необходимо четко контролировать инженеру летательных аппаратов (т.е. лётчику):
- указатель скорости
- барометрический высотомер
- радиовысотомер
- вариометр
- авиагоризонт
- магнитный и гироскопический компасы
XIМеждународная научно-практическая конференция
- радиокомпас
- навигационный индикатор
- автоштурман [4].
Изучая дисциплину «Электротехника» студент (курсант) имеет возможность большого выбора областей специализации, возможность проявить свои знания при экспериментировании со своими идеями, создавать свои собственные модели, схемы и конструкции, чтобы достичь высокого профессионального уровня, быть высококлассным специалистом в своем деле.
Но ещё есть дисциплина «Электроника», без которой нельзя быть первоклассным специалистом технического направления.
Трудами физиков был заложен фундамент электроники. Электроника как наука возникла в конце XIX начале XX веков. Ее появлению предшествовали величайшие открытия и обширные научные исследования XVIII века.
Первым этапом развития считается период до 1904г.
Д.К. Максвелл, английский физик, создал основы электродинамики (1861 - 1873 г.г.)
1873 г. - А. Лодыгин изобрел лампу накаливания с угольным стержнем;
1874 г.- Ф. Браун открыл выпрямительный эффект в контакте металла с полупроводником;
1895 г. - А. Попов использовал этот эффект для детектирования радио-сигналов и т.д.).
Второй этап - до 1948 г. Это период развития вакуумных и газораз-рядных электроприборов
1904 г. - Д. Флеминг сконструировал электровакуумный диод;
1907 г. - Ли-де-Форест изобрел триод;
1920 г. - Бонч-Бруевич разработал генераторные лампы с медным анодом и водяным охлаждением, мощностью до 1 кВт;
«Научные исследования и инновации»
1924 г. - Хеллом разработана экранированная лампа с двумя сетками (тетрод), а в 1930 г. - лампа с тремя сетками (пентод);
1929 г. - В. Зворыкиным был изобретен кинескоп;
с 30-х годов ведется разработка приборов СВЧ-диапазона и т.д..
На сегодняшний день электровакуумные приборы занимают огромную нишу среди существующих классов приборов электроники, работают в области высоких уровней мощностей (от 106 до 1011 Вт) и частот (от 108 до 1012 Гц).
Третий этап - с 1948 г. Это период создания и внедрения дискретных полупроводниковых приборов (первого
полупроводникового прибора-транзистора).
Четвертый этап начался с 1960 г. и является периодом развития микроэлектроники.
Роберт Нойс предложил идею монолитной интегральной схемы и, применив планарную технологию, смог изготовить первые кремниевые монолитные интегральные схемы.
Известно, что развитие серийного производства интегральных микросхем шло ступенями:
I) 1960 - 1969 гг. - интегральные схемы малой степени интеграции, 102 транзисторов на кристалле размером 0,25 х 0,5 мм (МИС).
II) 1969 - 1975 гг. - интегральные схемы средней степени интеграций, 103 транзисторов на кристалле (СИС).
III) 1975 - 1980 гг. - интегральные схемы с большой степенью интеграции, 104 транзисторов на кристалле (БИС).
IV) 1980 - 1985 гг. - интегральные микросхемы со сверхбольшой степенью интеграции, 105 транзисторов на кристалле (СБИС).
V) С 1985 г. - интегральные микросхемы с ультрабольшой степенью интеграции, 107 и более транзисторов на кристалле (УБИС).
XIМеждународная научно-практическая конференция
При изучении электроники его основным направлением
считается полупроводниковая электроника и микроэлектроника, на которую необходимо обратить особое внимание.
Пятый этап - 80-е годы, это развитие функциональной электроники, позволяющей реализовать определенную функцию аппаратуры без применения стандартных базовых элементов (диодов, резисторов, транзисторов и т.д.), которая базируется непосредственно на физических явлениях в твердом теле.
Шестой этап - последние годы характеризуются развитием нового направления - наноэлектроники.
Нанотехнологии позволяют манипулировать атомами (размещать в каком-либо порядке или в определенном месте), это дает возможность конструированния новых приборов с качественно новыми свойствами.
Опираясь на достижениях в различных областях знаний, электроника имеет возможность охватить широкий круг как научно-технических, так и производственных проблем.
Но при этом, с одной стороны, электроника ставит задачи перед другими науками и производством, стимулируя их дальнейшее развитие, и с другой стороны, вооружает их качественно новыми техническими средствами и методами исследования [5].
Важным моментом в изучении вышеуказанных дисциплин является исследование в лабораторных условиях характеристик полупроводниковых приборов различной направленности.
«Научные исследования и инновации» Библиографический список:
1. Электротехника для начинающих. [Электронный ресурс]. Режим доступа URL.https://amperof.ru/teoriya/elektrotexnika-dlya-nachinayushhix.html - свободный - (дата обращения 19.08.2021).
2. Энговатова В.В., Гайдамашко А.И., Степанян А.Р. Применение законов электротехники при обеспечении мер безопасности и защиты человека от поражения электрическим током. Электронный политематический журнал «Научные труды КубГТУ», 2019. № 7. С.124-133.
3. Демин В.И., Энговатова В.В., Гром Е.С. Обучение вопросам электро-безопасности по охране труда. Электронный политематический журнал «Научные труды КубГТУ», №2 4, март 2015г. с.200-203.
4. Основные причины которые делают электротехнику перспективной учебной дисциплиной. [Электронный ресурс]. Режим доступа URL. https://worldscholarshipforum.com/ru/ / свободный - (дата обращения 19.08.2021).
5. Основные этапы развития электротехники. [Электронный ресурс]. режим доступа URL. http ://antenna.psuti.ru/uploads/sitnikova/ electronika/ electronika.pdf -свободный - (дата обращения 19.08.2021).
