ELEKTROTEHNIKA

PREDMETNI KATALOG – UČNI NAČRT

TEHNIŠKA GIMNAZIJA

280 UR

Prenovljeni učni načrt za elektrotehniko je določil Strokovni svet RS za splošno izobraževanje na 79. seji dne 19. 5. 2005 in od šolskega leta 2005/2006 postopoma nadomešča dosedanjega, ki je bil določen na 20. seji Strokovnega sveta RS za splošno izobraževanje dne 29. 10. 1998 (nazadnje objavljen za šolsko leto 2004/2005).

 

VSEBINA

I. OPREDELITEV PREDMETA

II. PREDMETNI KATALOG ZNANJ

1 Cilji predmeta

1.1 Splošni cilji predmeta

1.2 Operativni cilji predmeta in/ali vsebine

2. Standardi znanj

III. ZNANJA, KI JIH MORAJO IMETI IZVAJALCI PREDMETA

PRILOGA:

I. SPECIALNO-DIDAKTIČNA PRIPOROČILA IN MEDPREDMETNE POVEZAVE

II. OBVEZNI NAČINI PREVERJANJA IN OCENJEVANJA ZNANJA

 

 

I. OPREDELITEV PREDMETA

Elektrotehnika je izbirni maturitetni predmet splošne mature. Predmet seznanja dijake z elektromagnetnimi pojavi in njihovo uporabo v elektrotehniki.

II. PREDMETNI KATALOG ZNANJ

1 Cilji predmeta

1 SPLOŠNI CILJI PREDMETA

Namen predmeta Elektrotehnika opredeljujejo naslednji splošni cilji:

2 UČNE VSEBINE IN CILJI PREDMETA

 

1 ELEKTRINA IN ELEKTRIČNI TOK

1.1 Mednarodni sistem enot (SI)

Osnovne in izpeljane enote.

Dijaki naj znajo:

 

1.2 Elektrina (električni naboj) in zgradba snovi

Poenostavljen model atoma. Osnovna elektrina. Prevodnik in izolant.

Dijaki naj znajo:

 

1.3 Električni tok

Električni tok in gostota električnega toka. Zakon o ohranitvi elektrine. Faradayev zakon elektrolize. Elektrokemični vir. Fiziološki učinki električnega toka.

 

Dijaki naj znajo:

 

2 ELEKTRIČNO POLJE

2.1 Električna poljska jakost

Coulombov zakon električne sile. Električna poljska jakost. Električno odklanjanje. Električna napetost in električni potencial. Napetost elektrokemičnega člena.

 

Dijaki naj znajo:

 

2.2 Prevodnik in električno polje

Električna influenca. Električno polje v in ob prevodniku.

 

Dijaki naj znajo:

 

2.3 Dielektrik v električnem polju

Električni dipol. Električna polarizacija. Prebojna trdnost dielektrika.

 

Dijaki naj znajo:

 

2.4 Električni pretok

Dielektričnost. Gostota električnega pretoka. Električni pretok.

 

Dijaki naj znajo:

 

2.5 Kapacitivnost in energija

Kapacitivnost. Kondenzator. Energija električnega polja. Gostota električne energije.

 

Dijaki naj znajo:

 

2.6 Kondenzatorska vezja

Elementi kondenzatorskih vezij. Zakona kondenzatorskih vezij. Vezave kondenzatorjev. Reševanje enostavnih vezij.

 

Dijaki naj znajo:

 

3 ENOSMERNA ELEKTRIČNA VEZJA

3.1 Elementi preprostih električnih vezij

Električni viri (generatorji). Električna bremena (porabniki). Električni tokokrog.

 

Dijaki naj znajo:

 

3.2 Ohmov zakon

Linearen upor in Ohmov zakon. Električna upornost in električna prevodnost. Temperaturna odvisnost električne upornosti.

 

Dijaki naj znajo:

 

3.3 Merilni instrumenti

Ampermeter, voltmeter in ohmmeter.

 

Dijaki naj znajo:

 

3.4 Kirchhoffova zakona

Vozliščna (spojiščna) enačba. Zančna enačba.

 

Dijaki naj znajo:

 

3.5 Vzporedna vezava uporov

Razdelitev toka pri vzporedno vezanih uporih. Soupor.

 

Dijaki naj znajo:

 

3.6 Zaporedna vezava uporov

Razdelitev (padcev) napetosti pri zaporedno vezanih uporih. Predupor.

 

Dijaki naj znajo:

 

3.7 Mešane vezave uporov

Enostavnejša vezja. Mostično vezje. Napetostni delilnik. Pretvorba zvezda-trikot.

 

Dijaki naj znajo:

 

3.8 Merjenje električne upornosti

Metoda U-I. Mostična metoda.

 

Dijaki naj znajo:

 

3.9 Realen napetostni in realen tokovni vir

Nadomestno vezje. U-I karakteristika vira. Sestavljeni viri.

 

Dijaki naj znajo:

 

3.10 Analiza vezij z dvema ali več viri

Uporaba Kirchhoffovih zakonov.

 

Dijaki naj znajo:

 

3.11 Joulov zakon

Električno delo in sproščena toplota. Električna moč. Merjenje moči. Vatmeter.

 

Dijaki naj znajo:

 

3.12 Bilanca moči v električnem vezju

Moči generatorjev in bremen. Izkoristek in prilagojeno breme.

 

Dijaki naj znajo:

 

4 MAGNETNO POLJE

 

4.1 Gostota magnetnega pretoka

Amperov zakon magnetne sile. Definicija enote električnega toka. Gostota magnetnega pretoka. Magnetno polje preprostih tokovnih struktur. Magnetni pretok. Navor magnetnih sil.

 

Dijaki naj znajo:

 

4.2 Magnetik v magnetnem polju

Magnetiki. Magnetiziranje snovi. Permeabilnost. Magnetna poljska jakost. Krivulje magnetenja.

 

Dijaki naj znajo:

 

4.3 Magnetna vezja

Magnetna napetost. Elementi in zakoni magnetnih vezij. Analiza magnetnih vezij.

 

Dijaki naj znajo:

 

4.4 Uporaba magnetne sile

Magnetno odklanjanje. Navor na tuljavo. Elektromotor.

 

Dijaki naj znajo:

 

5 INDUCIRANO ELEKTRIČNO POLJE

 

5.1 Inducirano električno polje

Faradayev zakon indukcije. Inducirana napetost.

Dijaki naj znajo:

 

5.2 Induktivnost in energija

Induktivnost. Energija magnetnega polja. Gostota magnetne energije. Sila na kotvo.

 

Dijaki naj znajo:

 

6 IZMENIČNA ELEKTRIČNA VEZJA

6.1 Časovno spremenljive veličine

Časovni diagram. Periodična veličina. Srednja in efektivna vrednost. Harmonična (sinusna) veličina.

 

Dijaki naj znajo:

 

6.2 Kompleksni (simbolični) račun

Kompleksna (Gaussova) ravnina. Predstavitev kazalcev (kompleksorjev) v kompleksni obliki.

 

Dijaki naj znajo:

 

6.3 Napetostno-tokovne razmere na pasivnih elementih

Razmere na uporu, kondenzatorju in tuljavi ter na magnetno sklopljenih tuljavah.

 

Dijaki naj znajo:

 

6.4 Kirchhoffova zakona v kompleksni obliki

Tokovni zakon. Napetostni zakon.

 

Dijaki naj znajo:

 

6.5 Pasivna vezja

Impedanca in admitanca. Pretvorba zvezda-trikot.

 

Dijaki naj znajo:

 

6.6 Moč bremena

Delovna, jalova in navidezna moč. Kompleksna moč. Kompenzacija jalove moči.

 

Dijaki naj znajo:

 

6.7 Analiza vezij z uporabo kompleksnega računa

Uporaba Kirchhoffovih zakonov v kompleksni obliki. Idealni transformator.

 

Dijaki naj znajo:

 

6.8 Bilanca moči v kompleksni obliki

Moči generatorjev in bremen. Kompenzacija jalove moči.

 

Dijaki naj znajo:

 

6.9 Resonančni pojav

Resonanca. Zaporedni in vzporedni nihajni krog.

 

Dijaki naj znajo:

 

6.10 Realni elementi

Realna tuljava in realni kondenzator.

 

Dijaki naj znajo:

 

7 TRIFAZNI SISTEMI

7.1 Osnovni pojmi

Simetrični trifazni sistem. Vezava bremen v zvezdo. Vezava bremen v trikot. Kompleksna moč trifaznega bremena. Potencial zvezdišča. Trifazni prenos energije.

 

Dijaki naj znajo:

 

8 PREHODNI POJAVI V ELEKTRIČNIH VEZJIH

8.1 Prehodni pojav

Fizikalni razlogi prehodnih pojavov. Polnjenje in praznjenje kondenzatorja. Polnjenje in praznjenje tuljave. Časovna konstanta.

 

Dijaki naj znajo:

 

2 Standardi znanj

 

Dijaki:

Pridobljena znanja so osnova za opravljanje predmeta Elektrotehnika na splošni maturi in primerno izhodišče za nadaljnji študij elektrotehnike, dijaku pa dajo tudi širšo tehniško razgledanost.

 

III. ZNANJA, KI JIH MORAJO IMETI IZVAJALCI PREDMETA

učitelj elektrotehnike lahko, kdor ima znanja univerzitetnega študijskega programa elektrotehnika.

 

PRILOGA

I. SPECIALNODIDAKTIČNA PRIPOROČILA IN MEDPREDMETNE POVEZAVE

 

Učitelji naj se pri podajanju vsebin predmeta Elektrotehnika opirajo predvsem na splošno doktrino poučevanja naravoslovnih in tehničnih predmetov. Pri razlagah zahtevnih pojmov in pojavov naj se navezujejo na sorodne teme v fiziki, pri katerih naj ne bo nikoli preveč slik in skic, ki utrjujejo prostorske predstave. Tudi računska orodja naj bodo v kar največji meri približana stopnji znanj matematike. Priporočiti velja tudi knjigo Inženirska pedagogika avtorja dr. Adolfa Melezineka. Kot strokovnjak za področje elektrotehnike je podrobno obdelal specialno didaktiko za predmet Elektrotehnika.

Za dobro razumevanje vsebin predmeta Elektrotehnika je pomembno znanje naravoslovnih predmetov: matematike, fizike in kemije. Čeprav je bila neka snov že obdelana pri fiziki ali kemiji, je potrebno to še enkrat ponoviti in predstaviti iz vidika elektrotehnike. Pomembno je, da dijaki osvojijo snov iz matematike prej, preden je uporabljena pri elektrotehniki. Dijaki naj bi v drugem letniku že znati uporabljati kotne fukcije, vektorje in vektorski račun, v tretjem letniku kompleksni račun in na polovici četrtega letnika tudi osnove infinitezimalnega računa. Enako pomembno je dobro znanje fizike, saj je elektrotehnika ena od aplikativnih vej fizike. Pri pouku elektrotehnike privzemamo, da so dijakom poznane definicije osnovnih fizikalnih veličin in tudi zakoni mehanike.

Predmet Elektrotehnika predstavlja osnovo za predmeta Laboratorijske vaje in Elektronika. Pri predmetu Laboratorijske vaje se z meritvami utrjujejo zakonitosti, ki jih dijaki spoznavajo in računsko vrednotijo pri predmetu Elektrotehnika, poleg tega pa želimo dijake seznaniti s pravili dela v laboratoriju. Izbirni predmet Elektronika sloni v celoti na poznavanju zakonov električnih vezij in elektromagnetike. V ta namen je potrebno v drugem letniku obdelati snov predmeta Elektrotehnika do te mere, da se more pričeti s podajanjem predmeta Elektronika.

 

II. OBVEZNI NAČINI PREVERJANJA ZNANJA IN OCENJEVANJA

 

Predlagamo vsaj eno pisno in eno ustno ocenjevanje znanja v vsakem ocenjevalnem obdobju. Nivo in obseg nalog pri pisnem ocenjevanju znanja naj bosta primerljiva z nalogami pri maturi.