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:

• predstavitev elektrotehnike kot vede, ki se ukvarja z razvijanjem možnosti in načinov za koristno in gospodarno uporabo elektromagnetnih pojavov,
• posredovanje osnovnih zakonov elektromagnetike in električnih vezij,
• spoznavanje električnih in magnetnih lastnosti snovi,
• razvijanje sposobnost za reševanje praktičnih nalog,
• gojenje jasnosti, natančnosti, objektivnosti, doslednosti, iznajdljivosti in preudarnosti,
• utrjevanje pomena standardov in predpisov,
• vzpodbujanje uporabe učbenikov in priročnikov ter druge strokovne literature,
• navduševanje za univerzitetni študij elektrotehnike.

2 UČNE VSEBINE IN CILJI PREDMETA

• Elektrina in električni tok
• Električno polje
• Enosmerna električna vezja
• Magnetno polje
• Inducirano električno polje
• Izmenična električna vezja
• Trifazni sistemi
• Prehodni pojavi v električnih vezjih

1 ELEKTRINA IN ELEKTRIČNI TOK

1.1 Mednarodni sistem enot (SI)

Osnovne in izpeljane enote.

Dijaki naj znajo:

• poimenovati in zapisati osnovne enote,
• uporabljati imena in oznake predpon ter njihove številske vrednosti,
• poimenovati fizikalno veličino (količino) in njeno enoto ter zapisati njuna simbola,
• zapisati fizikalno veličino,
• izraziti izpeljane enote z osnovnimi ali tudi drugimi izpeljanimi enotami.

1.2 Elektrina (električni naboj) in zgradba snovi

Poenostavljen model atoma. Osnovna elektrina. Prevodnik in izolant.

Dijaki naj znajo:

• našteti gradnike atoma in opisati njegovo zgradbo,
• utemeljiti osnovno elektrino,
• uporabljati dogovor o pozitivnih in negativnih delcih v atomu,
• pojasniti pojem neuničljivost elektrine,
• pojasniti razlike med atomi in molekulami ter kationi in anioni,
• pojasniti pojma gibanje elektrine in gibanje naelektrenih delcev,
• pojasniti povezavo med gibanjem elektrine in gibanjem njenih nosilcev,
• pojasniti, zakaj je določena snov bolj ali manj električno prevodna.

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:

• opisati urejen način gibanja naelektrenih delcev,
• definicijo električnega toka,
• uporabljati enačbo za električni tok,
• pojasniti označevanje smeri električnega toka,
• pojasniti zakon o ohranitvi elektrine,
• definicijo gostote električnega toka,
• uporabljati enačbo za gostoto električnega toka,
• opisati proces razdvajanja nabojev v elektrokemičnem viru,
• opisati izločanje snovi pri elektrolizi,
• zapisati in uporabljati Faradayev zakon elektrolize,
• opredeliti pojem elektrokemičnega ekvivalenta,
• opisati fiziološke učinke električnega toka.

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:

• pojasniti zakon električne sile med točkastima elektrinama,
• opredeliti dielektričnost vakuuma,
• narisati vektorja sil na eno ali drugo elektrino in izračunati njuni absolutni vrednosti,
• izračunati absolutno vrednost vektorja sile na elektrino, ki je v bližini drugih dveh elektrin ter določiti njeno smer,
• opredeliti vektor električne poljske jakosti,
• izračunati absolutno vrednost in določiti smer vektorja poljske jakosti v dani točki ob točkasti elektrini, ob premi elektrini ali ob naelektreni ravnini,
• narisati silnice enostavnih električnih polj,
• izračunati absolutno vrednost in določiti smer vektorja električne poljske jakosti v točki, ki je v bližini dveh točkastih elektrin, dveh premih elektrin ali dveh naelektrenih ravnin,
• pojasniti način gibanja naelektrenega delca v električnem polju,
• opisati električno odklanjanje naelektrenega delca,
• opredeliti delo električne sile za premik elektrine od ene do druge točke,
• pojasniti pojem električne potencialne energije,
• definicijo in računanje električnega potenciala,
• definicijo in računanje električne napetosti,
• pojasniti označevanje polaritete električne napetosti,
• opisati generiranje napetosti v elektrokemičnem členu,
• navesti primere elektrokemičnih členov.

2.2 Prevodnik in električno polje

Električna influenca. Električno polje v in ob prevodniku.

Dijaki naj znajo:

• opisati pojav električne influence,
• razložiti, zakaj je elektrostatično polje v prevodniku enako nič,
• pojasniti, kje se nahaja presežna elektrina naelektrenega telesa,
• pojasniti pojem potencial prevodnega telesa,
• opredeliti vektor električne poljske jakosti ob površini prevodnika,
• pojasniti učinek Faradayeve kletke.

2.3 Dielektrik v električnem polju

Električni dipol. Električna polarizacija. Prebojna trdnost dielektrika.

Dijaki naj znajo:

• opredeliti električni dipol,
• določiti absolutno vrednost navora in smer zasuka dipola v električnem polju,
• opisati nastanek električnega dipola,
• pojasniti pojem električna polarizacija,
• opisati dipolsko in elektronsko polarizacijo,
• opisati proces električnega preboja dielektrika,
• razložiti pomen prebojne trdnosti dielektrika.

2.4 Električni pretok

Dielektričnost. Gostota električnega pretoka. Električni pretok.

Dijaki naj znajo:

• opredeliti pojem dielektričnost snovi,
• opredeliti relativno dielektričnost in dielektričnost snovi,
• uporabljati tabelo relativnih dielektričnosti snovi,
• opredeliti vektor gostote električnega pretoka in električni pretok,
• določiti električno poljsko jakost in gostoto električnega pretoka med nasprotno, naelektrenima ploščama z enoplastno ali večplastno izolacijo,
• skicirati gostotnice električnega polja,
• razlikovati med silnicami in gostotnicami,
• povezovati pretok in množino elektrine na naelektrenem telesu.

2.5 Kapacitivnost in energija

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

Dijaki naj znajo:

• definicijo kapacitivnosti sistema dveh prevodnih teles,
• narisati električni simbol kondenzatorja,
• opremiti simbol kondenzatorja z oznakami za elektrini, napetost in kapacitivnost,
• uporabljati enačbo za kapacitivnost ploščnega kondenzatorja z enoslojno izolacijo,
• določiti kapacitivnost ploščnega kondenzatorja z večslojno izolacijo,
• uporabljati enačbo za električno energijo v kondenzatorju,
• pojasniti, kje je shranjena električna energija,
• uporabljati enačbo za gostoto električne energije,
• opredeliti vlogo vira pri elektrenju in povezavo te z električno energijo v kondenzatorju.

2.6 Kondenzatorska vezja

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

Dijaki naj znajo:

• navesti elemente kondenzatorskih vezij,

• uporabljati zakon o ohranitvi elektrine in napetostni zakon zanke,
• izračunati nadomestno kapacitivnost vzporedno, zaporedno in sestavljeno vezanih kondenzatorjev,
• izračunati kondenzatorski delilnik napetosti,
• izračunati napetosti, elektrine in energije v kondenzatorskih vezjih z enim ali dvema viroma.

3 ENOSMERNA ELEKTRIČNA VEZJA

3.1 Elementi preprostih električnih vezij

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

Dijaki naj znajo:

• ločevati med aktivnimi in pasivni elementi električnih vezij,
• opredeliti idealni napetostni in idealni tokovni vir,
• skicirati U-I karakteristiki idealnih virov,
• narisati električna simbola idealnih virov,
• opredeliti vlogo bremen v električnem vezju,
• skicirati U-I karakteristiko bremena,
• ločevati med linearnim in nelinearnimm bremenom,
• razložiti pojma dvopolni ali večpolni element električnega vezja,
• skicirati električne simbole nekaterih bremen,
• opredeliti pojem električni tokokrog.

3.2 Ohmov zakon

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

Dijaki naj znajo:

• pojasniti Ohmovo zakonitost ter opredeliti pogoj za njeno veljavnost,
• definicijo električne upornosti in električne prevodnosti linearnega upora,
• narisati električni simbol upora in ga opremiti z oznakami za tok, napetost in upornost,
• pojasniti specifično električno upornost in specifično električno prevodnost snovi,
• izračunati upornost (prevodnost) vodnika enakomernega preseka,
• pojasniti razloge za temperaturno odvisnost električne upornosti,
• uporabljati tabelo specifičnih električnih upornosti (prevodnosti) in temperaturnih koeficientov snovi,
• izračunati upornost (prevodnost) vodnika pri dani temperaturi.

3.3 Merilni instrumenti

Ampermeter, voltmeter in ohmmeter.

Dijaki naj znajo:

• narisati električne simbole merilnih instrumentov,
• pravilno priključiti ampermeter v dano električno vezje,
• pravilno priključiti voltmeter v dano električno vezje,
• pravilno priključiti ohmmeter.

3.4 Kirchhoffova zakona

Vozliščna (spojiščna) enačba. Zančna enačba.

Dijaki naj znajo:

• uporabljati tokovni zakon v vozliščih električnega vezja,
• uporabljati napetostni zakon v zankah električnega vezja.

3.5 Vzporedna vezava uporov

Razdelitev toka pri vzporedno vezanih uporih. Soupor.

Dijaki naj znajo:

• predstaviti vzporedno vezavo uporov oziroma tokovni delilnik,
• določiti razmerja med toki skozi vzporedno vezana bremena,
• izračunati nadomestno prevodnost (upornost) vzporedne vezave bremen
• uporabljati soupor,
• določiti soupor pri razširitvi merilnega območja ampermeta.

3.6 Zaporedna vezava uporov

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

Dijaki naj znajo:

• predstaviti zaporedno vezavo uporov oziroma napetostni delilnik,
• določiti razmerja med napetostmi na zaporedno vezanih uporov,
• izračunati nadomestno upornost (prevodnost) zaporedne vezave bremen,
• uporabljati predupor,
• določiti predupor pri razširitvi merilnega območja voltmetra.

3.7 Mešane vezave uporov

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

Dijaki naj znajo:

• računati nadomestne upornosti (prevodnosti) vzporedno-zaporedno vezanih uporov,
• izračunati vejne tokove in napetosti v enostavnih vezjih,
• prepoznati uravnoteženo mostično vezje uporov,
• izračunati prevodnost (upornost) uravnoteženega mostičnega vezja uporov,
• določiti zvezo med vhodno in izhodno napetostjo pri neobremenjenem in obremenjenem napetostnem delilniku,
• pretvoriti zvezdno vezavo uporov v trikotno in obratno.

3.8 Merjenje električne upornosti

Metoda U-I. Mostična metoda.

Dijaki naj znajo:

• narisati možni vezavi ampermetra, voltmetra in merjenca,
• izračunati upornost merjenca z upoštevanjem upornosti merilnih instrumentov,
• narisati merilno mostično vezje in napisati ter uporabiti ravnotežno enačbo.

3.9 Realen napetostni in realen tokovni vir

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

Dijaki naj znajo:

• opredeliti napetost odprtih sponk in tok kratkega stika realnega vira,
• pojasniti notranjo upornost vira,
• narisati nadomestno vezje realnega napetostnega in realnega tokovnega vira,
• razložiti realen elektrokemični vir kot realen napetostni ali realen tokovni vir,
• izračunati tok skozi sponki vira in napetost med sponkama vira, ko je ta obremenjen,
• zapisati enačbo danega vira in narisati njegovo U-I karakteristiko,
• določiti delovno točko v U-I diagramu, ko je na vir priključeno znano breme,
• narisati vezavo virov, ko želimo povečati napetost ali tok sestavljenega vira,
• izračunati elementa nadomestnega vezja sestavljenega vira.

3.10 Analiza vezij z dvema ali več viri

Uporaba Kirchhoffovih zakonov.

Dijaki naj znajo:

• zapisati sistem enačb za izračun tokov v vezju,
• izračunati toke, napetosti in potenciale v vezju z dvema ali več viri.

3.11 Joulov zakon

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

Dijaki naj znajo:

• pojasniti fizikalno ozadje pretvorbe električne energije v toploto,
• uporabljati enačbo za električno delo,
• definicijo električne moči,
• izračunati moč na linearnem bremenu,
• narisati vezavo ampermetra in voltmetra za merjenje moči bremena,
• narisati vezavo vatmetra za merjenje moči na bremenu.

3.12 Bilanca moči v električnem vezju

Moči generatorjev in bremen. Izkoristek in prilagojeno breme.

Dijaki naj znajo:

• izraziti moči generatorjev in bremen,
• pojasniti zvezo med skupno močjo virov in skupno močjo bremen v vezju,
• definicijo izkoristka prenosa ali pretvorbe električne energije,
• pojasniti pojem prilagojeno breme,
• določiti upornost prilagojenega bremena.

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:

• pojasniti zakonitost magnetne sile med vzporednima tokovodnikoma,
• opredeliti permeabilnost vakuuma,
• definicijo ampera,
• izračunati absolutno vrednost magnetne sile na tokovodnik, ki je v bližini enega ali dveh vzporednih tokovodnikov, in določiti njeno smer,
• opredeliti vektor gostote magnetnega pretoka,
• določiti absolutno vrednost in smer magnetne sile na tokovodnik v magnetnem polju,
• določiti absolutno vrednost vektorja gostote magnetnega pretoka v in ob ravnem tokovodniku krožnega prereza in določiti njegovo smer,
• določiti absolutno vrednost gostote magnetnega pretoka v ravni dolgi tuljavi in toroidni tuljavi ter določiti njegovo smer,
• upodabljati magnetno polje z gostotnicami,
• izračunati magnetni pretok skozi ploskev v homogenem magnetnem polju,
• izračunati magnetni pretok v ravni dolgi tuljavi in v toroidni tuljavi,
• določiti absolutno vrednost navora in smer zasuka tokovne zanke v magnetnem polju.

4.2 Magnetik v magnetnem polju

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

Dijaki naj znajo:

• pojasniti način gibanja naelektrenega delca v magnetnem polju,
• pojasniti, zakaj se magnetno polje spremeni, če v tuljavo vstavimo magnetno snov,
• pojasniti pojav magnetiziranja snovi,
• ločevati med diamagnetnimi, paramagnetnimi in feromagnetnimi snovmi,
• opredeliti pojem linearno magnetenje,
• opredeliti relativno permeabilnost in permeabilnost snovi,
• uporabljati tabelo relativnih permeabilnosti magnetnih snovi,
• definicijo vektorja magnetne poljske jakosti v linearni magnetni snovi,
• opredeliti magnetno napetost ravnega vodnika, ravne dolge tuljave in toroidne tuljave,
• pojasniti pojem nelinearno magnetenje,
• opisati vlogo Weissovih domen,
• narisati začetno magnetilno krivuljo,
• narisati in pojasniti histerezno zanko magnetenja,
• ločevati med trdomagnetnimi in mehkomagnetnimi materiali,
• uporabljati magnetilne krivulje.

4.3 Magnetna vezja

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

Dijaki naj znajo:

• opredeliti generator magnetne napetosti,
• predstaviti magnetni upor,
• izračunati magnetno upornost linearnega dela feromagnetnega jedra ali zračne reže,
• uporabljati spojiščni iz zančni zakon magnetnih vezij,
• rešiti linearno magnetno vezje z enim ali dvema vzbujalnima navitjema,
• rešiti nelinearno magnetno vezje z enim vzbujalnim navitjem.

4.4 Uporaba magnetne sile

Magnetno odklanjanje. Navor na tuljavo. Elektromotor.

Dijaki naj znajo:

• opisati magnetno odklanjanje naelektrenega delca,
• izračunati navor na tuljavo z več ovoji v homogenem magnetnem polju,
• pojasniti delovanje instrumenta z vrtljivo tuljavico,
• pojasniti osnove delovanja enosmernega elektromotorja,

5 INDUCIRANO ELEKTRIČNO POLJE

5.1 Inducirano električno polje

Faradayev zakon indukcije. Inducirana napetost.

Dijaki naj znajo:

• pojasniti Faradayev zakon indukcije,
• uporabljati Lenzovo pravilo,
• izračunati inducirano napetost med koncema gibajočega ravnega vodnika,
• izračunati inducirano napetost v tuljavi, ki objema spremenljiv magnetni pretok,
• izračunati inducirano napetost v tuljavi, ki se enakomerno vrti v magnetnem polju,
• pojasniti vrtinčne in histerezne izgube v feromagnetnem jedru.

5.2 Induktivnost in energija

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

Dijaki naj znajo:

• definicijo magnetnega sklepa,
• definicijo induktivnosti tuljave,
• izračunati lastno induktivnost ravne dolge tuljave in toroidne tuljave brez in z jedrom,
• narisati simbol tuljave z oznakami za tok, napetost in induktivnost,
• zapisati zvezo med napetostjo in tokom tuljave,
• uporabljati enačbo za magnetno energijo v tuljavi,
• uporabljati enačbo za gostoto magnetne energije,
• pojasniti, kje je shranjena magnetna energija,
• opredeliti vlogo vira pri magnetenju in povezavo te z magnetno energijo v tuljavi,
• definicijo medsebojne induktivnosti tuljav,
• izračunati medsebojno induktivnost tuljav na skupnem jedru,
• izračunati silo na kotvo elektromagneta.

6 IZMENIČNA ELEKTRIČNA VEZJA

6.1 Časovno spremenljive veličine

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

Dijaki naj znajo:

• narisati diagram časovno spremenljive veličine,
• odčitati iz danega časovnega diagrama trenutno vrednost veličine,
• narisati časovni diagram periodične veličine,
• odčitati iz danega periodičnega časovnega diagrama veličine njeno periodo,
• uporabljati zvezo med frekvenco in periodo periodične veličine,
• definicijo srednje in efektivne vrednosti periodične veličine,
• narisati časovni diagram harmonične veličine,
• ločevati med amplitudo, srednjo in efektivno vrednostjo harmonične veličine,
• iz časovnega diagrama harmonične veličine določiti njeno periodo, frekvenco, krožno frekvenco in začetni fazni kot.

6.2 Kompleksni (simbolični) račun

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

Dijaki naj znajo:

• predstaviti kompleksno število kot točko v kompleksni ravnini,
• zapisati kompleksno število v komponentni in eksponentni obliki,
• pojasniti pojma absolutna vrednost in argument kompleksnega števila,
• opredeliti kazalec kompleksnega števila v kazalčnem diagramu,
• zapisati in narisati kazalcu konjugiran kazalec,
• izvajati računske operacije s kazalci in predstaviti rezultate v kazalčnem diagramu,
• zapisati harmonični veličini pripadajoč kazalec v komponentni in eksponentni obliki,
• zapisati kazalcu pripadajočo harmonično časovno veličino.

6.3 Napetostno-tokovne razmere na pasivnih elementih

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

Dijaki naj znajo:

• uporabiti zvezo med napetostjo in tokom, ko so elementi harmonično vzbujani,
• pojasniti harmonično časovno soodvisnost tokov in napetosti na teh elementih,
• narisati časovne diagrame tokov in napetosti na elementih,
• zapisati zveze med amplitudami in faznimi koti harmoničnih napetosti in tokov,
• definicijo faznega kota,
• napisati zveze med kazalci tokov in kazalci napetosti na elementih.

6.4 Kirchhoffova zakona v kompleksni obliki

Tokovni zakon. Napetostni zakon.

Dijaki naj znajo:

• zapisati in uporabljati tokovni zakon vozlišča v kompleksni obliki,
• zapisati in uporabljati napetostni zakon zanke v kompleksni obliki.

6.5 Pasivna vezja

Impedanca in admitanca. Pretvorba zvezda-trikot.

Dijaki naj znajo:

• definicijo impedance in admitance pasivnega dvopola,
• narisati električni simbol dvopola in označiti kompleksorja toka in napetosti,
• zapisati izraze za impedanco (admitanco) upora, kondenzatorja in tuljave,
• narisati kazalce njihovih impedanc (admitanc) v kompleksni ravnini,
• izračunati nadomestno impedanco (admitanco) sestavljenih dvopolnih vezij,
• določiti značaj kompleksnega bremena,
• pretvoriti zvezdno vezavo kompleksnih bremen v trikotno in obratno.

6.6 Moč bremena

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

Dijaki naj znajo:

• narisati časovni diagram moči bremena, ki je vzbujan s harmoničnim virom,
• definicije delovne, jalove in navidezne moči, faktorja moči in kompleksne moči,
• izračunati delovno, jalovo in navidezno moč, faktor moči in kompleksno moč bremena.

6.7 Analiza vezij z uporabo kompleksnega računa

Uporaba Kirchhoffovih zakonov v kompleksni obliki. Idealni transformator.

Dijaki naj znajo:

• zapisati sistem enačb za izračun kompleksorjev vejnih tokov v vezju,
• izračunati impedančni delilnik napetosti,
• izračunati admitančni delilnik toka,
• napisati in pojasniti enačbe idealnega transformatorja,
• opisati vlogo transformatorja v električnem vezju,
• izračunati kazalce tokov in napetosti v vezju z enim ali dvema viroma.

6.8 Bilanca moči v kompleksni obliki

Moči generatorjev in bremen. Kompenzacija jalove moči.

Dijaki naj znajo:

• izraziti kompleksne moči generatorjev in bremen pri označenih kazalcih tokov in napetosti v vezju,
• pojasniti zvezo med kompleksnimi močmi virov in bremen v vezju,
• narisati vezje za kompenzacijo jalove moči bremena,
• izračunati kompenzacijski element.

6.9 Resonančni pojav

Resonanca. Zaporedni in vzporedni nihajni krog.

Dijaki naj znajo:

• narisati zaporedni in vzporedni nihajni krog,
• zapisati frekvenčno odvisnost toka oziroma napetosti,
• narisati resonančno krivuljo toka oziroma napetosti,
• opredeliti in izračunati resonančno frekvenco,
• pojasniti energijske razmere v vezju,
• zapisati frekvenčno odvisnost impedance (admitance),
• narisati resonančno krivuljo impedance (admitance),
• opredeliti in izračunati pasovno širino nihajnega kroga,
• opredeliti in izračunati kvaliteto nihajnega kroga.

6.10 Realni elementi

Realna tuljava in realni kondenzator.

Dijaki naj znajo:

• narisati nadomestno vezje realnega elementa,
• pojasniti fizikalni pomen elementov nadomestnega vezja,
• predstaviti razmere v kazalčnem diagramu,
• določiti kvaliteto, izgubni faktor in izgubni kot elementa.

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:

• opredeliti simetričen trifazni sistem,
• predstaviti simetričen sistem kot vezje treh generatorjev,
• izraziti kazalce medfaznih napetosti s kazalci faznih napetosti ter jih predstaviti v kazalčnem diagramu,
• narisati vezje bremen, priključenih na trifazni sistem v zvezdni vezavi z ali brez nevtralnega vodnika,
• pojasniti vlogo nevtralnega vodnika pri simetričnem in nesimetričnem bremenu,
• izračunati kazalce linijskih tokov in toka v nevtralnem vodniku,
• narisati vezje bremen, priključenih na trifazni sistem v trikotni vezavi,
• narisati diagram kazalcev tokov in napetosti,
• izračunati kazalce tokov bremen in linijskih tokov,
• izračunati kompleksno moč trifaznega bremena v zvezdni ali trikotni vezavi,
• izračunati faktor moči simetričnega trifaznega bremena,
• pojasniti pomen potenciala zvezdišča,
• pojasniti prednosti trifaznega prenosa električne energije.

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:

• opisati okoliščine za nastop prehodnega pojava,
• pojasniti vlogo elementov električnih vezij pri prehodnem pojavu,
• določiti začetno in končno stanje,
• napisati in narisati časovno odvisnost napetosti na kondenzatorju, ki se prazni prek upora,
• napisati in narisati časovno odvisnost napetosti na kondenzatorju, ko zaporedno R-C vezje priključimo na enosmerni napetostni vir in je ob vklopu kondenzator prazen ali delno naelektren,
• napisati in skicirati časovno odvisnost toka skozi tuljavo, ko se ta prazni prek upora,
• napisati in narisati časovno odvisnost toka skozi tuljavo ter ga izračunati, ko zaporedno R-L vezje priključimo na enosmerni napetostni vir,
• določiti časovno konstanto prehodnega pojava,
• izračunati vrednosti tokov in napetosti ter električne oziroma magnetne energije v vezju ob prehodnem pojavu.

2 Standardi znanj

Dijaki:

• poznajo mesto in vlogo elektrotehnike v znanosti in družbi,
• poznajo pojem in vlogo električnega naboja,
• poznajo sistem merskih enot SI,
• poznajo fizikalne količine v elektrotehniki,
• poznajo osnovne elektromagnetne pojave,
• poznajo zakone v elektromagnetiki,
• poznajo električne in magnetne lastnosti snovi,
• znajo reševati naloge iz električnega polja,
• poznajo elemente kondenzatorskih vezij,
• poznajo zakona kondenzatorskih električnih vezij,
• znajo analizirati enostavna in sestavljena kondenzatorska vezja,
• poznajo elemente enosmernih električnih vezij,
• poznajo zakone enosmernih električnih vezij,
• znajo analizirati enostavna in sestavljena enosmerna električna vezja,
• znajo reševati naloge iz magnetnega polja,
• znajo analizirati enostavna in sestavljena magnetna vezja,
• znajo reševati naloge iz induciranega električnega polja,
• poznajo elemente izmeničnih električnih vezij,
• poznajo zakona izmeničnih električnih vezij,
• znajo uporabljati kompleksni račun,
• znajo uporabljati kazalce v kompleksni ravnini,
• znajo analizirati enostavna in sestavljena izmenična električna vezja,
• poznajo trifazni sistem,
• znajo reševati enostavna trifazno vzbujana električna vezja,
• znajo analizirati prehodne pojave v električnih vezjih,
• poznajo elektrotehniške standarde, predpise in simbole,
• znajo uporabljati strokovno literaturo in priročnike ,
• poznajo pomen jasnosti, natančnosti, preudarnosti in iznajdljivosti v elektrotehniki.

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.