Elektrotechnika

Dobra znajomość matematyki (algebra, macierze, liczby zespolone, równania różniczkowe) oraz fizyki (elektryczność i magnetyzm).

przedmiot obowiązkowy

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( godz.85 ):

- udział w wykładach – 40h

- udział w laboratorium – 40h

- konsultacje z nauczycielem akademickim – 5h

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( godz.60):

- przygotowanie do ćwiczeń – 30h

- przygotowanie do egzaminu – 30h

W1: posiada wiedzę niezbędną do opisu i analizy działania obwodów elektrycznych prądu stałego oraz zmiennego, obwodów w stanie nieustalonym, elementów elektronicznych, a także podstawowych zjawisk fizycznych w nich występujących – K_W01, K_W02

W2: posiada wiedzę obejmującą obwody magnetyczne oraz wirujące pole magnetyczne – K_W02, K_W04

W3: posiada uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie zasad działania elementów elektronicznych oraz układów SC – K_W08

W4: ma uporządkowaną wiedzę w zakresie rozwiązywania obwodów elektrycznych a w szczególności w zakresie metod analizy oraz syntezy liniowych obwodów elektrycznych – K_W09

U1: potrafi zastosować transmitancję operatorową oraz zasadę superpozycji w opisie obwodów elektrycznych – K_U07

U2: potrafi wykorzystać poznane metody i modele matematyczne do analizy obwodów elektrycznych, a w szczególności do analizy i syntezy obwodów liniowych – K_U07

U3: umie zastosować transformatę Laplace'a do analizy obwodów – K_U07

K1: zna ograniczenia własnej wiedzy i rozumie potrzebę dalszego kształcenia się w zakresie elektrotechniki – K_K01

K2: potrafi precyzyjnie formułować pytania służące pogłębieniu zrozumienia zagadnień związanych z obwodami elektrycznymi i magnetycznymi – K_K02

- pokaz

- wykład informacyjny (konwencjonalny)

- ćwiczeniowa

- metody służące prezentacji treści

Celem zajęć jest przekazanie podstawowej wiedzy z zakresu podstaw elektrotechniki, praw i teorii dotyczących obwodów elektrycznych, metod rozwiązywania obwodów prądu przemiennego i stałego, ogólnej teorii sieci liniowych, analizy i syntezy obwodów elektrycznych oraz podstawowych układów elektronicznych.

Dodatkowym celem jest wykształcenie umiejętności posługiwania się podstawowymi pojęciami i terminologią z zakresu obwodów elektrycznych oraz znajomości zasad działania podstawowych obwodów elektrycznych.

Główne zagadnienia poruszane na wykładzie:

1. Podstawowe pojęcia i prawa obwodów elektrycznych.

2. Liniowe obwody prądu stałego.

3. Dzielnik napięcia i prądu.

4. Transformacja rzeczywistych źródeł prądowych i napięciowych.

5. Rozwiązywanie liniowych obwodów prądu stałego: zastosowanie praw Kirchhoffa, metoda prądów obwodowych, metoda potencjałów

węzłowych, metoda grafów sieci.

6. Macierzowa postać praw Kirchhoffa.

7. Pojęcie transmitancji.

8. Twierdzenie Thevenina i Nortona.

9. Zasada superpozycji.

10. Twierdzenia o przyrostach.

11. Elementy reaktancyjne.

12. Sieci liniowe o pobudzeniach harmonicznych.

13. Twierdzenie o wartości skutecznej.

14. Metoda prądów i napięć symbolicznych.

15. Wskazy zespolone, impedancja.

16. Obwody rezonansowe.

17. Rezystancja dynamiczna obwodu rezonansowego.

18. Zagadnienia mocy w obwodach RLC.

19. Addytywność mocy chwilowych.

20. Dopasowanie ze względu na moc czynną.

21. Moc przy wymuszeniach okresowych.

22. Moc zespolona.

23. Metoda szeregów Fouriera.

24. Stany nieustalone w obwodach o pobudzeniach: stałych, harmonicznych, odkształconych.

25. Prawo komutacji.

26. Rozwiązywanie obwodów metodą równań różniczkowych.

27. Zastosowanie transformacji Laplace'a do analizy obwodów: postać transformatorowa obwodu, obliczanie transformaty odwrotnej

napięcia i prądu.

28. Zastosowanie funkcji Diraca do obliczenia transmitancji.

29. Twierdzenie Borela i zastosowanie splotu w analizie obwodów.

30. Teoria czwórników: macierze czwórników, połączenia czwórników.

31. Obwody nieliniowe. Elementy syntezy obwodów: metoda Fostera, metoda Cauera.

32. Układy SC - z przełączanymi pojemnościami.

33. Obwody magnetyczne i ich obliczanie

34. Prąd trójfazowy

35. Wirujące pole magnetyczne

Ćwiczenia (poruszane zagadnienia):

1. Podstawowe pojęcia i oznaczenia stosowane w teorii obwodów.

2. Modele elementów stosowane w obwodach elektrycznych

3. Dzielnik napięciowy i prądowy.

4. Transformacja rzeczywistych źródeł prądowych i napięciowych.

5. Metody analizy liniowych obwodów prądu stałego:

-zastosowanie praw Kirchhoffa i Ohma,

-metoda prądów obwodowych,

-metoda potencjałów węzłowych

6. Twierdzenie Thevenina i Nortona.

7. Zasada superpozycji w obwodach liniowych.

8. Twierdzenia o przyrostach.

9. Elementy reaktancyjne w obwodach z wymuszeniami sinusoidalnie zmiennymi.

10. Definicja i obliczanie wartości skutecznej

11. Metoda równań różniczkowych w obwodach z wymuszeniami sinusoidalnie zmiennymi

12. Metoda symboliczna do obliczania prądów i napięć

13. Wskazy zespolone, impedancja.

14. Moc chwilowa w stanie ustalonym w obwodach prądu sinusoidalnego

15. Dopasowanie impedancji ze względu na moc czynną.

16. Stany nieustalone w obwodach o pobudzeniach: stałych oraz sinusoidalnie zmiennych

17. Prawa komutacji.

18. Analiza stanów nieustalonych obwodów metodą równań różniczkowych.

19. Zastosowanie transformacji Laplace'a do analizy obwodów w stanie nieustalonym: postać transformatorowa obwodu, obliczanie transformaty odwrotnej napięcia i prądu.

20. Obwody prądu trójfazowego

Literatura podstawowa:

S. Osowski, K. Siwek, M. Śmiałek, Teoria Obwodów, Politechnika Warszawska, Warszawa 2006.

J. Osiowski, J. Szabatin, Podstawy teorii obwodów, tom 2 i 3 (WNT, Warszawa 1993).

A. Hildebrandt, H. Sołtysik, A. Zieliński, Teoria obwodów w zadaniach (WNT, Warszawa 1974).

Z. Nosal, J. Baranowski, Układy elektroniczne cz. 1, Układy analogowe liniowe (WNT, Warszawa 1994).

R. Kurdziel, Podstawy Elektrotechniki (WNT Warszawa 1972)

J. Baranowski, G. Czajkowski, Układy elektroniczne cz. 2, Układy analogowe nieliniowe i impulsowe (WNT, Warszawa 1994).

J. Baranowski, B. Kalinowski, Z. Nosal, Układy elektroniczne cz. 3, Układy i systemy cyfrowe (WNT, Warszawa 1994).

M. Niedźwiecki, M. Rasiukiewicz, Nieliniowe elektroniczne układy analogowe (WNT, Warszawa 1994).

M. Nadachowski, Z. Kulka, Analogowe układy scalone (WKŁ, Warszawa 1983).

U. Tietze, Ch. Schenk, Układy półprzewodnikowe (WNT, Warszawa 1997).

Zaliczenie przedmiotu odbywa się na podstawie pozytywnej oceny z ćwiczeń oraz pozytywnego wyniku egzaminu.

Egzamin pisemny w formie testu z pytaniami otwartymi i zamkniętymi (test wielokrotnego wyboru zawierający fragmenty pytań opisowych) sprawdza osiągnięcie efektów: W1, W2, W3, W4.

Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych odbywa się na podstawie aktywności na zajęciach oraz zaliczenia na ocenę pozytywną dwóch kolokwiów - z zakresu obwodów prądu stałego, prądu zmiennego i obwodów magnetycznych oraz obwodów w stanie nieustalonym.

Ocena końcowa jest średnią arytmetyczną ocen jednostkowych.

Ćwiczenia weryfikują osiągnięcie następujących efektów kształcenia: W2, W3, W4, U1, U2, U3, K1, K2.

Kryteria oceniania:

ndst - <0% - 50%)

dst – <50% - 60%)

dst plus – <60% - 70%)

db – <70% - 80%)

db plus – <80% - 90%)

bdb - <90% - 100%>

„nie dotyczy”