Obwody i sygnały 1

niestacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

W 18/x ; C 18/+ ; Razem 36

- Algebra z geometrią analityczną / wymagania wstępne: podstawowe umiejętności w zakresie rachunku macierzowego i działań na liczbach zespolonych, rozwiązywania układów równań liniowych;

- Analiza matematyczna 1 / wymagania wstępne: podstawowe umiejętności w zakresie rachunku różniczkowego i całkowego;

- Podstawy fizyki / wymagania wstępne: znajomość podstawowych praw i zasad fizycznych.

Kierunek: Elektronika i Telekomunikacja / Specjalności: wszystkie

dr inż. Marek Szulim, dr inż. Krzysztof Kwiatos

aktywność / obciążenie studenta w godz.

1. Udział w wykładach / 18

2. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 18

3. Udział w ćwiczeniach / 18

4. Samodzielne przygotowanie się do ćwiczeń / 52

5. Udział w konsultacjach / 9

6. Przygotowanie do egzaminu / 6

7. Udział w egzaminie / 4

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 125 / 5 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli: 1.+3.+5.+7.=49 / 2,0 ECTS

Zajęcia o charakterze praktycznym: 3.+4.=70 / 3,0 ECTS

Pojęcia podstawowe elektrotechniki, sygnały elektryczne zdeterminowane. Modelowanie układów elektrycznych. Podstawowe prawa, twierdzenia, zasady i reguły Teorii Obwodów. Obwody liniowe prądu stałego. Metody analizy obwodów nieliniowych prądu stałego. Obwody liniowe prądu sinusoidalnego, zastosowanie metody liczb zespolonych. Metody analizy obwodów liniowych: prądów oczkowych, napięć węzłowych, transfiguracji, superpozycji, zastępczego generatora. Równania i schematy zastępcze czwórnika.

Wykłady/metody dydaktyczne: werbalno-wizualna prezentacja treści programowych:

Tematy kolejnych zajęć:

1. Pojęcia podstawowe elektrotechniki, sygnały elektryczne i ich klasyfikacja: pojęcia podstawowe: ładunek elektryczny, prąd i napięcie elektryczne, energia elektryczna i moc; sygnały elektryczne zdeterminowane – klasyfikacja, parametry charakteryzujące sygnały okresowe (1 godz.).

2. Układy elektryczne oraz zasady ich modelowania: układ elektryczny jako obiekt rzeczywisty, parametry pierwotne, obwód elektryczny, klasa modeli SLS, wymuszenie i odpowiedź, zasada superpozycji, elementy idealne i ich charakterystyki, wielkości zaciskowe, struktura modeli zaciskowych (1 godz.).

3. Podstawowe prawa i twierdzenia Teorii Obwodów: sieć elektryczna i jej elementy (węzeł, gałąź, oczko), prawo Ohma, prawa Kirchhoffa, zasada Telegana, łączenie szeregowe i równoległe elementów idealnych, równoważność obwodów (1 godz.).

4. Obwody liniowe prądu stałego: zastosowanie prawa Ohma i praw Kirchhoffa, źródła rzeczywiste, twierdzenie Thevenina, twierdzenie Nortona, moc prądu stałego i bilans mocy, dopasowanie obciążenia do źródła i sprawność źródła (2 godz.).

5. Obwody nieliniowe prądu stałego: przykłady charakterystyk elementów nieliniowych, parametry statyczne i dynamiczne; metody analizy obwodów nieliniowych - charakterystyki łącznej, przecięcia charakterystyk (1 godz.).

6. Obwody liniowe prądu sinusoidalnego: sygnał wykładniczy i sygnał sinusoidalny, zastosowanie metody liczb zespolonych (symbolicznej), model sygnału i obwodu dla prądu sinusoidalnego, zależności symboliczne napięć i prądów dla elementów R, L, C; podstawowe prawa obwodów w postaci zespolonej; analiza dwójników zawierających elementy R, L, C; wykresy wskazowe (3 godz.).

7. Rezonans w obwodach elektrycznych: zjawisko rezonansu i warunki jego powstawania; rezonans napięć, rezonans prądów; charakterystyki częstotliwościowe i krzywe rezonansowe obwodów rezonansowych (2 godz.).

8. Moc w obwodzie prądu sinusoidalnego: moc chwilowa, czynna, bierna, pozorna; zespolona moc pozorna, trójkąt mocy; dopasowanie obciążenia do źródła (1 godz.).

9. Metody sieciowe (algorytmiczne) analizy obwodów liniowych: wiadomości wstępne (elementy teorii grafów); metoda klasyczna; metoda prądów oczkowych; metoda napięć węzłowych (2 godz.).

10. Metody niealgorytmiczne analizy obwodów liniowych: metoda transfiguracji (upraszczania), metoda superpozycji, metoda zastępczego generatora (3 godz.).

11. Czwórniki – klasyfikacja, równania: wielobiegunnik a wielowrotnik i czwórnik, graniczne stany pracy czwórnika; klasyfikacja czwórników; równania i schematy zastępcze czwórnika (1 godz.).

Ćwiczenia /metody dydaktyczne: utrwalanie wiedzy z wykładu na podstawie przykładów obliczeniowych.

Tematy kolejnych zajęć:

1) Podstawowe prawa i twierdzenia Teorii Obwodów (2 godz.);

2) Obwody liniowe prądu stałego. Dopasowanie obciążenia do źródła (2 godz.);

3) Obwody liniowe prądu sinusoidalnego - metoda symboliczna (2 godz.);

4) Dwójniki liniowe prądu sinusoidalnego, wykresy wskazowe (2 godz.);

5) Rezonans napięć, rezonans prądów, moc w obwodzie prądu sinusoidalnego (2 godz.);

6) Metoda prądów oczkowych (oczkowa) analizy obwodów (2 godz.);

7) Metoda napięć węzłowych (węzłowa) analizy obwodów (2 godz.);

8) Metoda transfiguracji i metoda superpozycji analizy obwodów (2 godz.);

9) Metoda zastępczego generatora (2 godz.).

podstawowa:

- S. Bolkowski, Teoria obwodów elektrycznych, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2013;

- J. Osiowski, J. Szabatin, Podstawy teorii obwodów, Tom I, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2009;

- J. Osiowski, J. Szabatin, Podstawy teorii obwodów, Tom II, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2007;

- J. Osiowski, J. Szabatin, Podstawy teorii obwodów, Tom III, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2009;

- Praca zbiorowa pod red. L. Iwanejko, Laboratorium obwodów i sygnałów elektrycznych, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa 2005.

uzupełniająca:

- J. Szabatin, Podstawy teorii sygnałów, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności WKŁ, Warszawa 2007;

- J. Wojciechowski, Sygnały i systemy, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności WKŁ, Warszawa 2008;

- J. Izydorczyk, G. Płonka, G. Tyma, Teoria sygnałów, Helion, Gliwice 2006;

- S. Bolkowski i inni, Teoria obwodów elektrycznych - zadania, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2010.

W1 / zna podstawowe metody opisu i analizy sygnałów zdeterminowanych/ K_W12;

W2 / zna fundamentalne prawa, pojęcia oraz definicje dla modeli obwodowych klasy SLS i SNS / K_W12;

W3 / zna wybrane metody analizy obwodów w stanach ustalonych / K_W12;

U1 / potrafi pozyskiwać informacje o metodach analizy obwodów elektrycznych z różnych źródeł, potrafi je interpretować i wykorzystywać / K_U01;

U2 / potrafi zastosować wybrane metody analizy obwodów do rozwiązywania i modelowania układów elektrycznych / K_U08;

K1 / potrafi myśleć i działać efektywnie / K_K05.

Przedmiot jest zaliczany na podstawie: egzaminu.

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: prac kontrolnych i ocen z odpowiedzi w czasie zajęć, warunkiem zaliczenia jest uzyskanie pozytywnych ocen z wszystkich prac kontrolnych oraz uzyskanie średniej z odpowiedzi nie mniej niż 3,0.

Egzamin z przedmiotu jest prowadzony w formie pisemnej - obejmuje zestaw pytań i zadań. Każde pytanie i zadanie posiada odpowiednią liczbę punktów (zależną od stopnia trudności). Warunkiem zdania egzaminu jest otrzymanie co najmniej 51% punktów możliwych do uzyskania z całego zestawu pytań i zadań. Zasady punktacji i kryteria oceny, podaje osoba prowadząca egzamin przed jego rozpoczęciem;

warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń;

efekty W1, U1, U2, K1 – sprawdzenie na ćwiczeniach;

efekty W1, W2, W3, K1 – sprawdzenie podczas egzaminu.