Elektrotechnika i elektronika I

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

studia stacjonarne:

semestr III: W 30/E, C 14/Zo, L 16/Zo, razem: 60 godz., 6 pkt ECTS

Matematyka / Umiejętność wykonywania działań na liczbach zespolonych.

Fizyka / Podstawowa wiedza z zakresu elektrostatyki, magnetostatyki i fizyki ciała stałego

Wprowadzenie do metrologii / Umiejętność obliczania niepewności pomiarowej

Metrologia / Podstawowa wiedza z pomiarów wielkości elektrycznych

semestr trzeci / mechatronika

Prof. dr hab. inż. Jerzy MŁOKOSIEWICZ

Dr inż. Jan SZCZURKO

aktywność / obciążenie studenta w godz.

1. Udział w wykładach / 30 godz.

2. Udział w ćwiczeniach / 14 godz.

3. Udział w laboratoriach / 16 godz.

4. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 30

5. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 14 godz.

6. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 16 godz.

7. Udział w konsultacjach (ćwiczenia, wykłady i laboratoria) / 8 godz.

8. Przygotowanie do egzaminu / 15 godz.

9. Udział w egzaminie / 2 godz.

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 145 godz./ 6 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+7+9): 70 godz./ 3 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową: 120 godz./ 5 ECTS

Obwody elektryczne prądu stałego i przemiennego. Metody analizy i pro-jektowania oraz określania podstawowych parametrów i charakterystyk. Zasada działania wybranych maszyn prądu stałego i przemiennego. Pod-stawowe elementy i układy elektroniczne ich parametry i charakterystyki.

Wykłady /metoda werbalno-wizualna

1. Podstawowe pojęcia elektrotechniki / 1

Układ jednostek. Ładunek elektryczny. Prawo Coulomba. Prąd, gęstość prądu. Natężenie pola. Napięcie. Potencjał. Strzałkowanie prądów i napięć.

2. Obwody prądu stałego i ich elementy / 1

Klasyfikacja obwodów i ich elementów. Podstawowe prawa dla obwodów elektrycznych. Rezystancja i konduktancja. Moc, praca i energia elektryczna.

3. Analiza obwodów liniowych i nieliniowych prądu stałego / 2

Rzeczywiste i idealne źródło napięcia. Metody rozwiązywania obwodów liniowych i nieliniowych. Klasyfikacja elementów i obwodów nieliniowych. Charakterystyki prądowo-napięciowe.

4. Stany nieustalone / 2

Prawa komutacji. Przebiegi prądu nieustalonego przy skokowej zmianie napięcia zasilania. Przepięcia komutacyjne.

5. Ogólne właściwości prądów przemiennych / 2

Klasyfikacja sygnałów elektrycznych. Wykresy wskazowe przebiegów sinusoidalnych. Wartości chwilowe, skuteczne, średnie sygnałów harmonicznych

6. Elementy RLC w obwodach prądu sinusoidalnego / 2

Idealny rezystor. Idealna cewka i kondensator. Szeregowe i równoległe połączenie elementów RLC. Moc prądu przemiennego. Idealne i rzeczywiste źródła energii elektrycznej.

7. Metody analizy obwodów prądu sinusoidalnego / 2

Podstawowe równania w analizie obwodów prądu sinusoidalnego. Analiza obwodów elektrycznych metodą liczb zespolonych. Rezonanse szeregowy, równoległy i mieszany w obwodach elektrycznych.

8. Maszyny elektryczne prądu stałego / 2

Budowa i zasada działania maszyn prądu stałego. Szeregowe i bocznikowe maszyny prądu stałego.

9. Wybrane elementy elektroniczne / 1

Diody półprzewodnikowe, tranzystory bipolarne i unipolarne, tyrystor – symbole, parametry i charakterystyki. Pojęcie schematu zastępczego.

10. Wzmacniacze - parametry i charakterystyki / 1

Klasyfikacja, parametry i charakterystyki wzmacniaczy. Łączenie wzmacniaczy.

11. Wzmacniacz rezystorowy / 3

Punkt pracy i układy zasilania. Wzmacniacze w układach OE, OB, OC oraz OS i OD – właściwości, parametry i charakterystyki.

12. Sprzężenie zwrotne – układy, charakterystyki częstotliwościowe / 1

Teoria sprzężenia zwrotnego. Rodzaje sprzężeń zwrotnych. Wpływ sprzężenia zwrotnego na parametry i charakterystyki wzmacniacza.

13. Wzmacniacze prądu stałego i wzmacniacze operacyjne. Układy ze wzmacniaczami operacyjnymi / 2

Wzmacniacz różnicowy z tranzystorami bipolarnymi. Wzmacniacz operacyjny. Liniowe zastosowania wzmacniacza operacyjnego.

14. Generatory drgań sinusoidalnych / 2

Klasyfikacja i parametry. Warunki generacji. Generatory sprzężeniowe RC i LC. Generatory kwarcowe.

15. Układy generowania i kształtowania przebiegów impulsowych / 2

Przebiegi impulsowe – parametry. Układy kształtowania – układ całkujący i różniczkujący, ogranicznik amplitudy impulsów. Multiwibrator astabilny, bistabilny i monostabilny.

16. Układy logiczne / 2

Właściwości i parametry układów logicznych. Układy TTL, ECL i unipolarne.

17. Układy prostownicze, zasilacze / 1

Prostowniki niesterowane. Filtry. Parametryczne stabilizatory napięcia.

18. Konstrukcja i praca złożonego urządzenia elektronicznego / 1

Konstrukcja i zasada pracy wybranego urządzenia elektronicznego na podstawie schematu funkcjonalnego.

Ćwiczenia /metoda ćwiczeniowo - praktyczna

1. Obliczanie wielkości charakteryzujących obwody liniowe i nieliniowe prądu stałego / 2

Obliczanie parametrów obwodów elektrycznych metodami analitycznymi.

2. Analiza matematyczna stanów nieustalonych / 2

Układanie równań opisujących stany nieustalone oraz ich rozwiązywanie.

3. Obliczanie obwodów prądu przemiennego / 2

Obliczanie parametrów obwodów prądu przemiennego z wykorzystaniem rachunku liczb zespolonych oraz funkcji czasu. Wykresy wskazowe.

4. Analiza obwodów rezonansowych / 2

Wyznaczanie podstawowych parametrów obwodów rezonansowych LC oraz RLC szeregowych i równoległych.

5. Wyznaczanie schematów zastępczych wybranych elementów elektronicznych i analiza obwodów z ich uwzględnieniem / 1

Analiza obwodu elektronicznego z wykorzystaniem różnych schematów zastępczych elementu elektronicznego.

6. Obliczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza w różnych konfiguracjach z tranzystorem bipolarnym / 2

Określanie położenia punktu pracy tranzystora na charakterystyce wyjściowej, analiza wpływu poszczególnych elementów układu wzmacniacza na parametry i charakterystyki wzmacniacza.

7. Wyznaczanie charakterystyk dla liniowych zastosowań wzmacniacza operacyjnego / 1

Obliczanie parametrów układu odwracającego i nieodwracającego, oraz całkującego i różniczkującego.

8. Analiza wybranych układów generowania i kształtowania przebiegów impulsowych / 1

Obliczanie i określanie parametrów przebiegów impulsowych na wyjściu układu całkującego, różniczkującego oraz ogranicznika amplitudy.

9. Wyznaczanie parametrów i charakterystyk układów prostowniczych i stabilizacji napięcia / 1

Określanie parametrów stabilizatora parametrycznego metodą graficzną oraz analityczną z wykorzystaniem schematu zastępczego.

Laboratoria /metoda praktyczna

1. Badanie obwodów elektrycznych przy prądzie stałym / 2

Pomiary napięcia i natężenia prądu w obwodzie, sprawdzenie podstawowych praw dla obwodu prądu stałego.

2. Badanie obwodów RLC w stanach nieustalonych / 2

Pomiary napięć w obwodach RLC stanach nieustalonych dla różnych parametrów obwodu.

3. Badanie obwodów rozgałęzionych i nierozgałęzionych przy prądzie przemiennym / 2

Pomiary napięcia i natężenia prądu w obwodzie, sprawdzenie podstawowych praw dla obwodu prądu przemiennego.

4. Badanie obwodów RLC / 2

Pomiary napięć i prądów w obwodach RLC dla różnych częstotliwości, wyznaczanie charakterystyk obwodu rezonansowego.

5. Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza z tranzystorem bipolarnym / 2

Pomiary parametrów wzmacniaczy z tranzystorami bipolarnymi w różnych konfiguracjach i z różnymi układami zasilania i stabilizacji punktu pracy tranzystora.

6. Badanie wzmacniacza różnicowego i określanie parametrów wzmacniacza operacyjnego / 2.

Pomiar i określanie parametrów wzmacniacza różnicowego jako podstawowego układu wzmacniacza operacyjnego. Pomiar i wyznaczanie parametrów wzmacniacza operacyjnego.

7. Badanie liniowych układów ze wzmacniaczem operacyjnym / 2

Pomiary parametrów i charakterystyk układów ze wzmacniaczem operacyjnym: układu odwracającego, nieodwracającego, sumującego i odejmującego. Obserwacja przebiegów w układzie całkującym i różniczkującym

8. Badanie generatorów sinusoidalnych / 2

Pomiary i wyznaczanie parametrów sinusoidalnych generatorów sprzężeniowych.

Podstawowa:

J. Szczurko – Podstawy elektrotechniki. Prąd stały. WAT 2010

Z. Włodarczyk – Elektrotechnika cz. 1, cz. 2, cz. 3, cz. 4, WAT 1981

B. Miedziński – Elektrotechnika. Podstawy i instalacje Elektryczne PWN 1997.

J. R. Młokosiewicz i inni – Układy elektroniczne dla elektromechaników ćwiczenia laboratoryjne, WAT 1993

A. Chwaleba, B. Moeschke, G. Płoszajski – Elektronika, WSiP 2008, wyd. XI

A. Chwaleba, B. Moeschke, G. Płoszajski, P. Majdak, P. Świstak – Podstawy elektroniki, Wydawnictwo WNT, 2021

Uzupełniająca:

J. Boksa – Układy analogowe część II, WAT 2000

S. Bolkowski – Elektrotechnika teoretyczna, WNT 1986

F. Przeździecki – Elektrotechnika i elektronika, PWN 1986.

Symbol i nr efektu modułu / efekt uczenia się / odniesienie do efektu kierunkowego

W1 / Zna zjawiska fizyczne związane z przepływem prądu – definiuje podstawowe prawa i twierdzenia związane z elektrotechniką / K_W04

W1 / Ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę na temat liniowych obwodów elektrycznych, tworzenia ich modeli obwodowych oraz analizy w stanach ustalonych i nieustalonych. / K_W04

W3 / rozumie zasady funkcjonowania klasycznych maszyn elektrycznych oraz urządzeń elektrycznych, zna podstawowe zasady bezpieczeństwa przeciwporażeniowego. / K_W04

W4 / Zna budowę, zasadę działania, parametry i charakterystyki podstawowych elementów oraz układów elektronicznych. / K_W04

W5 / Zna zasady pomiaru parametrów i charakterystyk układów elektrycznych i elektronicznych oraz potrafi analizować działanie tych układów / K_W04

U1 / Potrafi przeprowadzić analizę obwodu elektrycznego według poznanych metod / K_U10,

U2 / Potrafi zaprojektować prosty obwód elektryczny według poznanych metod / K_U10,

U3 / Potrafi przeprowadzić analizę układu elektronicznego według poznanych metod / K_U11,

U4 / Potrafi zaprojektować prosty układ elektroniczny według poznanych metod / K_U11,

U5 / Umie zaplanować pomiary obwodów elektrycznych oraz układów elektronicznych / K_U16,

U6 / Potrafi dobrać odpowiedni przyrząd albo układ pomiarowy wg określonego kryterium w celu wykonania pomiarów obwodów elektrycznych oraz układów elektronicznych / K_U16,

U7 / Potrafi przeprowadzić analizę statystyczną otrzymanych wyników pomiarów / K_U16,

Moduł zaliczany jest na podstawie: egzaminu.

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: zaliczenia

Egzamin przedmiotu jest prowadzone w formie pisemnej i ustnej.

Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń i laboratorium.

Osiągnięcie efektu W1, W2, W3, W4, W5 - weryfikowane jest na egzaminie oraz w czasie odpowiedzi ustnych i sprawdzianów przeprowadzanych na ćwiczeniach.

Osiągnięcie efektu U1, U2, U3, U4 - sprawdzane jest ćwiczeniach oraz na egzaminie.

Osiągnięcie efektu U5, U6, U7 - sprawdzane jest ćwiczeniach laboratoryjnych.

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który zaliczył ćwiczenia i laboratoria na ocenę co najmniej 4.00 i potrafi dobrać odpowiedni układ elektryczny bądź elektroniczny w zależności od potrzeb a następnie potrafi bezbłędnie obliczyć jego parametry i wyznaczyć charakterystyki. Umie zaplanować i przeprowadzić pomiary w obwodach elektrycznych oraz pomiary w układach i układów elektronicznych, a następnie przeprowadza analizę otrzymanych wyników.

Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który zaliczył ćwiczenia i laboratoria na ocenę co najmniej 3,50 i potrafi dobrać odpowiedni układ elektryczny bądź elektroniczny w zależności od potrzeb a następnie potrafi bezbłędnie obliczyć jego parametry i wyznaczyć charakterystyki. Umie zaplanować i przeprowadzić pomiary w obwodach elektrycznych oraz pomiary w układach i układów elektronicznych, a następnie przeprowadza analizę otrzymanych wyników.

Ocenę dobrą otrzymuje student, który zaliczył ćwiczenia i laboratoria i potrafi dobrać odpowiedni układ elektryczny bądź elektroniczny w zależności od potrzeb a następnie potrafi bezbłędnie obliczyć jego parametry i wyznaczyć charakterystyki. Umie zaplanować i przeprowadzić pomiary w obwodach elektrycznych oraz pomiary w układach i układów elektronicznych, a następnie przeprowadza analizę otrzymanych wyników.

Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który zaliczył ćwiczenia i laboratoria i potrafi dobrać odpowiedni układ elektryczny bądź elektroniczny w zależności od potrzeb a następnie potrafi obliczyć jego parametry i wyznaczyć charakterystyki. Umie zaplanować i przeprowadzić pomiary w obwodach elektrycznych oraz pomiary w układach i układów elektronicznych i poprawnie interpretuje otrzymane wyniki.

Ocenę dostateczną otrzymuje student, który zaliczył ćwiczenia i laboratoria i potrafi dla wskazanego układu elektrycznego bądź elektronicznego bezbłędnie obliczyć jego parametry i wyznaczyć charakterystyki. Umie zaplanować i przeprowadzić pomiary w obwodach elektrycznych oraz pomiary w układach i układów elektronicznych może mieć drobne problemy z interpretacją otrzymanych wyników.

Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który zaliczył ćwiczenia i laboratoria i nie potrafi dla wskazanego układu elektrycznego bądź elektronicznego bezbłędnie obliczyć jego parametry i wyznaczyć charakterystyki.