Elektrotechnika i elektronika

fakultatywne

CEL PRZEDMIOTU

C1. Przekazanie studentom wiedzy z zakresu teorii i budowy obwodów elektrycznych prądów stałych

i zmiennych, elementów i układów elektronicznych.

C2. Zapoznanie studentów z podstawami pomiarów natężeń prądów, napięć i mocy w obwodach elektrycznych.

C3. Wyrobienie umiejętności projektowania, konstruowania obwodów elektrycznych i elektronicznych oraz dokonania pomiarów podstawowych wielkości elektrycznych.

WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI

1. Wiedza z matematyki na poziomie kursu podstawowego na kierunku.

2. Wiedza z fizyki, a w szczególności znajomość działu „Elektryczność i magnetyzm”

3. Umiejętność obsługiwania niektórych pakietów programowania

4. Umiejętność praktycznego rozwiązywania zagadnień z zakresu matematyki i fizyki.

5. Umiejętność sporządzania raportów pisemnych z wykonywanych ćwiczeń laboratoryjnych

6. Umiejętności prawidłowej interpretacji i prezentacji własnych działań.

W1 – Przypomnienie podstawowych pojęć: prąd elektryczny, natężenie prądu elektrycznego, napięcie, jednostki tych wielkości, definicja ampera absolutnego, elementy topologiczne i fizyczne obwodów elektrycznych, elementy pasywne (rezystor, cewka indukcyjna, kondensator) liniowe i nieliniowe, elementy aktywne (wzmacniacze, źródła napięciowe i prądowe), prawa Kirchhoffa.

W2i3 – Podstawowe metody rozwiązywania obwodów elektrycznych prądu stałego: zastosowanie praw Kirchhoffa, metoda superpozycji, zastosowanie twierdzenia Thevenina i Nortona. Idealne i rzeczywiste źródła napięciowe i prądowe. Szeregowe i równoległe łączenie źródeł.

W4 – Elementy teorii sygnałów. Fizyczne podstawy napięć i prądów sinusoidalnie zmiennych. Wartości szczytowe, średnie, średnie półokresowe i skuteczne sygnałów sinusoidalnych

W5i6 – Metoda symboliczna rozwiązywania obwodów prądu sinusoidalnie zmiennego. Analiza dwójnika szeregowego i równoległego RLC

W7 – Moc w obwodach prądu zmiennego. Moc czynna, bierna i pozorna

W8 – Rezonans szeregowy i równoległy w obwodach prądu sinusoidalnego

W9 – Indukcyjność własna i wzajemna. Analiza obwodów sprzężonych magnetycznie.

W10 – Mostek impedancyjny. Wyprowadzenie warunku równowagi mostka na podstawie twierdzenia Thevenina

W11 – Budowa i zasada działania mierników prądu stałego i zmiennego. Poszerzanie zakresów pomiarowych. Omomierze. Techniczne i mostkowe pomiary rezystancji, pojemności i indukcyjności własnej i wzajemnej

W12– Obwody prądu trójfazowego. Odbiorniki gwiazdowe symetryczne i niesymetryczne, odbiorniki trójkątowe symetryczne i niesymetryczne, wykresy wskazowe prądów i napięć w obwodach 3-fazowych. Moc w obwodach 3-fazowych

W13 Transformatory i silniki elektryczne prądu stałego i zmiennego

W14 – Budowa i własności elektryczne wybranych elementów elektronicznych: dioda półprzewodnikowa warstwowa, Zenera, elektroluminescencyjna, pojemnościowa i fotodioda, tranzystor: warstwowy bipolarny, unipolarny złączowy i z izolowaną bramką, tyrystory, układy scalone.

W15 – Wybrane układy elektroniczne: wzmacniacze elektroniczne, generatory, układy impulsowe, układy cyfrowe.

Forma zajęć – LABORATORIUM

Student wykonuje sześć wybranych ćwiczeń z listy

EiEL1 – Rezonans w obwodzie prądu przemiennego

EiEL2 – Sprzężone obwody rezonansowe. Badanie filtrów

EiEL3 – Indukcyjność wzajemna

EiEL4 – Wyznaczanie stałej dielektrycznej różnych materiałów

EiEL5 – Badanie wytrzymałości elektrycznej materiałów – pomiar napięcia przebicia

EiEL6 – Badanie transformatora

EiEL7 – Badanie charakterystyk statycznych tranzystora

EiEL8 – Wyznaczanie charakterystyki prądowo – napięciowej, mocy maksymalnej i sprawności modułu ogniwa słonecznego

NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE

1. – wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych

2. – instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych

3. – zestawy ćwiczeniowe z przewodami do zbudowania układu pomiarowego przez studenta

4. – komputer z programami do opracowania wyników pomiarów

INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE

1. Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych znajdują się w bibliotece Wydziału Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej oraz na stronie internetowej Instytutu Fizyki: www.fizyka.wip.pcz.pl

2. Wykłady odbywają się w sali AMF zgodnie z tygodniowym planem zajęć, ćwiczenia laboratoryjne w pracowniach studenckich Instytutu Fizyki. Spotkanie organizacyjne w pierwszym tygodniu zajęć w Pracowni Elektryczności i Magnetyzmu (sala 119A IF)

3. Konsultacje z przedmiotu środa 14.00 – 16.00 pokój A30

Literatura:

1. Hempowicz P., Kiełsznia R., Piłatowicz A., Szymczyk J., Tomborowski T., Wąsowski A., Zielińska A., Żurawski W.; Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków, wydanie 6, seria: Podręczniki akademickie. Mechanika, Wydawnictwo Naukowo Techniczne, Warszawa 2009.

2. Pasko M., Piątek Z., Topór-Kamiński L.; Elektrotechnika ogólna, cz. I, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2004.

3. Pasko M., Topór-Kamiński L.; Elektrotechnika ogólna. Część II. Elementy i układy elektroniczne, wydanie drugie, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2004.

4. Bolkowski S., Teoria obwodów elektrycznych, Wyd. czwarte , WNT, Warszawa 1995

5. Bolkowski S., Brociek W., Rawa H., Teoria obwodów elektrycznych. Zadania., Wyd. piąte. WNT, Warszawa 2003.

6. Gierczyk E., Ciosk K., Włodarczyk M.; Laboratorium elektrotechniki dla wydziałów nieelektrycznych, Politechnika Świętokrzyska, Skrypt Nr 389, Kielce 2003.

EK1 Zna podstawowe metody rozwiązywania obwodów elektrycznych prądu stałego i zmiennego.

EK2 Zna podstawy teoretyczne pomiarów napięć, natężeń prądów i mocy w obwodach elektrycznych.

EK3 Ma podstawową wiedzę z zakresu elementów i układów elektronicznych

EK4 Potrafi zaprojektować i zbudować obwody elektryczne o średnim poziomie złożoności

EK5 Umie właściwie podłączyć mierniki i dokonać pomiarów napięć, natężeń i mocy w obwodach elektrycznych prądów stałych i zmiennych.

EK6 Potrafi oszacować błędy zmierzonych wielkości elektrycznych.

EK7 Potrafi opracować i przedstawić otrzymane wyniki w postaci raportu pisemnego.

SPOSOBY OCENY ( F – FORMUJĄCA, P – PODSUMOWUJĄCA)

F1. – ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych

F2. – ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania ćwiczeń

F3. – ocena sprawozdań z realizacji ćwiczeń objętych programem nauczania

P1. – ocena umiejętności rozwiązywania postawionych problemów oraz sposobu prezentacji

uzyskanych wyników – zaliczenie na ocenę*

P2. – ocena z pisemnego kolokwium zaliczeniowego przedmiotu

FORMY OCENY – SZCZEGÓŁY

EK1

2-Student nie zna podstawowych metod rozwiązywania obwodów elektrycznych prądu stałego i zmiennego

3-Student częściowo opanował podstawowe metody rozwiązywania obwodów elektrycznych prądu stałego i zmiennego.

4-Student opanował wiedzę z zakresu podstawowych metod rozwiązywania obwodów elektrycznych. Potrafi w praktyce zastosować poznane metody.

5-Student bardzo dobrze opanował wiedzę z zakresu podstawowych metod rozwiązywania obwodów elektrycznych. Potrafi biegle stosować te metody do rozwiązywania obwodów elektrycznych.

EK2

2-Student nie zna żadnych podstaw teoretycznych pomiarów wielkości elektrycznych.

3-Student częściowo zna podstawy teoretyczne pomiarów wielkości elektrycznych.

4-Student zna podstawy teoretyczne pomiarów wielkości elektrycznych.

5-Student bardzo dobrze zna podstawy teoretyczne pomiarów wielkości elektrycznych.

EK3

2-Student nie zna podstawowych elementów elektronicznych i nie potrafi omówić ich roli w układach elektronicznych

3-Student zna częściowo podstawowe elementy elektroniczne i potrafi omówić ich funkcje w układach elektronicznych z pomocą wykładowcy.

4-Student zna podstawowe elementy elektroniczne i potrafi samodzielnie omówić ich funkcje w układach elektronicznych

5-Student zna podstawowe elementy elektroniczne i potrafi omówić ich funkcje w układach elektronicznych w sposób wyczerpujący.

EK4

2-Student nie potrafi zaprojektować i zbudować żadnego układu elektrycznego

3-Student potrafi zaprojektować i zbudować niektóre obwody elektryczne z pomocą prowadzącego

4-Student potrafi zaprojektować i samodzielnie zbudować niektóre obwody elektryczne.

5-Student potrafi zaprojektować i samodzielnie zbudować obwody elektryczne o średnim poziomie złożoności.

EK5

2-Student nie potrafi posługiwać się miernikami elektrycznymi.

3-Student potrafi dokonać pomiarów napięć natężeń i mocy, nie potrafi natomiast właściwie podłączyć mierników

4-Student potrafi dokonać pomiarów napięć natężeń i mocy, potrafi również właściwie podłączyć mierniki

5-Student potrafi właściwie podłączyć mierniki wielkości elektrycznych, uzasadnić swój wybór oraz potrafi wykonać pomiary wielkości elektrycznych

EK6

2-Student nie umie oszacować błędu mierzonej wielkości

3-Student częściowo potrafi oszacować błąd mierzonej wielkości

4-Student potrafi samodzielnie oszacować błąd mierzonej wielkości

5-Student potrafi samodzielnie oszacować błąd mierzonej wielkości i przeprowadzić analizę stosowanej metody pomiarowej

EK7

2-Student nie potrafi opracować i przedstawić otrzymane wyniki w postaci raportu pisemnego w sposób zadowalający.

3-Student potrafi opracować i przedstawić otrzymane wyniki w postaci raportu pisemnego.

4-Student potrafi opracować i przedstawić otrzymane wyniki w postaci raportu pisemnego.

5-Student potrafi opracować i przedstawić otrzymane wyniki w postaci raportu pisemnego.