Elektrotechnika
Podstawowe informacje o zajęciach
Cel kształcenia i wykaz literatury
Główny cel kształcenia:
Zapoznanie studentów z podstawowymi pojęciami, modelami elementów obwodów elektrycznych oraz metodami analizy obwodów elektrycznych prądu stałego, prądu sinusoidalnego i prądu okresowego niesinusoidalnego.
Ogólne informacje o zajęciach:
Podstawowe pojęcia obwodu elektrycznego. Elementy obwodu elektrycznego. Prawo Ohma i prawa Kirchhoffa i ich wykorzystanie w obwodach prądu stałego. Przekształcenia obwodów prądu stałego. Metoda oparta na twierdzeniu Thevenina, metoda oparta na twierdzeniu Nortona. Równoważność twierdzenia Thevenina i Nortona. Metoda potencjałów węzłowych. Metoda prądów oczkowych. Zasada superpozycji. Bilans mocy. Dopasowanie odbiornika do źródła. Parametry sygnału sinusoidalnego. Metoda symboliczna z wykorzystaniem liczb zespolonych. Pojęcie impedancji. Prawo Ohma i prawa Kirchhoffa w postaci zespolonej. Analiza obwodów RLC w stanie ustalonym przy wymuszeniu sinusoidalnym Wykresy wektorowe obwodów. Moc chwilowa w obwodach RLC przy wymuszeniu sinusoidalnym. Moc czynna, moc bierna, moc pozorna zespolona. Energia magazynowana w cewce i kondensatorze. Rzeczywiste modele cewki i kondensatora. Metody analizy złożonych obwodów RLC w stanie ustalonym przy wymuszeniu sinusoidalnym. Analiza obwodów sprzężonych magnetycznie. Rezonans w obwodach elektrycznych: rezonans szeregowy i rezonans równoległy. Analiza obwodów przy wymuszeniu okresowym, niesinusoidalnym. Moc przy przebiegach okresowych, niesinusoidalnych. Analiza obwodów RLC przy wymuszeniu niesinusoidalnym szereg Fouriera, wartość skuteczna napięcia i prądu niesinusoidalnego, moc przy przebiegach niesinusoidalnych, metodyka rozwiązywania obwodów. Układy trójfazowe napięcia fazowe i międzyfazowe, analiza układów symetrycznych i niesymetrycznych, pomiar mocy w układach trójfazowych, składowe symetryczne w układach trójfazowych. Analiza stanów nieustalonych w obwodach liniowych: prawa komutacji, równanie stanu i równanie odpowiedzi układu, rozwiązywanie równania stanu. Metody analizy obwodów liniowych w stanie nieustalonym - metoda klasyczna, metoda zmiennych stanu. Przekształcenie Laplace'a. Wykorzystanie rachunku operatorowego do rozwiązywania obwodów RL, RC i RLC w stanie nieustalonym. Transmitancja operatorowa i charakterystyki częstotliwościowe.
Materiały dydaktyczne:
http://pei.prz.edu.pl/dydaktyka.html
Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć
| 1 | Bolkowski S. | Teoria obwodów elektrycznych | Wydaw. Nauk. PWN, Warszawa. | 2017 |
| 2 | Bolkowski S., Brociek W., Rawa H. | Teoria obwodów elektrycznych. Zadania | Wydaw. WNT. | 2015 |
| 3 | Osowski S., Siwek K., Śmiałek M. | Teoria obwodów | Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa. | 2013 |
| 4 | Osiowski J., Szabatin J. | Podstawy teorii obwodów,Tom 1 Tom 2 | PWN, Warszawa. | 2016 |
| 5 | Szczepański A., Trojnar M. | Obwody i Sygnały | Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. | 2017 |
| 6 | Szczepański A., Trojnar M. | Teoria sygnałów i obwodów elektrycznych. Symulacja komputerowa | Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. | 2017 |
| 7 | Drałus G., Masłowski G. | Sygnały i systemy. Materiały pomocnicze | Oficyna Wydwnicza Politechniki Rzeszowskiej. | 2013 |
| 8 | Gołębiowski L., Gołębiowski M. | Obwody elektryczne | Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów. | 2012 |
| 9 | Alexander C. K., Sadiku M. N. O. | Fundamentals of Electric Circuits, Library of Congress Cataloging-in-Publication Data, 5th edition | USA. | 2012 |
| 10 | Robbins A. H., Miller W. C. | Circuit Analysis. Theory and Practice, Delmar, Cengage Learning, 5th edition | USA. | 2013 |
| 1 | Bolkowski S., Brociek W., Rawa H. | Teoria obwodów elektrycznych – zadania | Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa. | 2015 |
| 2 | Trojnar M. | Obwody i Sygnały cz.1. Zbiór zadań | Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. | 2013 |
| 3 | R. Dmytryszyn, M. Gołębiowski, W. Posiewała, M. Trojnar | Obwody i Sygnały cz.1 | Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. | 2011 |
| 4 | Osowski S., Siwek K., Śmiałek M. | Teoria obwodów | Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa. | 2013 |
| 5 | Kuzora I. (red.) | Sygnały i układy. Zbiór zadań, Wyd. III | Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. | 2001 |
| 6 | Bajorek J., Kubaszek A., Masłowski G. | Sygnały i układy. Laboratorium, Wyd. II | Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. | 1999 |
| 7 | Szczepański A., Trojnar M. | Obwody i Sygnały. Zbiór zadań | Oficyna Wydawnicza. Politechniki Rzeszowskiej. | 2005 |
| 8 | Szczepański A., Trojnar M. | Obwody i Sygnały. Laboratorium komputerowe. Instrukcje do ćwiczeń, Wyd. II | Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. | 2011 |
| 9 | Szczepański A., Trojnar M. | Obwody i Sygnały cz. 2. Laboratorium komputerowe. Instrukcje do ćwiczeń | Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. | 2012 |
| 10 | Szczepański A., Trojnar M. | Obwody elektryczne. Symulacja komputerowa wybranych zagadnień | Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. | 2006 |
| 1 | Literatura podana wyżej | a także materiały w Internecie | -. | - |
Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych
Wymagania formalne:
Rozwiązywanie równań algebraicznych i różniczkowych, funkcje trygonometryczne, liczby zespolone i funkcje zmiennej zespolonej, podstawowe prawa fizyki elektryczności i magnetyzmu
Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy:
Ma wiedzę w zakresie równań matematycznych, funkcji trygonometrycznych, liczb zespolonych oraz podstawowych praw fizyki elektryczności i magnetyzmu.
Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności:
Potrafi rozwiązywać równania liniowe, operować z liczbami zespolonymi, rozwiązywać proste równania różniczkowe
Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych:
Ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole
Efekty kształcenia dla zajęć
| MEK | Student, który zaliczył zajęcia | Formy zajęć/metody dydaktyczne prowadzące do osiągnięcia danego efektu kształcenia | Metody weryfikacji każdego z wymienionych efektów kształcenia | Związki z KEK | Związki z PRK |
|---|---|---|---|---|---|
| MEK01 | potrafi efektywnie stosować narzędzia analizy obwodów prądu stałego | wykład, laboratorium | zaliczenie cz. pisemna, zaliczenie cz. praktyczna, kolokwium, sprawozdanie z laboratorium, test pisemny, egzamin. |
K-W09++ K-U13+ K-K01++ |
P6S-KO P6S-UU P6S-UW P6S-WG |
| MEK02 | potrafi efektywnie stosować narzędzia analizy obwodów prądu sinusoidalnego | wykład, laboratorium | zaliczenie cz. pisemna, zaliczenie cz. praktyczna, kolokwium, sprawozdanie z laboratorium, test pisemny, egzamin. |
K-W09++ K-U13+ K-K01++ |
P6S-KO P6S-UU P6S-UW P6S-WG |
| MEK03 | potrafi efektywnie stosować narzędzia analizy obwodów prądu okresowego niesinusoidalnego | wykład, laboratorium | zaliczenie cz. pisemna, zaliczenie cz. praktyczna, kolokwium, sprawozdanie z laboratorium, test pisemny, egzamin. |
K-W09++ K-U13+ K-K01++ |
P6S-KO P6S-UU P6S-UW P6S-WG |
| MEK04 | potrafi efektywnie stosować narzędzia analizy obwodów trójfazowych | wykład, laboratorium | zaliczenie cz. pisemna, zaliczenie cz. praktyczna, kolokwium, sprawozdanie z laboratorium, test pisemny, egzamin. |
K-W09++ K-U13+ K-K01++ |
P6S-KO P6S-UU P6S-UW P6S-WG |
| MEK05 | potrafi efektywnie stosować narzędzia analizy obwodów w stanie nieustalonym | wykład, laboratorium | zaliczenie cz. pisemna, zaliczenie cz. praktyczna, kolokwium, sprawozdanie z laboratorium, test pisemny, egzamin. |
K-W09++ K-U13+ K-K01++ |
P6S-KO P6S-UU P6S-UW P6S-WG |
Treści kształcenia dla zajęć
| Sem. | TK | Treści kształcenia | Realizowane na | MEK |
|---|---|---|---|---|
| 2 | TK01 | W01, W02, L01 | MEK01 | |
| 2 | TK02 | W03, W04, W05, L02, L03 | MEK01 | |
| 2 | TK03 | W06, W07, L04, L05 | MEK01 MEK02 | |
| 2 | TK04 | W08, W09, L06 | MEK01 MEK02 MEK03 | |
| 2 | TK05 | W10, W11, W12, L07 | MEK01 MEK02 MEK03 MEK04 | |
| 2 | TK06 | W13, W14, W15, L08 | MEK01 MEK02 MEK05 |
Nakład pracy studenta
| Forma zajęć | Praca przed zajęciami | Udział w zajęciach | Praca po zajęciach |
|---|---|---|---|
| Wykład (sem. 2) | Przygotowanie do kolokwium:
10.00 godz./sem. |
Godziny kontaktowe:
30.00 godz./sem. |
Uzupełnienie/studiowanie notatek:
10.00 godz./sem. |
| Laboratorium (sem. 2) | Przygotowanie do laboratorium:
10.00 godz./sem. |
Godziny kontaktowe:
15.00 godz./sem. |
Dokończenia/wykonanie sprawozdania:
5.00 godz./sem. |
| Konsultacje (sem. 2) | Przygotowanie do konsultacji:
2.00 godz./sem. |
Udział w konsultacjach:
5.00 godz./sem. |
|
| Egzamin (sem. 2) | Przygotowanie do egzaminu:
30.00 godz./sem. |
Egzamin pisemny:
2.00 godz./sem. |
Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej
| Forma zajęć | Sposób wystawiania oceny podsumowującej |
|---|---|
| Wykład | Na podstawie obecności i aktywności na wykładach. Egzamin pisemny i ewentualnie dodatkowy egzamin dla osób, które otrzymają liczbę punktów bliską liczbie punktów gwarantujących ocenę dostateczną (osoby, których pisemne prace egzaminacyjne otrzymały pozytywne oceny i które posiadały dobre wyniki zaliczenia laboratorium mogą być zwolnione z laboratorium). Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest wcześniejsze uzyskanie zaliczenia Laboratorium. |
| Laboratorium | Warunkiem zaliczenia Laboratorium jest uzyskanie pozytywnych wyników wszystkich sprawdzianów (kolokwia) oraz zrealizowanie wszystkich przewidzianych w semestrze zajęć laboratoryjnych oraz wykonanie sprawozdań z zajęć laboratoryjnych. |
| Ocena końcowa | Uzależniona od wyników egzaminu pisemnego i/lub ustnego, obecności i aktywności na wykładach, ocen za sprawdziany (kolokwia) i sprawozdania uzyskane w ramach zajęć laboratoryjnych. |
Przykładowe zadania
Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
(-)
Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
(-)
Inne
(-)
Czy podczas egzaminu/zaliczenia student ma możliwość korzystania z materiałów pomocniczych : nie
Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi: tak
| 1 | G. Drałus; G. Karnas; G. Masłowski | Identification of cloud-to-ground lightning and intra-cloud lightning based on their radiated electric field signatures using different types of neural networks and machine learning classifiers | 2024 |
| 2 | G. Karnas | Design and application of omnidirectional mirror for catadioptric optical system dedicated to high-speed video registration of lightning | 2024 |
| 3 | G. Karnas; G. Masłowski | Correlated Lightning Electric Field and High-Speed Video Observations of Recoil Leaders Recorded in Rzeszow, Poland | 2024 |
| 4 | K. Bulanda; K. Filik; G. Karnas; G. Masłowski; M. Oleksy; R. Oliwa | Samogasnąca kompozycja żywicy epoksydowej o zwiększonym przewodnictwie elektrycznym oraz sposób otrzymywania samogasnącej kompozycji żywicy epoksydowej o zwiększonym przewodnictwie elektrycznym | 2024 |
| 5 | K. Filik; G. Karnas; D. Krajewski; G. Masłowski; M. Oleksy; R. Oliwa | Effect of conductive carbon black on the lightning strikes resistance of carbon fiber-reinforced epoxy resin | 2024 |
| 6 | K. Bulanda; K. Filik; G. Karnas; G. Masłowski; M. Oleksy; R. Oliwa | Stanowisko probierczo-pomiarowe do badań wysokonapięciowych impedancji, rezystywności i odporności materiałów kompozytowych oraz sposób badania wysokonapięciowych impedancji, rezystywności i odporności materiałów kompozytowych | 2023 |
| 7 | P. Baranski; W. Gajda; G. Karnas; G. Masłowski | Spectral domain analysis of preliminary breakdown pulse train activity during leader electric field signatures of positive cloud-to-ground flash incidents recorded during 2019 thunderstorm season in central part of Poland | 2023 |
| 8 | K. Bulanda; K. Filik; G. Karnas; J. Królczyk; G. Masłowski; M. Oleksy; R. Oliwa | A new method to electrical parameters identification of carbon fiber reinforced composites using lightning disturbances corresponding to subsequent return strokes | 2022 |
| 9 | P. Barański; G. Karnas; G. Masłowski | A New Method for Modeling and Parameter Identification of Positively Charged Downward Lightning Leader Based on Remote Lightning Electric Field Signatures Recorded in the ELF/MF Range and 3D Doppler Radar Scanning Data | 2022 |
| 10 | G. Karnas | Computation of Lightning Current from Electric Field Based on Laplace Transform and Deconvolution Method | 2021 |
| 11 | G. Karnas | Rejestracje zjawisk piorunowych na stacji obserwacyjnej w Rzeszowie | 2021 |
| 12 | K. Bulanda; K. Filik; G. Karnas; G. Masłowski; M. Oleksy; R. Oliwa | Testing of Conductive Carbon Fiber Reinforced Polymer Composites Using Current Impulses Simulating Lightning Effects | 2021 |
| 13 | K. Filik; G. Karnas | A low-cost ELF-MF orthogonal sensor and preamplifier dedicated for wide range lightning magnetic field registration | 2020 |
| 14 | P. Barański; G. Karnas; G. Masłowski | A novel algorithm for determining lightning leader time onset from electric field records and its application for lightning channel height calculations | 2020 |