Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia: Zapoznanie studentów z podstawowymi metodami analizy obwodów elektrycznych prądu stałego, prądu sinusoidalnie zmiennego oraz prądu okresowego niesinusoidalnego, a także z obwodami nieliniowymi prądu stałego.

Ogólne informacje o zajęciach: W01: Zasady zaliczenia modułu. Literatura. Rys historyczny (Ohm, Volt, Amper, Kirchhoff, Faraday i inni). Jednostki miar w elektrotechnice. Podstawowe pojęcia (ładunek, napięcie, prąd, moc, energia). Klasyfikacja i podział elementów, sygnałów i obwodów elektrycznych. W02: Prąd stały. Prawo Ohma i Prawa Kirchhoffa. Elementy obwodu. Łączenie szeregowe i równoległe elementów. Wyznaczanie rezystancji zastępczej obwodu. Przekształcenie gwiazda – trójkąt. Obliczanie rozpływu prądów w gałęziach obwodów i spadków napięć na elementach. W03: Rzeczywiste i idealne źródła Napięcia i prądu, niesterowane i sterowane. Zamiana rzeczywistego źródła napięcia na rzeczywiste źródło prądu (i odwrotnie). Zasada równoważności obwodów. Dzielniki oporowe napięcia i prądu. Zasada dualności, superpozycji i kompensacji. W04: Bilans mocy. Dopasowanie odbiornika do źródła. Sprawność rzeczywistych źródeł prądu i napięcia. Twierdzenie Thevenina. Twierdzenie Nortona. W05: Metoda praw Kirchhoffa, metoda oczkowa i metoda węzłowa. Przenoszenie źródeł (tw. Vaschy'ego). W06-W07: Przykłady obliczania obwodów prądu stałego przy zastosowaniu omówionych metod, zasad i twierdzeń. W08: Obwody liniowe prądu sinusoidalnie zmiennego. Parametry sygnału harmonicznego i jego opis symboliczny. Związki pomiędzy napięciem i prądem dla elementów R, L i C. Pojęcie Impedancji, reaktancji, susceptancji. Wektory wirujące. Metoda symboliczna amplitud zespolonych. Podstawowe prawa w postaci zespolonej. Modyfikacja metod analizy obwodów prądu stałego do analizy obwodów prądu zmiennego. W09: Moc czynna, bierna i pozorna. Współczynnik mocy. Zjawisko rezonansu w układach elektrycznych. Rezonans szeregowy i równoległy. Pojęcie dobroci układu rezonansowego. Przykłady obliczeniowe. W10: Obwody ze Sprzężeniami magnetycznymi. Współczynnik sprzężenia. Indukcyjność własna i wzajemna. Sprzężenie dodatnie i ujemne. reguły eliminacji sprzężeń magnetycznych. Analiza obwodów ze sprzężeniami. Obliczanie obwodów prądu sinusoidalnie zmiennego przy zastosowaniu omówionych metod, zasad i twierdzeń (zastosowanie liczb zespolonych). W11-W12: Analiza obwodów przy wymuszeniach okresowych niesinusoidalnyc. Przykłady sygnałów okresowych. Odwzorowanie sygnałów okresowych za pomocą Szeregu Fouriera. Wielkości charakteryzujące sygnały okresowe. Moc czynna, bierna, pozorna, odkształcenia. Analiza obwodów z sygnałami okresowymi niesinusoidalnymi - przykłady obliczeniowe. W14-W15: Nieliniowe obwody prądu stałego. Klasyfikacja elementów nieliniowych. Parametry statyczne i dynamiczne. Metody analizy obwodów nieliniowych prądu stałego (graficzne, analityczne). Przykłady obliczeniowe. Laboratorium: Część symulacyjna: L01- analiza i symulacja obwodów liniowych prądu stałego, L02- analiza i symulacja obwodów liniowych prądu sinusoidalnie zmiennego, L03- analiza i symulacja obwodów liniowych prądu okresowego niesinusoidalnego, L04- analiza i symulacja obwodów nieliniowych prądu stałego, Część zjawiskowa: L05- obwody prądu stałego, L06- sygnały w obwodzie RLC, L07- rezonans w obwodach RLC, L08- badanie obwodów sprzężonych magnetycznie

Materiały dydaktyczne: Materiały dydaktyczne (pliki do zajęć laboratoryjnych) dostępne na stronie: http://nwpei.prz.edu.pl/

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

1	S. Osowski, K. Siwek, M. Smiałek	Teoria obwodów	WNT, Warszawa.	2007
2	J. Osiowski, J. Szabatin	Podstawy teorii obwodów,Tom 1 Tom 2	WNT, Warszawa.	2000
3	S. Bolkowski:	Obwody elektryczne	WNT, Warszawa.	2000
4	A. Szczepański, M. Trojnar	Obwody i Sygnały	Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej.	2006
5	A. Szczepański, M. Trojnar	Teoria sygnałów i obwodów elektrycznych. Symulacja komputerowa	Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej.	2011

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych

1	A. Szczepański, M. Trojnar	Obwody i Sygnały. Laboratorium komputerowe. Instrukcje do ćwiczeń.	Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej.	2014
2	R. Dmytryszyn, M. Gołębiowski, W. Posiewała, M. Trojnar	Obwody i Sygnały cz.1	Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej.	2011
3	M. Trojnar	Obwody i Sygnały cz.1. Zbiór zadań	Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej.	2013

Literatura do samodzielnego studiowania

1	Literatura podana wyżej	a także materiały w Internecie	.
2	R. Dorf	Introduction to Electric Circuits	Jon Wiley & Sons, New York.	1989

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych

Wymagania formalne: Matematyka: rozwiązywanie równań algebraicznych, funkcje trygonometryczne, liczby zespolone. Fizyka: 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

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności: Potrafi rozwiązywać równania liniowe, operować z liczbami zespolonymi, wykonywać różniczkowanie prostych równań

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 OEK
01	Potrafi rozwiązywać analitycznie i za pomocą programów komputerowych obwody elektryczne i elektroniczne prądu stałego	wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium	egzamin cz. pisemna/ustna, kolokwium	K_W03++ K_W23++ K_U01++ K_U05++ K_U26+++ K_K01+ K_K03+	T1A_W03+ T1A_W05++ T1A_U01+++ T1A_U05++ T1A_U14+ InzA_U06+ T1A_K03+
02	Potrafi rozwiązywać analitycznie i za pomocą programów komputerowych obwody elektryczne i elektroniczne prądu sinusoidalnie zmiennego, przy użyciu liczb zespolonych, operacji na funkcjach trygonometrycznych, całkowania i różniczkowania i rozwiązywania równań algebraicznych.	wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium	egzamin cz. pisemna/ustna, kolokwium	K_W03+ K_U05++ K_K03+	T1A_W05+ T1A_U05++ T1A_K03+
03	Potrafi rozwiązywać analitycznie i za pomocą programów komputerowych obwody elektryczne prądu okresowego niesinusoidalnego.	wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium	egzamin cz. pisemna/ustna, kolokwium	K_W23+ K_U05+ K_K03+	T1A_W03+ T1A_U05+ T1A_K03+
04	Potrafi rozwiązywać analitycznie i za pomocą programów komputerowych nieliniowe obwody elektryczne i elektroniczne prądu stałego	wykład, ćwiczenia rachunkowe, laboratorium	egzamin cz. pisemna/ustna, kolokwium	K_W03+ K_U01+ K_K03+	T1A_W05+ T1A_U01+ T1A_K03+

Uwaga: W zależności od sytuacji epidemicznej, jeżeli nie będzie możliwości weryfikacji osiągniętych efektów uczenia się określonych w programie studiów w sposób stacjonarny w szczególności zaliczenia i egzaminy kończące określone zajęcia będą mogły się odbywać przy użyciu środków komunikacji elektronicznej (w sposób zdalny).

Treści kształcenia dla zajęć

Sem.	TK	Treści kształcenia	Realizowane na	MEK
2	TK01	Zasady zaliczenia modułu. Literatura. Rys historyczny (Ohm, Volt, Amper, Kirchhoff, Faraday i inni). Jednostki miar w elektrotechnice. Podstawowe pojęcia (ładunek, napięcie, prąd, moc, energia). Klasyfikacja i podział elementów, sygnałów i obwodów elektrycznych. Elementy obwodu. Łączenie szeregowe i równoległe elementów. Wyznaczanie rezystancji zastępczej obwodu. Prąd stały. Prawo Ohma i Prawa Kirchhoffa. Przekształcenie gwiazda – trójkąt. Obliczanie rozpływu prądów w gałęziach obwodów i spadków napięć na elementach. Rzeczywiste i idealne źródła Napięcia i prądu, niesterowane i sterowane. Zamiana rzeczywistego źródła napięcia na rzeczywiste źródło prądu (i odwrotnie). Zasada równoważności obwodów. Dzielniki oporowe napięcia i prądu. Zasada dualności, superpozycji i kompensacji. Bilans mocy. Dopasowanie odbiornika do źródła. Sprawność rzeczywistych źródeł prądu i napięcia. Twierdzenie Thevenina. Twierdzenie Nortona. Metoda praw Kirchhoffa, metoda oczkowa i metoda węzłowa. Przenoszenie źródeł (tw. Vaschy'ego). Przykłady obliczania obwodów prądu stałego przy zastosowaniu omówionych metod, zasad i twierdzeń.	W01-W07, L01, L02	MEK01
2	TK02	Obwody liniowe prądu sinusoidalnie zmiennego. Parametry sygnału harmonicznego i jego opis symboliczny. Związki pomiędzy napięciem i prądem dla elementów R, L i C. Pojęcie Impedancji, reaktancji, susceptancji. Wektory wirujące. Metoda symboliczna amplitud zespolonych. Podstawowe prawa w postaci zespolonej. Modyfikacja metod analizy obwodów prądu stałego do analizy obwodów prądu zmiennego. Moc czynna, bierna i pozorna. Współczynnik mocy. Zjawisko rezonansu w układach elektrycznych. Rezonans szeregowy i równoległy. Pojęcie dobroci układu rezonansowego. Przykłady obliczeniowe. Obwody ze Sprzężeniami magnetycznymi. Współczynnik sprzężenia. Indukcyjność własna i wzajemna. Sprzężenie dodatnie i ujemne. reguły eliminacji sprzężeń magnetycznych. Analiza obwodów ze sprzężeniami. Obliczanie obwodów prądu sinusoidalnie zmiennego przy zastosowaniu omówionych metod, zasad i twierdzeń (zastosowanie liczb zespolonych).	W08-W11, L03, L06, L07, L08	MEK02
2	TK03	Analiza obwodów przy wymuszeniach okresowych niesinusoidalnyc. Przykłady sygnałów okresowych. Odwzorowanie sygnałów okresowych za pomocą Szeregu Fouriera. Wielkości charakteryzujące sygnały okresowe. Moc czynna, bierna, pozorna, odkształcenia. Analiza obwodów z sygnałami okresowymi niesinusoidalnymi - przykłady obliczeniowe.	W12-W13, L04	MEK03
2	TK04	Nieliniowe obwody prądu stałego. Klasyfikacja elementów nieliniowych. Parametry statyczne i dynamiczne. Metody analizy obwodów nieliniowych prądu stałego (graficzne, analityczne). Przykłady obliczeniowe.	W14-W15, L05	MEK04

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 2)	Przygotowanie do kolokwium: 15.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 45.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 15.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 10.00 godz./sem. Inne: 10.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 2)	Przygotowanie do laboratorium: 10.00 godz./sem. Przygotowanie do kolokwium: 15.00 godz./sem. Inne: 10.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 15.00 godz./sem. Inne: 4.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 2)	Przygotowanie do konsultacji: 2.00 godz./sem.	Udział w konsultacjach: 2.00 godz./sem.
Egzamin (sem. 2)	Przygotowanie do egzaminu: 30.00 godz./sem.	Egzamin pisemny: 2.00 godz./sem. Egzamin ustny: 2.00 godz./sem. Inne: 20.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć	Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład	Egzamin pisemny (5 zadań i 12 pytań/zadań testowych) i ewentualnie dodatkowy egzamin ustny 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 są zwolnione z egzaminu ustnego). Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest wcześniejsze uzyskanie zaliczenia Laboratorium – zarówno części komputerowej, jak i części zjawiskowej.
Laboratorium	Warunkiem zaliczenia Laboratorium (zarówno części komputerowej, jak i części zjawiskowej) 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