Specjalność: Informatyka
Kurs: inżynierski
Studia: dzienne, zaoczne
Prowadzący wykłady: prof. dr hab. Stanisław Przerembel
1. Nazwa i kod przedmiotu: Elektrotechnika i Elektronika, B3
2. Obciążenie tygodniowe: 2 godziny wykładu,
Semestr 2
Semestr W
2 2
W- wykład
1
L.godz.
L.p.
Grupa tematyczna i szczegółowy program wykładów
wykładów.
1
Podstawowe pojęcia, prawa i wielkości elektryczne.
2
• Jednostki wielkości fizycznych w układzie SI.
• Istota elektryczności, prąd elektryczny.
• Potencjał elektryczny, napięcie i siła elektromotoryczna.
• Oporność. Moc i praca prądu elektrycznego.
• Prawo Ohma, prawa Kirchhoffa i prawo Joule’a.
• Obwód elektryczny nierozgałęziony.
• Idealne i rzeczywiste źródło napięcia. Rezystancja wewnętrzna. Stany pracy źródła: jałowy, obciążenia, zwarcia i dopasowania odbiornika.
• Źródło prądu, zamiana źródła prądu na źródło napięcia.
• Łączenie źródeł.
2
Metody rozwiązywania obwodów elektrycznych.
2
• Struktura obwodu rozgałęzionego prądu stałego.
• Zastosowanie praw Kirchhoffa do rozwiązywania obwodów elektrycznych rozgałęzionych.
• Łączenie szeregowe i równoległe oporników. Dzielnik napięcia.
• Metoda oczkowa rozwiązywania obwodów elektrycznych .
• Metoda superpozycji rozwiązywania obwodów elektrycznych.
• Twierdzenie Thevenina i Nortona. Układ mostkowy.
• Elementy nieliniowe i ich charakterystyki. Rezystancja statyczna i dynamiczna. Aproksymacja liniowa charakterystyk nieliniowych
• Rozwiązywanie obwodów z elementami nieliniowymi metodą charakterystyki wypadkowej i metodą przecięcia charakterystyk.
3
Pole elektryczne i pole magnetyczne.
2
• Wielkości charakteryzujące pole elektryczne: strumień, indukcja, natężenie i przenikalność elektryczna. Przewodniki i dielektryki w polu elektrycznym.
• Kondensator, pojemność i elastancja kondensatora. Łączenie szeregowe i równoległe kondensatorów.
• Przebiegi łączeniowe w obwodzie z kondensatorem. Energia pola elektrycznego.
• Wielkości charakteryzujące pole magnetyczne: strumień, indukcja, napięcie i przenikalność magnetyczna. Własności magnetyczne materii, ciała diamagnetyczne, paramagnetyczne i ferromagnetyczne. Krzywa magnesowania i pętla histerezy.
• Prawo przepływu. Obliczanie obwodów magnetycznych.
• Indukcja elektromagnetyczna, prawo Laplace’a, indukcyjność własna i wzajemna. Przebiegi łączeniowe w obwodzie z cewką. Energia pola magnetycznego .prądy wirowe.
4
Obwody prądu przemiennego.
2
• Klasyfikacja przebiegów prądu. Wielkości charakteryzujące przebiegi okresowe. Wartość skuteczna i średnia.
• Elementy idealne RLC w obwodzie prądu sinusoidalnego. Szeregowe i równoległe łączenie elementów RLC.
• Analiza obwodów metodą liczb zespolonych. Impedancja zespolona układu szeregowego. Admitancja zespolona gałęzi równoległych 2
• Rezonans napięć i prądów w obwodzie RLC.
• Moc prądu przemiennego; pozorna, czynna i bierna. Składowe czynne i bierne prądu i napięcia. Współczynnik mocy.
• Prądy trójfazowe: układ gwiazdowy cztero- i trójprzewodowy.
5
Transformator i maszyny elektryczne.
2
• Obwody sprzężone magnetycznie. Transformator bezrdzeniowy. Cewka z rdzeniem ferromagnetycznym – dławik.
• Transformator rdzeniowy, stany: jałowy, obciążenia i zwarcia pomiarowego. sprawność transformatora.
• Podstawy działania maszyn elektrycznych. Maszyny prądu stałego: budowa i zasada działania. Oddziaływanie twornika, komutacja i podstawowe zależności. Charakterystyki prądnic i silników prądu stałego.
• Zastosowanie pola magnetycznego wirującego w budowie silników indukcyjnych. Silnik asynchroniczny. Maszyna synchroniczna.
• Straty energii i sprawność maszyn.
6
Elektroniczne przyrządy półprzewodnikowe.
2
• Podstawowe właściwości półprzewodników. Budowa krystaliczna, elektrony swobodne, dziury. Model pasmowy: półprzewodniki, izolatory i metale. Generacja i rekombinacja nośników. Oddziaływanie pola elektrycznego i magnetycznego na nośniki w półprzewodniku.
• Klasyfikacja przyrządów elektronicznych. Elementy jednozłączowe, złącze p-n, diody i ich charakterystyki. Elementy wielozłączowe: bipolarny tranzystor warstwowy, tranzystory polowe złączowe.
• Metody analizy układów elektronicznych. Linearyzacja elementów nieliniowych. Czwórnik, macierze czwórnika liniowego, podstawowe określenia i definicje z teorii czwórników. Parametry robocze czwórnika.
• Sprzężenie zwrotne, przypadki sprzężenia zwrotnego, podstawowe układy.
• Charakterystyki i parametry tranzystora bipolarnego. Polaryzacja i stabilizacja punktu pracy. Podstawowe charakterystyki i parametry wzmacniaczy z tranzystorami.
7
Wzmacniacze, generatory i układy zasilające.
2
• Wzmacniacze elektroniczne. Klasy pracy wzmacniaczy. Wybór punktu pracy i jego stabilizacja, ujemne sprzężenie zwrotne. Wzmacniacz w układzie WC. Wzmacniacze: selektywne, mocy, prądu stałego, wielostopniowe. Wzmacniacze operacyjne.
• Generatory. Warunki generacji drgań. Generatory LC, kwarcowe, RC.
Generatory sygnałów niesinusoidalnych. Generatory funkcyjne.
• Modulacja i demodulacja amplitudy (AM) i częstotliwości (FM).
• Zasilacz, prostownik niesterowany, filtr. Stabilizatory napięcia stałego.
8
Układy impulsowe.
2
• Praca dwustanowa elementów półprzewodnikowych. Charakterystyki
statyczne i właściwości dynamiczne diody i tranzystora. Obcinacze.
• Przerzutniki: bistabilny, monostabilny i Schmitta.
• Układy kombinacyjne. Funkcje logiczne dwóch zmiennych. Funktory logiczne.
• Przekształcanie i minimalizacja funkcji logicznych. Prawa algebry Boole’a, tabela stanów, funkcja wyjściowa układu w postaci kanonicznej sumy lub w postaci kanonicznego iloczynu.
3
• Parametry elementów logicznych i technika ich realizacji.
• Układy sekwencyjne. Przerzutniki w układach scalonych.
• Rejestry i liczniki. Pamięci półprzewodnikowe.
• Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe.
9
Pomiary wielkości elektrycznych
2
• Metody pomiarowe, błąd bezwzględny i błąd względny, klasa dokładności miernika.
• Zasada działania mierników elektrycznych. Przyrządy magnetoelektryczne, elektromagnetyczne, elektrodynamiczne. Liczniki indukcyjne, rejestratory i przekładniki.
• Metody pomiaru napięcia i prądu.
• Pomiar rezystancji metodą techniczną i mostkiem Wheatstone’a. Pomiar rezystancji izolacji przewodów.
• Pomiar indukcyjności metodą techniczną i mostkową.
• Pomiar pojemności metodą techniczną i metodą mostkową.
• Pomiar mocy i energii w układach jedno- i trójfazowych..
10 Wytwarzanie, przesyłanie i rozdział energii. Ochrona przed 2
porażeniem.
• System elektroenergetyczny, jego podstawowe elementy, wymagania ogólne i środowiskowe.
• Instalacje elektryczne niskiego napięcia, rozdzielnice, łączniki nisko napięciowe, bezpieczniki.
• Ochrona sieci przed przepięciami.
• Rodzaje zabezpieczeń przekaźnikowych. Stopniowanie zabezpieczeń.
• Ochrona przed porażeniem prądem elektrycznym. Oddziaływanie prądu na organizm ludzki.
• Układy sieciowe w ochronie przed porażeniem.
• Ochrona przed dotykiem bezpośrednim i pośrednim.
• Wyłącznik ochronny różnicowoprądowy.
• Ochrona przed przerzutem wysokiego napięcia na sieć niskiego napięcia.
Literatura do wykładu (semestr II):
1. Bolkowski S.: Teoria obwodów elektrycznych. Wyd. V. Warszawa, WNT 1998.
2. Mikołajuk K., Trzaska Z.: Elektrotechnika teoretyczna. Analiza i synteza elektrycznych obwodów liniowych. Warszawa, PWN 1986.
3. Praca zbiorowa: Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków. Wyd. v Warszawa WNT 1999.
4. Przeżdziecki F.: Elektrotechnika i elektronika. Warszawa, PWN 1986.
5. Filipkowski A.: Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe. Warszawa, WNT
1995.
6. Marciniak W.: Przyrządy półprzewodnikowe. Warszawa, WNT 1991.
7. Traczyk W.: Układy cyfrowe. Podstawy teoretyczne i metody syntezy.
Warszawa, WNT 1986.
4
8. Chwaleba A., Poniński M., SiedleckinA.: Metrologia elektryczna. Warszawa, WNT 1998.
9. Plamitzer A.M.: Maszyny elektryczne. Wyd. VIII. Warszawa, WNT 1986.
10. Markiewicz H.: Instalacje elektryczne. Warszawa, WNT 1997.
5