Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Teoria obwodów
Koordynator przedmiotu:
Marek Nałęcz
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
TOB
Semestr nominalny:
2 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
30 Obecność na wykładach 5 Przygotowanie do wykładów (powtórzenie materiału przed każdym wykładem) 15 Obecność na ćwiczeniach 15 Przygotowanie do ćwiczeń (rozwiązywanie zadań z podanych zestawów) 16 Udział w konwersatoriach 20 Przygotowanie do dwóch kolokwiów (samodzielne rozwiązywanie zadań) 16 Obecność na laboratoriach (łącznie z zajęciami organizacyjno-wprowadzającymi) 30 Przygotowanie do laboratoriów 2 Konsultacje z wykładowcą 2 Konsultacje z prowadzącym ćwiczenia 2 Konsultacje z prowadzącym laboratoria 24 Przygotowanie do egzaminu (przy założeniu jednokrotnego zdawania) 3 Obecność na egzaminie (przy założeniu jednokrotnego zdawania) RAZEM 180
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
30 Obecność na wykładach 15 Obecność na ćwiczeniach 16 Udział w konwersatoriach 16 Obecność na laboratoriach (łącznie z zajęciami organizacyjno-wprowadzającymi) 2 Konsultacje z wykładowcą 2 Konsultacje z prowadzącym ćwiczenia 2 Konsultacje z prowadzącym laboratoria RAZEM 83 => 2.8 ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
16 Obecność na laboratoriach (łącznie z zajęciami organizacyjno-wprowadzającymi) 10 Przygotowanie do laboratoriów RAZEM 26 => 0.9 ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia15h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Algebra Analiza 1 Podstawy pomiarów
Limit liczby studentów:
120 osób w jednej realizacji
Cel przedmiotu:
W wyniku zaliczenia przedmiotu student nabywa umiejętność doboru właściwej metody analizy prostego obwodu oraz sformułowania i rozwiązania jego równań, a także wyznaczenia podstawowych wielkości elektrycznych związanych z przebiegami w tym obwodzie.
Treści kształcenia:
• Wykład: Przedmiot teorii obwodów. Elementy skupione. Podstawowe wielkości elektryczne i ich jednostki. Konwencje oznaczeń. Przypomnienie praw Kirchhoffa i prawa Ohma. Liniowość, stacjonarność. Równania i charakterystyki elementów RLC. Elementy nieliniowe i ich parametry (statyczne i dynamiczne). Źródła niezależne idealne i rzeczywiste. Równoważność i zamiana źródeł. Moc i energia. Zależności energetyczne w elementach LC. Indukcyjności sprzężone. Wielowrotniki rezystancyjne: źródła sterowane, transformator, wzmacniacz operacyjny. Prawa Kirchhoffa a zasada Tellegena. Systematyczne układanie równań obwodu. Dzielniki napięciowe i prądowe. Klasyfikacja elementów. Zasada kompensacji. Zasada ruchliwości źródeł. Metoda superpozycji. Źródła zastępcze Thevenina i Nortona. Rzutowanie przebiegu przez charakterystykę. Metoda prostej oporu. Metoda małosygnałowa w obwodach rezystancyjnych. Stan ustalony przy pobudzeniu stałym i sinusoidalnym. Obwody SLS prądu sinusoidalnego. Sygnał harmoniczny i jego parametry. Amplituda zespolona (wskaz). Metoda zespolonych amplitud. Zespolone prawa Kirchhoffa. Pojęcie immitancji. Wskazowy schemat zastępczy. Wykresy wskazowe. Moce w obwodach prądu sinusoidalnego: czynna, bierna, zespolona, pozorna. Dopasowanie energetyczne w obwodach prądu stałego i sinusoidalnie zmiennego. Moc dysponowana. Sprawność energetyczna. Charakterystyki częstotliwościowe czwórników. Decybele, wykresy Bodego. Komputerowa analiza obwodów liniowych. Obwody rezonansowe. Definicje rezonansu i dobroci. Szeregowy obwód rezonansowy. Wpływ oporu wewnętrznego źródła. Obwód równoległy trójgałęźny. Wzmianka o obwodach równoległych dwugałęźnych. Obwody prądu okresowego. Szereg Fouriera - podstawowe właściwości i definicje. Równość Parsevala. Moce w obwodach prądu okresowego. Metody analizy liniowych obwodów prądu okresowego. Metoda analizy małosygnałowej. Elementy nieliniowe w obwodach prądu okresowego. Produkty nieliniowości: powielanie częstotliwości, mieszanie, modulacja, prostowanie. Stany nieustalone w obwodach SLS - metoda klasyczna. Prawa komutacji. Reprezentowanie niezerowego warunku początkowego źródłem. Metoda uproszczona dla obwodów pierwszego rzędu. Stała czasowa. Stany nieustalone - metoda operatorowa. Przekształcenie Laplace’a i jego właściwości. Operatorowe prawa Kirchhoffa. Immitancje operatorowe. Operatorowy schemat zastępczy. Omówienie tablic transformat Laplace’a. Analiza metodą operatorową obwodów rzędu pierwszego. Analiza obwodów rzędu drugiego na przykładzie obwodów RC i RLC. Niezerowe warunki początkowe. Dystrybucja delta Diraca. Wielokrotne komutacje. Nietypowe pobudzenia. Podstawy teorii czwórników. Opis macierzowy. Łączenie czwórników. Modele obwodowe. Parametry falowe. • Ćwiczenia i konwersatoria: Prawa Ohma i Kirchhoffa, łączenie elementów, przejście Y-Δ. Źródła, ich zamiana, dzielniki napięciowe i prądowe. Źródła sterowane, wzmacniacz operacyjny. Metoda superpozycji, źródła zastępcze. Obwody nieliniowe prądu stałego, składanie charakterystyk elementów. Podstawy metody wskazowej. Wyznaczanie immitancji. Przesunięcia fazowe, wykresy wskazowe. Moce i dopasowanie w obwodach prądu sinusoidalnego. Obwody rezonansowe. Obwody liniowe prądu okresowego. Stany nieustalone – metoda uproszczona. Stany nieustalone – metoda operatorowa. Analiza małosygnałowa. • Laboratoria: 1. Podstawowe elementy i prawa teorii obwodów (opór zastępczy, prawo Ohma, łączenie oporów, weryfikacja praw Kirchhoffa dla DC i AC, charakterystyki i parametry oporów nieliniowych) 2. Źródła zastępcze Thévenina i Nortona (pomiar parametrów źródeł zastępczych, pomiar charakterystyk źródeł zastępczych, weryfikacja twierdzeń o źródłach zastępczych) 3. Obwody nieliniowe i analiza małosygnałowa (składanie charakterystyk u-i elementów, analiza małosygnałowa obwodów rezystancyjnych, prostownik jedno- i dwupołówkowy) 4. Obwody liniowe prądu sinusoidalnie zmiennego (badanie przebiegów i wskazów w obwodzie rezonansowym, dopasowanie obciążenia do źródła na maksimum mocy, realizacja podstawowych układów ze wzmacniaczem operacyjnym) 5. Filtry. Stany nieustalone (pomiar charakterystyk częstotliwościowych filtrów, badanie stanów nieustalonych w obwodach rzędu pierwszego i w obwodach rzędu drugiego)
Metody oceny:
Ćwiczenia - kolokwium 1 w połowie semestru (0÷12 pkt.) Ćwiczenia - kolokwium 2 pod koniec semestru (0÷13 pkt.) Laboratorium 1 (0÷5 pkt.) Laboratorium 2 (0÷5 pkt.) Laboratorium 3 (0÷5 pkt.) Laboratorium 4 (0÷5 pkt.) Laboratorium 5 (0÷5 pkt.) Egzamin - część testowa (0÷25 pkt.) Egzamin - część zadaniowa (0÷25 pkt.)
Egzamin:
tak
Literatura:
1. J. Osiowski, J. Szabatin: Podstawy teorii obwodów, t. I, II i III, WNT, Warszawa, 1992 (i późniejsze wydania). 2. Praca zbiorowa pod redakcją J. Szabatina i E. Śliwy: Zbiór zadań z teorii obwodów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2003, 2008. 3. Z. Filipowicz: Zadania z teorii obwodów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2009. 4. St. Bolkowski, W. Brociek, H. Rawa: Teoria obwodów elektrycznych. Zadania, WNT, Warszawa 2010. Zalecane zadania podane zostaną wkrótce. 5. Marek Nałęcz, Marek Rupniewski: Ćwiczenia laboratoryjne z teorii obwodów. Preskrypt na prawach rękopisu. Warszawa, 2011.
Witryna www przedmiotu:
dla realizacji C: https://studia.elka.pw.edu.pl/priv/TOB.C oraz http://studia.elka.pw.edu.pl/pub/TOB.C dla realizacji D: https://studia.elka.pw.edu.pl/priv/TOB.D oraz http://studia.elka.pw.edu.pl/pub/TOB.D
Uwagi:
• Prowadzący ćwiczenia może, w przypadku wyróżniającej aktywności studenta, przyznać mu dodatkowe punkty (maksymalnie 2). • Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie łącznie co najmniej 50 punktów. Oceny wystawiane są według standardowej skali (pół stopnia co 10 punktów). • Studenci, którzy w czasie trwania semestru osiągną wyniki wskazujące na osiągnięcie zakładanych efektów kształcenia w stopniu łącznie co najmniej dobrym, mogą zostać przez wykładowcę zwolnieni z obowiązku przystąpienia do egzaminu końcowego.

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W_1
Student posiada uporządkowaną wiedzę w zakresie podstawowych praw i twierdzeń teorii obwodów
Weryfikacja: Egzamin – część testowa, laboratoria 1 i 2
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W05, K_W08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W_2
Student posiada uporządkowaną wiedzę w zakresie podstawowych wielkości związanych z występującymi w obwodach przebiegami (takich jak moce, energie, charakterystyki widmowe i częstotliwościowe)
Weryfikacja: Ćwiczenia – kolokwia 1 i 2, laboratoria 3 i 4, egzamin – część testowa i zadaniowa
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W05, K_W10
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U_1
Student potrafi wyznaczyć napięcia i prądy w prostym obwodzie liniowym prądu stałego, sinusoidalnie zmiennego lub okresowego w stanie ustalonym
Weryfikacja: Ćwiczenia - kolokwia 1 i 2, laboratoria 2, 3 i 4
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U02, K_U03, K_U08, K_U11
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U_2
Student potrafi wyznaczyć napięcia i prądy w prostym obwodzie nieliniowym w stanie ustalonym dla prądu stałego lub dla prądu zmiennego z wykorzystaniem metody małosygnałowej
Weryfikacja: Ćwiczenia - kolokwium 1, laboratoria 2 i 3, egzamin - część zadaniowa
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U02, K_U03, K_U08, K_U11, K_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U_3
Student potrtafi wyznaczyć przebiegi napięć i prądów w prostym obwodzie liniowym w stanie nieustalonym
Weryfikacja: Ćwiczenia – kolokwium 2, laboratorium 5, egzamin – część testowa i zadaniowa
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U02, K_U03, K_U08, K_U11
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U_4
Student potrafi dobrać prawidłową metodę analizy typowego obwodu
Weryfikacja: Ćwiczenia – kolokwia 1 i 2, egzamin – część testowa i zadaniowa
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U16, K_U21
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K_1
Student potrafi pracować indywidualnie i w małym zespole nad budową i pomiarami prostych obwodów
Weryfikacja: Laboratoria 1-5
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K03, K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: