Zapoznanie studentów z teorią pola elektrycznego, magnetycznego i elektromagnetycznego.

Transkrypt

1 I. KARTA PRZEDMIOTU. Nazwa przedmiotu: ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA. Kod przedmiotu: Eee 3. Jednostka prowadząca: Wydział Mechaniczno - Elektryczny 4. Kierunek: Nawigacja 5. Specjalność: Wszystkie specjalności na kierunku Nawigacja 6. Moduł: ogólnouczelniany 7. Poziom studiów: I-go stopnia 8. Forma studiów: stacjonarne 9. Semestr studiów: I i II 0. Profil: praktyczny. Prowadzący: Zygmunt Kitowski. Data aktualizacji: CEL PRZEDMIOTU C C C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C0 C C C3 C4 C5 C6 Zapoznanie studentów z teorią pola elektrycznego, magnetycznego i elektromagnetycznego. Zapoznanie studentów z podstawowymi pojęciami teorii obwodów elektrycznych. Zapoznanie studentów z metodami analizy obwodów elektrycznych pr du stałego. Wyrobienie inżynierskich umiejętności analizy obwodów prądu stałego. Zapoznanie studentów z teorią prądu zmiennego. Wyrobienie inżynierskich umiejętności analizy obwodów prądu zmiennego. Zrozumienie istoty rezonansu szeregowego i równoległego w obwodach prądu zmiennego. Zrozumienie pojęcia mocy i energii prądu zmiennego. Zapoznanie studentów z teorią układów trójfazowych. Zapoznanie studentów z budową i zasadą działania transformatora. Zapoznanie studentów z budową i zasadą działania maszyn prądu stałego. Zapoznanie studentów z budową i zasadą działania maszyn prądu przemiennego. Zapoznanie studentów ze strukturą i projektowaniem napędów elektrycznych. Poznanie podstawowych przyrządów półprzewodnikowych. Zapoznanie z podstawowymi elementami optoelektronicznymi Zapoznanie z podstawowymi układami analogowymi. Znajomość podstawowych układów cyfrowych. Wyrobienie inżynierskich umiejętności arytmetyki dwójkowej.

2 C7 Zapoznanie z ogólną budową mikroprocesora. WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI EK EK EK3 EK4 EK5 EK6 EK7 EK8 Znajomość fizyki na poziomie szkoły średniej. W zakresie matematyki biegła znajomość rachunku wektorowego, różniczkowego i całkowego, operatorowego oraz liczb zespolonych. EFEKTY KSZTAŁCENIA Student zna podstawowe pojęcia teorii pola elektrycznego, magnetycznego i elektromagnetycznego. Rozumie pojęcia pola elektrycznego, ładunku elektrycznego, natężenia pola, linii sił pola i strumienia pola elektrycznego. Potrafi zdefiniować prawa Coulomba i Gaussa. Zna istotę potencjału i napięcia elektrycznego. Rozumie istotę pola magnetycznego. Zna pojęcie siły magnetycznej, linii sił pola i kierunku pola oraz zasady ruchu naładowanych cząstek w polu magnetycznym. Potrafi omówić działanie pola magnetycznego na przewodnik z prądem. Potrafi zdefiniować i omówić prawo Ampere a oraz wzajemne oddziaływanie równoległych przewodników z prądem. Rozumie istotę indukcji elektromagnetycznej. Potrafi zdefiniować prawo indukcji Faradaya, wyjaśnić pojęcie indukcyjności własnej oraz prawo Gaussa dla pola magnetycznego. Zna istotę indukowanego pola elektrycznego i indukowanego pola magnetycznego. Student potrafi zdefiniować pojęcie prądu elektrycznego, natężenia prądu, gęstości i kierunku umownego przepływu prądu. Potrafi zdefiniować I omówić pojęcie idealnego i rzeczywistego źródła energii elektrycznej. Zna podstawowe pojęcia elektrotechniki, prawa Ohma i Kirchhoffa. Student potrafi zdefiniować pojęcie rozgałęzionego obwodu prądu stałego. Zna metody obliczania obwodów: metodą układania równań z praw Kirchhoffa, przekształcania obwodu, metodą oczkową, metodą węzłową, metodą superpozycji oraz za pomocą twierdzenia Thevenina i Nortona. Student zna zapisy prądu sinusoidalnie zmiennego w postaci trygonometrycznej, wektorowej i symbolicznej oraz jego podstawowe parametry. Potrafi wyznaczyć wartość średnią i skuteczną prądu. Zna opis matematyczny liniowych elementów pasywnych idealnych i rzeczywistych w obwodach prądu sinusoidalnie zmiennego. Umie definiować podstawowe pojęcia obwodów. Rozumie pojęcie mocy czynnej, biernej i pozornej. Umie zinterpretować prawo dla obwodów prądu sinusoidalnie zmiennego. Posiada znajomość metod analizy metod i umiejętność ich stosowania. Student potrafi zdefiniować zjawisko rezonansu oraz zna jego opis matematyczny w obwodzie RLC. Potrafi określić warunki wystąpienia rezonansu w dowolnej konfiguracji elementów RLC (rezonans szeregowy i równoległy). Zna podstawowe parametry i charakterystyki opisujące rezonans szeregowy i równoległy. Student zna podstawowe pojęcia związane z przekazywaniem energii w odbiornikach prądu przemiennego. Umie zdefiniować pojęcia: moc chwilowa, moc czynna, moc bierna i moc pozorna oraz zinterpretować pojęcie trójkąta mocy i współczynnika mocy. Potrafi przeprowadzić analizę obwodów prądu sinusoidalnie zmiennego przy wykorzystaniu znanych metod. Student zna budowę i zasadę działania układu trójfazowego. Potrafi zdefiniować układ trójfazowy. Zna układy napięć fazowych i międzyfazowych. Potrafi przeprowadzić analizę układu trójfazowego dla różnych połączeń generatora i odbiornika (symetrycznego i niesymetrycznego). Umie dokonywać pomiaru mocy w układach trójfazowych. Student zna przeznaczenie, budowę i zasadę działania transformatora oraz jego podstawowe stany pracy.

3 EK9 EK0 EK EK EK3 EK4 EK5 EK6 EK7 Student zna budowę i zasadę działania maszyn prądu stałego. Potrafi wyjaśnić istotę zjawiska komutacji oraz omówić uzwojenia twornika; pętlicowe i faliste. Umie dokonać podziału maszyn prądu stałego ze względu na sposób wzbudzenia: maszyna obcowzbudna, bocznikowa, szeregowa i szeregowo-bocznikowa. Zna zjawisko oddziaływania twornika. Potrafi narysować i omówić charakterystyki prądnic i silników prądu stałego oraz sposoby rozruchów silników. Student zna budowę i zasadę działania silników synchronicznych (o magnesach trwałych, reluktancyjnego, I histerezowego) oraz silników asynchronicznych indukcyjnych (klatkowe, pierścieniowe). Potrafi omówić metody rozruchu silników oraz sposoby regulacji. Student posiada podstawowe wiadomości o budowie i zasadzie działania okrętowych napędów elektrycznych. Student zna budowę, zasadę działania, parametry i charakterystyki podstawowych przyrządów półprzewodnikowych: diody, tranzystora bipolarnego i unipolarnego. Student zna zasadę działania, parametry i charakterystyki podstawowych elementów optoelektronicznych: diody LED, fotodiody i transoptora. Student zna budowę, zasadę działania, parametry i charakterystyki podstawowych układów analogowych: wzmacniaczy operacyjnych, generatorów sinusoidalnych i impulsowych. Student zna zasadę działania i parametry podstawowych układów cyfrowych: bramek logicznych, przerzutników, jednostki arytmetyczno-logicznej, licznków i rejestrów. Student potrafi realizować proste operacje arytmetyki binarnej Student zna podstawową architekurę mikroprocesora. Umie wskazać funkcje układu wykonawczego i sterującego. Forma zajęćwykłady STRUKTURA PRZEDMIOTU Liczba Forma zajęććwiczenia Liczba Forma zajęćlaboratoria Liczba EK W,W L EK W3 L EK3 W4,W5 C EK4 W6,W7 C,C3 5 L3 EK5 W8 C4 L4 EK6 W9 L5 EK7 W0 EK8 W L8 EK9 W L9 EK0 W3 L0 EK W4

4 EK W5,W6 L,L EK3 W7 EK4 W8, W9, W0 3 EK5 W,W,W3 3 EK6 C5 3 EK7 W4 Suma W W W3 W4 W5 W6 W7 W8 W9 W0 W W W3 W4 6 0 TREŚCI PROGRAMOWE Elementarne pojęcia teorii pola elektrycznego (elektrostatyka). Elementarne pojęcia teorii pola magnetycznego i elektromagnetycznego. Elementarne pojęcia teorii obwodów elektrycznych.obwód elektryczny nierozgałęziony. Obwody rozgałęzione prądu stałego. Metody analizy obwodów prądu stałego. Prądy zmienne. Opis matematyczny prądów zmiennych i ich podstawowe parametry. Metody analizy obwodów prądu zmiennego. Rezonans napięć i prądów w obwodach prądu zmiennego. Moc i energia prądu zmiennego. Układy trójfazowe. Moc i energia w układach trójfazowych. Budowa i zasada działania transformatora. Budowa i zasada działania maszyn prądu stałego (bocznikowa i szeregowa). Budowa i zasada działania maszyn prądu przemiennego (synchroniczna, asynchroniczna). Elektryczne okrętowe układy napędowe. W5 Właściwości elektryczne ciała stałego. Półprzewodniki samoistne i domieszkowane. Nośniki ładunku i rodzaje prądów w półprzewodnikach, Złącze p-n spolaryzowane w przewodzenie i zaporowo. Przebicie złącza. Wpływ temperatury i koncentracji domieszek na właściwości złącza. Przeznaczenie i charakterystyki diod półprzewodnikowych.

5 W6 W7 W8 W9 W0 W W W3 W4 C C C3 C4 C5 L L L3 L4 L5 L8 L9 Klasyfikacja tranzystorów. Budowa i zasada działania tranzystora bipolarnego. Zakresy, układy pracy, parametry i charakterystyki statyczne tranzystora bipolarnego. Wyznaczanie parametrów hybrydowych tranzystora bipolarnego. Budowa i zasada działania tranzystora umipolarnego złączowego. Parametry i charakterystyki statyczne tranzystora unipolarnego. Podział i zastosowanie elementów optoelektronicznych. Zasada działania, parametry i charakterystyki podstawowych elementów optoelektronicznych: diody LED, fotodiody i transoptora. Podstawowe wiadomości o wzmacniaczach. Klasyfikacja wzmacniaczy. Parametry, charakterystyki i klasy pracy wzmacniaczy elektronicznych. Sprzężenia zwrotne w teorii wzmacniaczy. Parametry wzmacniacza operacyjnego idealnego i rzeczywistego. Wzmacniacz operacyjny nie- i odwracający. Wzmacniacz operacyjny jako układ sumujący, różniczkujący i całkujący. Charakterystyka amlitudowo-częstotliwościowa wzmacniacza operacyjnego. Warunki generacji. Budowa i zasada działania podstawowych układów generatorów LC. Zasada działania generatora przebiegów impulsowych Kodowanie binarne. Zapis liczb dwójkowych w kodzie NB i BCD. Arytmetyka dwójkowa. Algebra Boole'a. Bramki i przerzutniki. Pojęcie układu kombinacyjnego. Działanie i parametry sumatora, układ arytmetycznologicznego, komparatora, kodera, dekodera. Pojęcie układu sekwencyjnego. Działanie i parametry rejestru i licznika. Realizacje rejestrów i liczników na wybranych przerzutnikach. Struktura systemu mikroprocesorowego. Układy wejścia/wyjścia. Przerwania w systemie mikroprocesorowym. Obliczanie obwodów prądu stałego. Opis matematyczny prądu zmiennego. Obliczanie obwodów prądu zmiennego. Obliczanie obwodów rezonansowych Arytmetyka dwójkowa na liczbach w kodzie NB i BCD: dodawanie i mnożenie. Podstawowe prawa elektromagnetyzmu. Prawo Ohma i Kirchhoffa w obwodach prądu stałego. Prawo Ohma i Kirchhoffa w obwodach prądu zmiennego. Rezonans napięć. Pomiar mocy w układach prądu zmiennego. Badanie obwodu magnetycznego. Badanie maszyny prądu stałego.

6 L0 Badanie maszyny prądu zmiennego. L Pomiar charakterystyk statycznych diody. L Pomiar charakterystyk tranzystorów polowych. NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE Notebook z projektorem Tablica i kolorowe pisaki 3 Internet (filmy z ćwiczeń laboratoryjnych) 4 Stanowiska dydaktyczne laboratorium elektrotechniki 5 Stanowiska dydaktyczne laboratorium elektroniki F SPOSOBY OCENY (F-FORMUJĄCA, P-PODSUMOWUJĄCA) Sprawdzian EK3 EK8, EK,EK4,EK5 F Odpowiedź ustna EK,EK,EK9 EK F3 Wykonanie zadanie obliczeniowego P Kolokwium nr EK EK3 P Kolokwium nr EK4 EK8 P3 Zaliczenie EK EK7 Forma aktywności OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA Średnia liczba na zrealizowanie aktywności semestr I II razem Godziny kontaktowe z nauczycielem Konsultacje Przygotowanie się do wykładów i ćwiczeń Samodzielne opracowanie zagadnień Rozwiązywanie zadań domowych 6 6 SUMA GODZIN W SEMESTRZE r.a 8

7 PUNKTY ECTS W SEMESTRZE r.a 4 LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJACĄ Bolkowski S.: Teoria obwodów elektrycznych, WNT, Warszawa 005. Osowski S., Siwek K., Śmiałek M.: Teoria obwodów. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 006. Krakowski M.: Elektrotechnika teoretyczna, Tom, PWN, warszawa 995; Tom pole elektromagnetyczne, PWN, Warszawa 979. Majerowska Z.: Elektrotechnika ogólna w zadaniach. PWN, Warszawa 979. Rusek W., Pasierbiński J.: Elementy i układy elektroniczne w pytaniach i odpowiedziach, WNT, 006. Praca zbiorowa: Elektronika Cz.I, Skrypt AMW, 980. Praca zbiorowa: Elektronika Cz.II, Skrypt AMW, 98. Kalisz J.: Podstawy techniki cyfrowej, WNT, 00. PROWADZĄCY PRZEDMIOT (IMIĘ, NAZWISKO, ADRES ) prof. dr hab. inż. Zygmunt KITOWSKI, z.kitowski@amw.gdynia.pl