Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Elektrotechnika i elektronika
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RIMM-1-206-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Mechaniczna i Materiałowa
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Prowadzący moduł:
dr inż. Milej Waldemar (milej@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Przedmiot dotyczy podstawowych zagadnień z zakresu elektrotechniki i elektroniki.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 ma wiedzę w zakresie fizyki niezbędną do zrozumienia podstawowych zjawisk fizycznych w elektrotechnice i elektronice IMM1A_W02, IMM1A_W05 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W002 ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę na temat liniowych obwodów elektrycznych, tworzenia ich modeli obwodowych oraz analizy w stanach ustalonych i nieustalonych.. IMM1A_W05 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W003 ma podstawową wiedzę w zakresie struktury, działania oraz wykorzystania analogowych i cyfrowych elementów i układów elektronicznych oraz energoelektronicznych. IMM1A_W05 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W004 ma uporządkowaną wiedzę z zakresu podstaw metrologii wielkości elektrycznych i wybranych wielkości nieelektrycznych IMM1A_W05 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności: potrafi
M_U001 potrafi tworzyć modele obwodowe prostych układów i urządzeń elektrycznych, wybrać właściwą metodę analizy oraz wyznaczyć przebiegi w tych modelach; rozumie zasady funkcjonowania klasycznych maszyn elektrycznych i urządzeń elektronicznychpotrafi analizować działanie prostych układów elektronicznych i energoelektronicznych IMM1A_U18 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 umie analizować proste układy pomiarowe wielkości elektrycznych i wybranych wielkości nieelektrycznych oraz przeprowadzać pomiary i opracowywać wyniki z uwzględnieniem oceny niepewności pomiaru IMM1A_U14, IMM1A_U04 Aktywność na zajęciach,
Sprawozdanie,
Udział w dyskusji,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania IMM1A_K04, IMM1A_K03 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
40 26 0 14 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 ma wiedzę w zakresie fizyki niezbędną do zrozumienia podstawowych zjawisk fizycznych w elektrotechnice i elektronice + - + - - - - - - - -
M_W002 ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę na temat liniowych obwodów elektrycznych, tworzenia ich modeli obwodowych oraz analizy w stanach ustalonych i nieustalonych.. + - + - - - - - - - -
M_W003 ma podstawową wiedzę w zakresie struktury, działania oraz wykorzystania analogowych i cyfrowych elementów i układów elektronicznych oraz energoelektronicznych. + - + - - - - - - - -
M_W004 ma uporządkowaną wiedzę z zakresu podstaw metrologii wielkości elektrycznych i wybranych wielkości nieelektrycznych + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 potrafi tworzyć modele obwodowe prostych układów i urządzeń elektrycznych, wybrać właściwą metodę analizy oraz wyznaczyć przebiegi w tych modelach; rozumie zasady funkcjonowania klasycznych maszyn elektrycznych i urządzeń elektronicznychpotrafi analizować działanie prostych układów elektronicznych i energoelektronicznych + - + - - - - - - - -
M_U002 umie analizować proste układy pomiarowe wielkości elektrycznych i wybranych wielkości nieelektrycznych oraz przeprowadzać pomiary i opracowywać wyniki z uwzględnieniem oceny niepewności pomiaru + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 60 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 40 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 10 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (26h):
  1. Elektrostatyka

    Pole skalarne i wektorowe. Rodzaje i oddziaływanie ładunków. Prawo zachowania ładunków. Prawo Coulomba. Pole sił. Pole elektryczne: definicja i rodzaje. Praca w polu. Potencjał, napięcie. Tw. Gaussa. Kondensator, pojemność. Układy kondensatorów. Energia pola kondensatora.

  2. Pola quasi stacjonarne

    Prąd elektryczny. Gęstość prądu. Obwód elektryczny. Strzałkowanie napięcia i prądu. Rezystancja i konduktancja. Prawo Ohma. Zależność rezystancji od temperatury. Moc i praca w polu elektrycznym.

  3. Obwody prądu stałego

    I prawo Kirchoffa. II prawo Kirchoffa. Układy rezystancji. Dzielniki napięcia i prądu. Źródła energii elektrycznej. Idealne źródło napięciowe i prądowe. Źródła rzeczywiste napięciowe i prądowe. Łączenie równoległe i szeregowe oraz równoważność źródeł rzeczywistych.

  4. Rozwiązywanie obwodów elektrycznych.

    Pojęcia wstępne. Metoda praw Kirchoffa + przykład. Metoda oczkowa (obwodowa). Metoda superpozycji. Tw. Thevenina..

  5. Pole magnetyczne.

    Definicja. Źródła i linie sił pola. Magnesy trwałe. Siła Lorenza. Prawo Biot-Savarta. Wektor indukcji magnetycznej. Strumień. Napięcie magnetyczne. Przepływ. Opór magnetyczny. Przewodność magnetyczna. Prawa Kirchoffa dla obwodów magnetycznych. Ferromagnetyki.

  6. Stany nieustalone

    Związki napięciowo-prądowe dla elementów RLC obwodu. Stan ustalony nieokresowy. Metoda klasyczna analizy na przykładzie układu RL. Stała czasowa. Układ RC oraz RLC – rozwiązanie i własności rozwiązań.

  7. Indukcja elektromagnetyczna

    Zjawisko indukcji, prawo Faraday’a. Przypadki szczególne indukcji, zasada elektromechanicznego wytwarzania energii elektrycznej. Reguła Lenza. Prawo Laplace’a, oddziaływanie przewodów z prądem, zasada działania silników elektrycznych. Indukcyjność własna. Indukcyjność wzajemna, sprzężenia magnetyczne. Zasada działania transformatorów, transformator dwuuzwojeniowy. Energia pola magnetycznego w cewce.

  8. Obwody prądu przemiennego

    Klasyfikacja funkcji czasu. Przebiegi sinusoidalne – wielkości charakterystyczne: amplituda, częstotliwość, faza początkowa, przesunięcie fazowe. Wartość średnia i średnia sprostowana. Wartość skuteczna. Wytwarzanie napięć sinusoidalnych, zasada działania generatora synchronicznego. Związki prądowo-napięciowe na układach R, L, C – szeregowy RLC, równoległy RLC. Zagadnienie mocy. Prawo Joula. Moc chwilowa, moc czynna, bierna, pozorna, związki między mocami.

  9. Metoda symboliczna analizy

    Rachunek na liczbach zespolonych. Założenia metody i opis. Zależności dla elementów R, L oraz C. Układ szeregowy i równoległy RLC. Impedancja i admitancja zespolona. Wykresy wskazowe na płaszczyźnie Gaussa. Moc zespolona. Przykład obliczeniowy. Zjawisko rezonansu, rezonans szeregowy i równoległy. Mostek dla obwodów sinusoidalnych i warunki równowagi.

  10. Układy trójfazowe

    Układy wielofazowe. Wytwarzanie napięć. Wykres wskazowy. Układy gwiazdy i trójkąta symetrycznego. Wielkości fazowe i liniowe oraz związki między nimi. Przewód zerowy. Napięcie między punktami gwiazdowymi źródła i odbiornika. Moc czynna – pomiar w układach symetrycznych i niesymetrycznych w sieci 3- i 4-przewodowej. Pomiar mocy biernej w układzie symetrycznym oraz z odbiornikiem niesymetrycznym.

  11. Elektronika – wiadomości wstępne

    Elementy lampowe: dioda, trioda, lampa oscyloskopowa. Materiały półprzewodnikowe z domieszkami typu n i p. Złącze p-n. Charakterystyki i własności diody germanowej i krzemowej. Dioda Schottky’ego, dioda Zenera, diody pojemnościowe, tyrystory, triaki.

  12. Tranzystory i układy tranzystorowe

    Tranzystory bipolarne npn i pnp i ich polaryzacja. Konfiguracja pracy – układy WE, WC, WB. Tranzystor npn w układzie WE, ch-ki wejściowa i wyjściowa. Układ WB, współczynnik wzmocnienia prądowego w układzie WB i WE oraz związki. Jednostopniowy wzmacniacz w układzie otwartym WE, zasada działania i współczynnik wzmocnienia napięciowego. Małosygnałowy schemat zastępczy tranzystora. Wtórnik emiterowy, układ Darlingtona. Wzmacniacz różnicowy. Tranzystory polowe i ich zastosowanie.

  13. Układy scalone

    Układy scalone. Budowa i zasada działania wzmacniacza operacyjnego, typowe parametry. Praca w przy ujemnym sprzężeniu zwrotnym, zasada działania. Wzmocnienie układu. Wzmacniacz nieodwracający. Wtórnik napięciowy. Wzmacniacz odwracający fazę. Sumator odwracający. Integrator. Układ różniczkujący.

  14. Elementy optoelektroniczne

    Fotorezystory. Fotodiody, przetworniki prąd-napięcie. Fototranzystory. Diody elektroluminescencyjne. Transoptory. Wskaźniki optyczne, diody elektroluminescencyjne, ciekłe kryształy. Wskaźniki binarne. Wskaźniki cyfrowe, dekoder kodu BCD na 7-segmentowy.

Ćwiczenia laboratoryjne (14h):
  1. Wprowadzenie, sprawy formalne. Omówienie merytoryczne ćwiczeń. (1 godz)
  2. Obwody prądu stałego (2 godz)

    Pomiar prądu bezpośredni i pośredni. Pomiar napięcia bezpośredni i pośredni. Układy techniczne z poprawnym prądem i napięciem. Pomiar techniczny rezystancji i mocy. Pomiar rezystancji techniczny i laboratoryjny (mostek Wheatstone’a i Thompsona).

  3. Obwody prądu przemiennego jednofazowego (2 godz)

    Pomiar napięcia, prądu mocy czynnej dla obciążenia R, L, C, RL, RC, RLC. Wyznaczanie impedancji, współczynnika mocy. Układ do pomiaru i pomiar wartości średniej półokresowej oraz maksymalnej napięcia. Rezonans napięciowy i prądowy, pomiarowe wyznaczanie częstotliwości rezonansowej

  4. Obwody 3-fazowe. (2 godz)

    Pomiar wartości fazowych i przewodowych napięć. Wyznaczanie kolejności faz. Pomiar mocy czynnej w sieci trój- i czteroprzewodowej. Pomiar mocy biernej.

  5. Oscyloskop i pomiary z jego wykorzystaniem. (2 godz.)

    Działanie oscyloskopu 2-kanałowego. Pomiar wielkości definiujących funkcje napięcia sinusoidalnego oraz wyprostowanego (amplituda, częstotliwość, wartość średnia). Wyznaczenie przekładni napięciowej transformatora. Pomiar kąta przesunięcia fazowego międzu napięciami oraz między napięciem i prądem. Wyznaczanie ch-ki mganesowania ferromagnetyka (krzywa B-H z pętlą histerezy).

  6. Charakterystyki elementów elektronicznych. (2 godz)

    Wyznaczanie charakterystyk prądowo-napięciowych I(U) diody prostowniczej (germanowa i krzemowa) oraz stabilizujacej (Zenera). Charakterystyka I(U) tyrystora w stanie zaporowym, przewodzenia i niepełnego wysterowania. Rodzina charakterystyk wyjściowych tranzystora w układzie WE, wyznaczanie wzmocnienia prądowego.

  7. Układy elektroniczne. (2 godz.)

    Zasilacz elektroniczny, wzmacniacz operacyjny, sumator, układ całkujący i różniczkujący.

  8. Zaliczenie laboratorium. (1 godz.)
Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Do otrzymania pozytywnej oceny z ćwiczeń laboratoryjnych niezbędne jest wykonanie wszystkich (przewidzianych harmonogramem zajęć) ćwiczeń laboratoryjnych oraz uzyskanie pozytywnych ocen z zaliczenia sprawozdań (raportów) wszystkich wykonanych ćwiczeń laboratoryjnych. Ocena zaliczeniowa jest wyznaczana według skali ocen zgodnej z Regulaminem Studiów i jest ustalana na podstawie średniej arytmetycznej ocen zaliczeń sprawozdań.
W przypadku uzyskania negatywnej oceny przewidziana jest możliwość poprawy, którego sposób przeprowadzenia ustalony będzie z prowadzącym zajęcia.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

1. Ocena z laboratorium jest średnią ocen ćwiczeń laboratoryjnych.
2. Ocena końcowa jest pozytywna, gdy pozytywna jest ocena z laboratorium.
3. Ocena końcowa może uwzględniać aktywność studentów w zajęciach.
4. Oceny są zgodne z obowiązującą skalą ocen.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

W przypadku niemożności, z uzasadnionych przyczyn, wykonania ćwiczenia w terminie przewidzianym harmonogramem dla swojego zespołu, student odrabia je i zalicza w trybie indywidualnym (odrabiający musi
posiadać własną formatkę i wykonuje indywidualnie sprawozdanie, które oddaje i zalicza z własnym zespołem).
Wszystkie nieobecności powstałe na zajęciach laboratoryjnych student winien odrobić w innych równolegle prowadzonych grupach laboratoryjnych (w miarę wolnych miejsc)
W przypadku nie wykonania lub nie zaliczenia przez studenta jednego z ćwiczeń przewidzianych harmonogramem danego zespołu ma on prawo uczestnictwa w ćwiczeniu zorganizowanym przez prowadzącego w terminie dodatkowym. Zaliczenie tego ćwiczenia następuje w terminie przewidzianym harmonogramem lub ustalonym przez prowadzącego.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość podstaw matematyki, fizyki.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. E.Koziej, B.Sochoń: Elektrotechnika i Elektronika
2. F.Przeździecki: Elektrotechnika i Elektronika
3. T.Masewicz: Radiotechnika dla praktyków
4. Kulka Z., Nadachowski M.: Liniowe układy scalone i ich zastosowanie
5. J. Rydzewski: Oscyloskop elektroniczny
6. Tietze U., Schenk Ch.: Układy półprzewodnikowe. z niem. przeł. Adam Błaszkowski.
7. Jazdzynski, W. Modelling of the magnetization curve and hysteresis loop. Proceedings of the AMSE
International Conference on “Applied Modelling and Simulation”, AMS’82, Paris-Süd, France, 1982, s.115-
120

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Dybowski P., Lerch T., Milej W., Rams W. Skwarczyński J.: Układy elektromechaniczne i transformatory – obliczenia i zadania, Wydawnictwa AGH, Kraków 2010
2. Obliczenia polowe zjawisk cieplnych w maszynie z magnesami trwałymi; Waldemar MILEJ, Paweł DYBOWSKI; Przegląd Elektrotechniczny / Stowarzyszenie Elektryków Polskich. — 2012 R. 88 nr 6, s. 146–149. 
3. Komputerowa identyfikacja parametrów silnika prądu stałego; Marek DŁUGOSZ, Tomasz LERCH; Przegląd Elektrotechniczny / Stowarzyszenie Elektryków Polskich. — 2010 R. 86 nr 2, s. 34–38
4. Diagnostyka silnika indukcyjnego napędu wentylatora spalin; Paweł DYBOWSKI, Henryk KRAWIEC, Waldemar MILEJ; Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe. — 2014 nr 4 (104), s. 253–258
5. Diagnostyka silnika indukcyjnego z wykorzystaniem dostępnych napięć stojana; Paweł DYBOWSKI, Waldemar MILEJ; Napędy i Sterowanie. — 2013 R. 15 nr 3, s. 108–113
6. Kontrola zwarć w rdzeniach dużych maszyn synchronicznych z wykorzystaniem wielu czujników magnetycznych; Michał RAD, Witold RAMS, Wojciech Kandora; Napędy i Sterowanie. — 2014 R. 16 nr 3, s. 140–143
7. Diagnostyka wirnika maszyn indukcyjnych z wykorzystaniem analizy falkowej i układów uczących się; Michał RAD; Przegląd Elektrotechniczny / Stowarzyszenie Elektryków Polskich. — 2010 R. 86 nr 5, s. 55–59
8. Commutation torque ripple reduction in highspeed brushless DC motor / Tomasz DRABEK, Paweł DYBOWSKI, Jarosław KOZIK, Tomasz LERCH, Waldemar MILEJ, Michał RAD, Ewa Milczarek, Mieczysław Staszowski // W: SME 2017: 2017 international symposium on Electrical machines : LIII Sympozjum Maszyn Elektrycznych: IEEE, ISBN: 978-1-5386-0360-4. — e-ISBN: 978-1-5386-0359-8. — S. [1–6].
9. Praktyczne zastosowanie e-learningu w nauczaniu maszyn elektrycznych — Practical using of e-learninig for teaching electrical machines / Paweł DYBOWSKI, Waldemar MILEJ // W: Zagadnienia maszyn, napędów i pomiarów elektrycznych / Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej. — Wrocław : Oficyna Wydawnicza PWr, 2008. — (Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej ; nr 62. Seria: Studia i Materiały ; ISSN 1733-0718 ; nr 28). — S. 597–602.

Informacje dodatkowe:

Brak