Dr inż. Agnieszka Wardzińska pokój: 105 Polanka Advisor hours: Tuesday: Thursday:

Transkrypt

1 Dr inż. Agnieszka Wardzińska pokój: 105 Polanka cygnus.et.put.poznan.pl/~award Advisor hours: Tuesday: Thursday:

2 Literatura podstawowa: 1. Podstawy teorii obwodów. Tom 1,2,3, J.Osiowski, J.Szabatin, WNT, Warszawa, 1992, 1995, 2000; 2. Teoria obwodów elektrycznych. S. Bolkowski, WNT, 2012; 3. Teoria obwodów w zadaniach. Andrzej Hildebrandt, Henryk Sołtysik, Andrzej Zieliński, 1977; 4. Teoria obwodów elektrycznych - zadania. S.Bolkowski, W. Brociek, H. Rawa:, WNT 2015; Literatura uzupełniająca: 1. Teoria obwodów, cz. I i II. M. Tadeusiewicz, Wydawnictwo PŁ, Łódź, 2003, 2002; 2. Zadania z teorii obwodów, Z. Filipowicz: OW PW 2010; 3. Zbiór Zadań z Teorii Obwodów. Część 1/2., J. Szabatin, E. Śliwa, Wyd. PW, Warszawa, 2003; 4. Obwody i układy, A.Papoulis, WKŁ, Warszawa, 1988; Zaliczenie wykładów: pisemy egzamin

3 Zakres materiału 1. Podstawowe prawa w teorii obwodów: napięciowe i prądowe prawa Kirchoffa, obwód rzeczywisty i jego model matematyczny. 2. Liniowe i nieliniowe elementy pasywne oraz aktywne obwodów analogowych. Podstawowe zasady, twierdzenia i metody w analizie obwodów. 3. Obwody z prądami harmonicznymi w st. ust. - metoda liczb zespolonych, wykresy wskazowe. Obwody rezonansowe i sprzężone. 4.Obwody liniowe z sygnałami okresowymi. 5. Stany nieustalone, metody analizy w dziedzinie czasu i częstotliwości (przekształcenie Laplace'a). 6. Czwórniki i ich opis za pomocą macierzy: Z,Y,H,A itp. oraz S.

4 Efekty kształcenia 1 Wiedza: 1. Zna podstawowe prawa w teorii obwodów: napięciowe i prądowe prawa Kirchoffa, zasadę superpozycji, wzajemności i podstawienia. Rozróżnia obwód rzeczywisty od jego teoretycznego modelu. - [K1_W05] 2. Zna charakterystyki i równania gałęziowe podstawowych elementów liniowych oraz typowych elementów nieliniowych. - [K1_W05] 3. Zna podstawowe metody analizy obwodów. W szczególności zna metodę liczb zespolonych oraz metodę przekształcenia Laplace'a. - [K1_W05] 4. Zna opis czwórnikowy obwodu za pomocą macierzy: Z,H,A itp. oraz S. - [K1_W05] 5. Zna podstawowe narzędzia komputerowe pomocne w analizie i symulacji obwodów [K1-W05].

5 Efekty kształcenia 2 Umiejętności: 1. Potrafi pozyskiwać informacje z literatury i baz danych oraz innych źródeł w języku polskim lub angielskim; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, wyciągać wnioski i uzasadniać opinie - [K1_U01] 2. Potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań z zakresu teorii obwodów różne metody analityczne - [K1-U07] 3. Potrafi rozwiązać typowe zadania i problemy związane z analizą liniowych i nieliniowych obwodów elektrycznych. - [K1_U09] 3. Wyznacza elementy macierzy czwórnika. - [K1_U09] 4. Umie wyznaczyć odpowiedź prostego układu na pobudzenie w stanie nieustalonym. - [K1_U09]

6 Efekty kształcenia 3 Kompetencje społeczne: 1. Zdolny do samodzielnego uczenia się (podręczniki, programy komputerowe) - [K1_K01] 2. Zachowuje się aktywnie na zajęciach, stawia pytania, świadomie korzysta z kontaktów z prowadzącym (np. w ramach konsultacji). - [K1_K02]

7 Obwód elektryczny

8 ładunek Jeden elektron 1.602*10-19 C Jeden Coulomb 6.24*10+18 elektronów Jednostką ładunku jest Culomb[C]

9 prąd AC DC i(t) I I Zapis czasowy Zapis symboliczny Jednostką jest (A), czyli [C/s] i dq dt

10 napięcie AC DC u(t) U U W czasie Zapis symboliczny Jednostką jest Volt[V].

11 Moc P Moc czynna w Watach [W] Q moc bierna w Warach (ang. volt-ampere-reactive) [VAR] S moc pozorna w Voltoapmerach[VA] S moc zespolona

12 Obwody AC, DC Obwdy prądu stałego ang. Direct Current (DC) prąd pozostaje stały w czasie Obwody prądu zmiennego Prąd, który zmienia się w czasie sinusoidalnie nazywa się prądem sinusoidalnie zmiennymalternating Current (AC) time time time

13 Analiza AC I max amplituda sygnału, ω pulsacja i jest powiązana z częstotliwością zależnością ω= 2πf, φ kąt w stopniach lub radianach, o który kształt sygnału jest przesunięty w lewo lub w prawo od punktu odniesienia

14 Analiza AC przesunięcie fazy Dwa przebiegi sinusoidalne w fazie u( t) = 5sin( ωt) i( t) = 10sin( ωt)

15 Analiza AC przesunięcie fazy Opóźnianie fazy u( t) = 5sin( ωt) π i ( t ) = 10sin( ω t ) 4 ijest opóźnione w stosunku do uo kąt Φ

16 Analiza AC przesunięcie fazy Wyprzedzanie fazy u( t) = 5sin( ωt) π i ( t ) = 10sin( ω t + ) 4 iwyprzedzauo kątφ

17 Analiza AC syngałcosinusoidalny

18 Analiza AC wartość skuteczna Dla przebiegu sinusoidalnego:

19 Analiza AC wskazy

20 Wykeswskazowy dla sygnału sinusoidalnego

21 Amplituda zespolona

22 Amplituda zespolona Amplituda zespolona

23 Zespolona reprezentacja sygnału sinusoidalnego Amplituda zespolona: amplituda Y =A m faza Arg(Y)=β amplituda Y =A m faza Arg(Y)=α Zespolona reprezentacja sygnału sinusoidalnego Amplituda zespolona:

24 Postać algebraiczna amplitudy zespolonej Postać wykładnicza Postać algebraiczna przykład: Sygnał w dziedzinie czasu Amplituda zespolona Postać wykładnicza Postać algebraiczna

25 Przejście z amplitudy zespolopnejdo dziedziny czasu or Im Im I IV Re II III Re

26 Wykres wskazowy dla przebiegu sinusoidalnego Wskaz Linia skalowana zamrożona w pewnym momencie czasu Dodatni jest kierunek przeciwny do kierunku wskazówek zegara. Wykres wskazowy pokazuje relacje pomiędzy prądami i napięciami w fazie i amplitudzie

27 Wykres wskazowy dla przebiegu sinusoidalnego

28 Postawoweelementy obwodu - rezystor Rezystancja przewodnika gdzie ρ rezystywność (opór właściwy) materiału, L długość rezystora, A przekrój przewodnika konduktancja G = 1 r

29 Podstawowe elementy obwodu - cewka indukcyjność

30 Podstawowe elementy obwodu cewka(2) napięcie prąd moc

31 Podstawowe elementy obwodu - kondensator Pojemość C Gdzie ε stała dielektryczna materiału między okładkami, A powierzchnia okładki, d odległość między okładkami.

32 Podstawowe elementy obwodu - kondensator ładunek napięcie prąd napięcie moc