KARTA PRZEDMIOTU. Forma prowadzenia zajęć. Odniesienie do efektów dla kierunku studiów

Transkrypt

1 (pieczęć wydziału) KARTA PRZEDMIOTU 1. Nazwa przedmiotu: CIRCUIT THEORY 2. Kod przedmiotu: CT 3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: Forma kształcenia: studia pierwszego stopnia 5. Forma studiów: studia stacjonarne 6. Kierunek studiów: MAKROKIERUNEK; WYDZIAŁ AEI 7. Profil studiów: ogólnoakademicki 8. Specjalność: 9. Semestr: 1, Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Elektroniki, RAu3 11. Prowadzący przedmiot: dr inż. Damian Grzechca 12. Przynależność do grupy przedmiotów: przedmioty wspólne 13. Status przedmiotu: obowiązkowy 14. Język prowadzenia zajęć: angielski 15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Course attendants are supposed to have general knowledge concerning mathematics (including the ability to solve algebraic equations, operations on complex numbers, differentiation and integration of basic functions), physics (elementary concepts and laws such as the electrostatic field, familiarity with the basic electrical units). 16. Cel przedmiotu: CT1: The main objective of the course is to provide the students with basic and advanced knowledge concerning linear and nonlinear direct current (DC) and time domain circuits. During the course the students should develop the skills concerning the analysis methods of DC circuits as well as time domain circuits. CT2: The main objective of the course is to provide the students with basic and advanced knowledge concerning alternating current (AC) circuits, time domain circuits, transmission line and 3-phase circuits. The students should understand differences between these circuits, know how to analyze a circuit and possess skills of dealing with these circuits. 17. Efekty kształcenia: 1 Nr Opis efektu kształcenia Metoda sprawdzenia efektu kształcenia Forma prowadzenia zajęć Odniesienie do efektów dla kierunku studiów W1 Zna podstawowe prawa obwodów elektrycznych egzamin wykład K1_W14 W2 W3 U1 Zna metody analizy obwodów liniowych i nieliniowych prądu stałego oraz obwodów liniowych prądu zmiennego Ma podstawową wiedzę o linii długiej w stanie nieustalonym i obwodach trójfazowych Potrafi zmierzyć podstawowe wielkości elektryczne oraz wartości elementów R, L, C egzamin wykład K1_W14 egzamin wykład K1_W14 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych laboratorium U2 Potrafi dokonać analizy obwodów liniowych i nieliniowych kolokwium ćwiczenia tablicowe U3 Potrafi wyznaczyć charakterystyki częstotliwościowe podstawowych czwórników Wykonanie ćwiczenia laboratoryjnego laboratorium, ćwiczenia tablicowe K1_U11, K1_U24 K1_U07 K1_U11 1 należy wskazać ok. 5 8 efektów kształcenia

2 U4 Potrafi posłużyć się specjalistycznym oprogramowaniem do analizy prostych obwodów, kolokwium Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych K1 Potrafi pracować w zespole Wykonanie ćwiczeń 18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin) W.: 60 Ćw.: 45 L.: 15 P.: Treści kształcenia: laboratoryjnych laboratorium laboratorium K1_U11 K1_K04 Wykład: 1. Introduction to circuit theory, circuit variables - basic terms and definitions, classification of circuit theory problems, dc analysis, circuit elements, classification. 2. Passive two-terminal elements: resistor, voltmeter, ammeter, active two-terminal elements, voltage source, current source, circuit diagram and Kirchhoff s laws, circuit diagram, Kirchhoff s laws. 3. Analysis of complex circuits, generalized Kirchhoff s analysis, node voltage (nodal) analysis. 4. Energy and power conservation principle, two-terminal subcircuit, Thevenin s/norton s theorem, passive two-terminal subcircuit, series connection of resistors, voltage divider, parallel connection of resistors, current divider. Active twoterminal subcircuit. Thevenin s theorem. Norton s theorem. Practical sources. Maximum power transfer theorem. 5. Transfer function. Superposition principle. Transfer function. One-dimensional case, multi-dimensional case. Separation principle (source substitution theorem). 6. Multi-terminal elements. Element description conductance matrix. Passive multi-terminal element. Two-terminal element (one-port). Three-terminal element. Two-port. Active multi-terminal element. Other matrices of multi-terminal element. Analysis of circuits with multi-terminal element(s). 7. Dependent (controlled) elements. Arbitrary dependent element description. Controlled sources description. Use of controlled sources to element modeling. Transistor. Operational amplifier. Arbitrary three-terminal or two-port element. Analysis of circuits containing controlled sources. Design tolerances, sensitivity analysis. Designation of the maximum design deviation of circuit variable. Worst case analysis. Sensitivity analysis. Designation of parameter design tolerances. 8. Analysis of nonlinear circuits. Graphical analysis. Series connection of elements. Parallel connection of elements. Singleloop circuit. Circuit with one nonlinear element. Analysis based on PWL approximation. Analysis based on Newton- Raphson iteration scheme. 9. Network analogies magnetic circuits. 10. Transient analysis. Kirchhoff s laws and passive element laws. Kirchhoff s laws. Passive element laws: Resistor, capacitor, coil (inductor). Passive elements summary. 11. Transient analysis in circuits with step excitation. Forced response. 1st order circuit time-domain method st order circuit s-domain method. 1st order circuit boundary values based method nd order circuit s-domain method. Natural response. Complete response: natural response + forced response. 14. Transient analysis in circuits with arbitrary excitation. Transfer function properties and selected examples. Properties. Transfer functions of selected circuits. Integrator. Differentiator. 15. Higher order circuits. Natural response and forced response. CT2: 1. Transfer function based transient analysis examples. Practical step. Practical pulse. 2. Laplace transform, Heaviside formula, Laplace transform dictionary. 3. AC steady-state analysis. Alternating current RMS value, phasor notation. Complex numbers. 4. Phasor analysis. Kirchhoff s laws. Element laws: resistor, inductor, capacitor. General two-terminal phasor circuit, phasor impedance. Algorithm of ac steady-state analysis. 5. AC steady-state power. Measures of power. Instantaneous power. Average or real power. Apparent power. Reactive power. Complex power. Maximum power transfer. 6. Frequency characteristics of two-terminal subcircuit. Ideal elements summary. Resistor. Inductor. Capacitor. Practical coil and practical capacitor. 7. Resonant circuits. Series-resonant circuit RLC. Parallel-resonant circuit RLC. Complex-resonant circuit. 8. Transfer function approach - frequency response. Bode (logarithmic) plot. Filters. Low-pass filter LPF. High-pass filter HPF. Band-pass filter BPF. Band-stop filter BSF. 9. Analysis of circuit response when one circuit constant varies. 10. Mutual inductance and transformers. Mutual inductance basic transformer. Ideal transformer. Practical iron-core transformer. 11. Three-phase circuits. Wye-wye systems. Delta-delta and wye-delta systems. Combinational systems. Power in three-phase systems. 12. Circuits with distributed parameters. Introduction. 13. Transient analysis in transmission line. 14. AC analysis standing waves. Matched load line. Arbitrary termination. Open-circuited line. Short-circuited line. Transmission line as circuit element, input impedance. 15. Summary and exemplary practical problems. Ćwiczenia: CT1: 1. Simple linear circuit analysis, Ideal voltage and current sources. Application of the Ohm s and Kirchhoff s laws. 2. DC circuit with practical sources, ideal and real ammeter and voltmeter

3 3. Nodal analysis method 4. Thevenin s and Norton s theorems. Superposition principle. Maximum Power transfer Theorem. 5. Multi-terminal elements. 6. Nonlinear circuit analysis. CT2: 1. Transients in the first order circuits 2. Transients in the higher order circuits. Heaviside formula. 3. Transients in circuits with non-zero initial conditions. 4. Arbitrary non-periodic excitation. 5. AC domain circuits. Phasors. 6. Power in AC domain circuits. 7. Frequency response of AC circuit. Resonant circuits and filters. 8. Transformers. Mutual inductance. 9. Circuits with distributed parameters. Time domain analysis. 10. AC steady state analysis of transmission line (standing wave) 11. Three phase systems. Zajęcia laboratoryjne: CT2: 1. Introduction to laboratory and to work with oscilloscope 2. Transient in first order circuits with zero initial conditions switched on a DC source 3. Transient in higher order circuits with zero initial conditions switched on a DC source 4. Transient in circuits with non-zero initial conditions 5. Resonance and frequency response 6. Transmission lines 20. Egzamin: Lecture written tests. Laboratory - Positive grade required for each laboratory exercise. 21. Literatura podstawowa: 1. Rutkowski J., Circuit Theory, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice Allan H. Robbins and Wilhelm C Miller, Circuit Analysis: Theory and Practice, Delmar Cengage Learning; 4 edition (July 19, 2006) Literatura uzupełniająca: 1. Chua L.O., Lin P.M., Komputerowa analiza układów elektronicznych, WNT, Warszawa Osowski S., Siwek K., Śmiałek M., Teoria Obwodów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa Osiowski J., Szabatin J., Podstawy teorii obwodów, WNT, Warszawa Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia Lp. Forma zajęć Liczba godzin kontaktowych / pracy studenta 1 Wykład 60/10 2 Ćwiczenia 45/45 3 Laboratorium 15/60 4 Projekt 0/0 5 Seminarium 0/0 6 Inne 20/30 Suma godzin 140/ Suma wszystkich godzin: Liczba punktów ECTS: Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego: Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty): Uwagi: 2 1 punkt ECTS 30 godzin.

4 Zatwierdzono:. (data i podpis prowadzącego) (data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/ Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub dyrektora jednostki międzywydziałowej)

5 INFORMACJE DODATKOWE Tabela pkt. 17 Przykładowe, ogólne kompetencje społeczne zgodne z Rozporządzeniem MNiSW: Tabela pkt. 17 Metoda sprawdzenia efektu kształcenia Egzamin pisemny: Egzamin ustny: Sprawdzian pisemny (przed ćwicz. lab., po zakończeniu partii materiału, itp.): Wykonanie ćwiczenia laboratoryjnego: Realizacja projektu: Przygotowanie sprawozdania ( z laboratorium/ projektu): Obrona projektu/sprawozdania: Formy prowadzenia zajęć: Wykład tradycyjny: WT Wykład multimedialny: WM Ćwiczenia tablicowe: C Laboratorium; L Projekt: P Seminarium: S EP EU SP CL RP PS OP/OS Tabela pkt. 23 Bilans nakładu pracy studenta Godziny kontaktowe Uczestnictwo w wykładach wg siatki godzin Uczestnictwo w ćwiczeniach wg siatki godzin Uczestnictwo w zajęciach projektowych wg siatki godzin Uczestnictwo w zajęciach laboratoryjnych wg siatki godzin Uczestnictwo w zajęciach seminaryjnych wg siatki godzin Uczestnictwo w konsultacjach poza zajęciami wg uznania prowadzącego pozycja inne Obrona sprawozdania laboratorium, projektu, itp. wg uznania prowadzącego pozycja inne Godziny samodzielnej pracy wg uznania prowadzącego suma nie może przekroczyć liczby godz. kontaktowych Przygotowanie własne studenta do wykładu Przygotowanie własne studenta do ćwiczeń Przygotowanie własne studenta do laboratorium (w tym przygotowanie sprawozdania) Przygotowanie własne studenta do projektu (w tym przygotowanie sprawozdania) Przygotowanie własne studenta do seminarium

6 Przygotowanie własne studenta do egzaminu, kolokwium, sprawdzianu, itp. pozycja inne Uczestnictwo w sprawdzeniu wiadomości (egzamin, kolokwium, itp.) pozycja inne