Detail předmětu
Elektrotechnika 1
FEKT-BPC-EL1Ak. rok: 2021/2022
Předmět se věnuje základům elektrotechniky a zejména teorii elektrických obvodů. V úvodu předmětu jsou probírány univerzální i speciální metody analýzy lineárních obvodů ve stacionárním ustáleném stavu. V další části se studenti seznámí s popisem a klasifikací časově proměnných veličin. Následuje úvod to teorie analýzy nelineárních obvodů pomocí grafických i numerických metod. Další část předmětu se věnuje magnetickým obvodům, jejich popisu a základním metodám řešení, včetně obvodů s permanentními magnety. Důležitou součástí předmětů jsou laboratorní cvičení a výpočetní cvičení, ve kterých se studenti procvičí v aplikaci získaných teoretických poznatků.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
- popsat vlastnosti prvků elektrických obvodů a jejich modelů,
- aplikovat základní obvodové zákony při analýze elektrických obvodů,
- analyzovat lineární i nelineární nesetrvačné elektrické obvody,
- interpretovat veličiny v elektrických obvodech,
- interpretovat veličiny v magnetických obvodech,
- vypočítat charakteristické hodnoty časově proměnných průběhů napětí a proudů.
Prerekvizity
- úpravy matematických výrazů na úrovni sš matematiky;
- vysvětlit postup při vyšetření průběhu funkce pro nalezení extrémů;
- vypočítat řešení soustavy jednoduchých lineárních rovnic;
- aplikovat základní postupy maticového počtu;
- popsat průběhy základních goniometrických funkcí;
- vypočítat derivaci, určitý a neurčitý integrál jednoduchých lineární funkcí jedné proměnné a základních goniometrických funkcí.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka poučeného“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
Osnovy výuky
2. Maxwellovy rovnice, obvodové zákony.
3. Pasivní a aktivní obvodové prvky, modely.
4. Postupné zjednodušování, transfigurace, metoda úměrných veličin, princip superpozice, práce a výkon, výkonové přizpůsobení.
5. Metoda Kirchhoffových rovnic, metoda smyčkových proudů (MSP).
6. Metoda uzlových napětí (MUN), řízené zdroje, metoda razítek.
7. Modifikovaná metoda uzlových napětí (MMUN), metoda náhradního zdroje (Thèveninův a Nortonův teorém).
8. Časově proměnné veličiny a jejich parametry, harmonická analýza.
9. Nelineární prvky a obvody, aproximace charakteristik.
10. Metody řešení nelineárních obvodů: grafické, analytické a numerické.
11. Magnetické obvody, základní parametry, základní zákony, řešení magnetických obvodů.
12. Elektromagnety, magnetické obvody s permanentními magnety, transformátory.
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
KALÁB, P.; STEINBAUER, M.; VESELÝ, M. Bezpečnost v elektrotechnice. Brno: Ing. Zdeněk Novotný, CSc, Ondráčkova 105, 628 00 Brno, 2009. s. 1-68. ISBN: 978-80-214-3952- 8. (CS)
SEDLÁČEK, J.; STEINBAUER, M. Elektrotechnika 1 (BEL1) - pracovní sešit. Brno: akademické nakladatelství CERM, s.r.o. Brno, 2008. s. 1 ( s.)ISBN: 978-80-214-3707- 4. (CS)
SEDLÁČEK, J.; STEINBAUER, M.; MURINA, M. Elektrotechnika 1 (BEL1) - laboratorní a počítačová cvičení. Brno: Ing. Zdeněk Novotný, CSc., Ondráčkova 105, 628 00 Brno, 2008. s. 1 ( s.)ISBN: 978-80-214-3706- 7. (CS)
STEINBAUER, M.; KALÁB, P. Bezpečnost v elektrotechnice - pracovní sešit. Brno: CERM Brno, 2007. s. 1-41. (CS)
Doporučená literatura
JILES, D.Introduction to magnetism and magnetic materials. CRC press. 2015.
MIKULEC, M., HAVLÍČEK, V.: Základy teorie elektrických obvodů. Skriptum ČVUT v Praze, 1997. (CS)
NAGSARKAR, T. J., SUKHIJA, M. S. Basic Electrical Engineering. 2nd edition. Oxford University Press, 2011.
VALSA, J., SEDLÁČEK, J.: Teoretická elektrotechnika I. Skriptum VUT v Brně, 1997. (CS)
WALECKA, J. D. Introduction to Electricity and Magnetism. World Scientific, 2018. (CS)
Elearning
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program BPC-AMT bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný
- Program BPC-AUD bakalářský
specializace AUDB-TECH , 1 ročník, zimní semestr, povinný
- Program BPC-EKT bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný
- Program BPC-IBE bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program BPC-MET bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný
- Program BPC-SEE bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný
- Program BPC-TLI bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Maxwellovy rovnice, obvodové zákony
3. Pasivní a aktivní obvodové prvky, modely
4. Analýza elektrických obvodů pomocí metod pro speciální případy: Postupné zjednodušování, transfigurace, metoda úměrných veličin, princip superpozice, práce a výkon, výkonové přizpůsobení
5. Analýza elektrických obvodů pomocí univerzálních metod : Metoda Kirchhoffových rovnic, metoda smyčkových proudů (MSP)
6. Metoda uzlových napětí (MUN), modifikovaná metoda uzlových napětí (MMUN)
7. Metoda náhradního zdroje (Thèveninův a Nortonův teorém)
8. Časově proměnné veličiny a jejich parametry, harmonická analýza
9. Nelineární prvky a obvody, aproximace charakteristik
10. Metody řešení nelineárních obvodů: grafické, analytické a numerické
11. Magnetické obvody, základní parametry, základní zákony, řešení magnetických obvodů
12. Elektromagnety, magnetické obvody s permanentními magnety, transformátory
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Kirchhoffovy zákony a metoda úměrných veličin
3. Metoda náhradního zdroje
4. Metoda uzlových napětí (MUN)
5. Metoda smyčkových proudů (MSP)
6. Princip superpozice
7. Přenos výkonu
8. Magnetické pole ve vzduchové mezeře
9. Vlastnosti lineárních a nelineárních obvodových prvků
Cvičení s počítačovou podporou
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Úvod do bezpečnosti v elektrotechnice
3. Základní obvodové zákony, metoda postupného zjednodušování
4. Metoda Kirchhoffových rovnic, metoda smyčkových proudů
5. Metoda uzlových napětí
6. Úvod do počítačového řešení elektrických obvodů
7. Řízené zdroje v metodě uzlových napětí, metoda razítek
8. Metoda náhradního zdroje
9. Časově proměnné veličiny
10. Nelineární obvody a jejich analýza
11. Magnetické obvody
Elearning