Detail předmětu

Elektrotechnika 1

FEKT-BPC-EL1Ak. rok: 2023/2024

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

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav teoretické a experimentální elektrotechniky (UTEE)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia. V rozsahu použitého matematického aparátu by měl být student schopen:
- 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 „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy. 

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Celkové hodnocení předmětu max. 100 bodů. Z toho celkem 25 za písemné testy ve cvičeních, 5 bodů za test z laboratorních úloh a 70 bodů za závěrečnou písemnou zkoušku. Podmínkou udělení zápočtu je změření a zpracování zadaných laboratorních úloh a zisk minimálně 15 b. z testů. Podmínkou úspěšného ukončení předmětu je získání zápočtu a vykonání závěrečné zkoušky. Celkový dosažený počet bodů pro absolvování předmětu musí být minimálně 50.
Účast na laboratorní výuce je povinná. Řádně omluvenou zameškanou výuku lze po domluvě s vyučujícím nahradit, obvykle v zápočtovém týdnu.

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnutí základních znalostí z elektrotechniky a teorie obvodů potřebných jako širší vědní základ dalšího studia. Předmět připraví studenty pro studium v následujících kursech elektrotechnických specializací.
Po absolvování předmětu bude student umět:
- 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.

Základní literatura

BRANČÍK, L. Elektrotechnika 1. Elektrotechnika 1. Brno: FEKT VUT v Brně, 2004. s. 1 ( s.)ISBN: 80-214-2607- 1. (CS)
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

EGUL, O. Introduction to Electrical Circuit Analysis. Wiley, 2017.
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

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AMT bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BPC-TLI bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BPC-SEE bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BPC-MET bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BPC-IBE bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program BPC-EKT bakalářský 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-TECH , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Drexler, Ph.D.
doc. Ing. Miloslav Steinbauer, Ph.D.

Osnova

1. Elektrotechnika, základní pojmy a zákony
2. Školení pro získání elektrotechnické kvalifikace
3. Maxwellovy rovnice. Pasivní a aktivní obvodové prvky, modely, obvodové zákony
4. Analýza elektrických obvodů pomocí metod pro speciální případy: Postupné zjednodušování, transfigurace, metoda úměrných veličin, princip superpozice. Elektrická práce a výkon, výkonové přizpůsobení
5. Analýza elektrických obvodů pomocí univerzálních metod: Metoda Kirchhoffových rovnic, metoda smyčkových proudů (MSP)
6. Metoda uzlových napětí (MUN), dvojbrany, řízené zdroje
7. Modifikovaná metoda uzlových napětí (MMUN), metoda náhradního zdroje (Thèveninův a Nortonův teorém)
8. Nelineární prvky a obvody, aproximace charakteristik
9. Metody řešení nelineárních obvodů: grafické, analytické a numerické
10. Časově proměnné veličiny a jejich parametry, harmonická analýza
11. Magnetické obvody, základní parametry, základní zákony, řešení magnetických obvodů
12. Elektromagnety, magnetické obvody s permanentními magnety, transformátory 

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Mgr. Marek Šťastný
prof. Ing. Pavel Fiala, Ph.D.
Ing. Rastislav Motúz, Ph.D.
Mgr. Miloš Klíma, Ph.D.
Ing. Zoltán Szabó, Ph.D.
Ing. Karel Juřík
Bc. Benjamin Nimmerrichter

Osnova

1. Stanovení parametrů reálného zdroje
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

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Eliška Vlachová Hutová, Ph.D.
Ing. Rastislav Motúz, Ph.D.
Ing. Tomáš Kříž, Ph.D.
Ing. Zdeněk Roubal, Ph.D.
prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc.
Ing. Petr Raichl
doc. Ing. Miloslav Steinbauer, Ph.D.

Osnova

1. Opakování - matematika pro elektrotechniku
2. Školení z bezxpečnosti
3. Bezpečnost - přezkoušení §4
4 Základní zákony, metoda postupného zjednodušování
5. Metoda Kirchhoffových rovnic, metoda smyčkových proudů
6. Metoda uzlových napětí
7. Písemný test č. 1
8. Metoda razítek
9. Metoda náhradního zdroje
10. Nelineární obvody
11. Písemný test č. 2
12. Časově proměnné veličiny
13. Magnetické obvody 

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz