Detail předmětu

Elektrotechnika 1

FEKT-BPC-EL1Ak. rok: 2024/2025

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-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

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

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

Osnova

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

Laboratorní cvičení

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Fiala, Ph.D.
Ing. Šimon Prokop
Mgr. Miloš Klíma, Ph.D.
Ing. Rastislav Motúz, Ph.D.
Ing. Martin Čáp, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do laboratorních cvičení, přezkoušení z bezpečnosti v elektrotechnice 2. Stanovení parametrů reálného zdroje 3. Kirchhoffovy zákony a metoda úměrných veličin 4. Metoda náhradního zdroje 5. Metoda uzlových napětí 6. Princip superpozice 7. Přenos výkonu 8. Magnetické pole ve vzduchové mezeře 9. Vlastnosti lineárních a nelineárních obvodových prvků

Cvičení odborného základu

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc.
Ing. Martin Čáp, Ph.D.
Ing. Eliška Vlachová Hutová, Ph.D.
Ing. Tomáš Kříž, Ph.D.

Osnova

1. Opakování - matematika pro elektrotechniku 2. Základní zákony, metoda postupného zjednodušování, metoda Kirchhoffových rovnic, metoda smyčkových proudů 3. Písemný test č. 1, metoda uzlových napětí 4. Metoda uzlových napětí – obvody s řízenými zdroji, metoda náhradního zdroje 5. Písemný test č. 2, nelineární obvody 6. Časově proměnné veličiny, magnetické obvody

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz