Detail předmětu

Elektrotechnika 1

FEKT-BKC-EL1Ak. rok: 2023/2024

Předmět se věnuje základním pasivním i aktivním součástkám pro elektronické obvody. Popisuje principy, vlastnosti a aplikace reálných součástek a seznamuje s jejich základním portfoliem. V předmětu jsou uvedeny základní zapojení analogových obvodů s bipolárními i unipolárními tranzistory a s operačními zesilovači. U těchto zapojení jsou uváděny jejich parametry, vlastnosti i oblasti využití. Důraz je kladen na způsob výběru vhodných typů součástek. V předmětu jsou dále popisovány zásady konstrukce elektronických obvodů z hlediska problematiky jejich napájení, minimalizace parazitních jevů a chlazení jednotlivých součástek. Jsou popsány i základy konstruování obvodů, jako návrh DPS, problematika chlazení součástek, ochrana proti přepětí a přetížení.
Cvičení jsou zaměřena na procvičení praktických návrhů základních typů obvodů a výběru vhodných součástek. 

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc.

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 30 bodů za samostatné práce (5 prací po max. 6 bodech) a 70 bodů za závěrečnou písemnou zkoušku.
Podmínkou udělení zápočtu je odevzdání všech 5 samostatných prací a zisk minimálně 15 bodů ze 30 možných, dále pak aktivní účast v obou cvičeních. Podmínkou úspěšného ukončení předmětu je získání zápočtu a vykonání závěrečné zkoušky. Celkový dosažený počet bodů pro absolvování předmětu musí být minimálně 50.
Studenti, kteří mají předmět zapsaný podruhé, musí také vypracovat a odevzdat všechny zadané práce (neuznávají se). 
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 seznámit studenty s portfoliem základních elektronických součástek, s jejich vlastnostmi a použitím, dále se základními analogovými obvody s tranzistory a operačními zesilovači a s řešením napájení elektronických zařízení. Studenti se seznámí s praktickými zásadami konstrukce elektronických obvodů včetně způsobů odvodu tepla z výkonových součástek.
Po absolvování předmětu bude student:
- mít znalosti základního portfolia pasivních a aktivních součástek pro analogové elektronické obvody
- bude umět vybrat konkrétní vhodné typy součástek pro navrhovanou aplikaci podle katalogových údajů
- bude znát aplikační zásady pro různé obvodové prvky
- bude umět aplikovat typická obvodová zapojení s bipolárními i unipolárními tranzistory a s operačními zesilovači
- bude umět  navrhovat jednodušší elektronické analogové obvody včetně jejich napájecích zdrojů a verifikovat vlastnosti navrženého obvodu pomocí obvodového simulátoru
- bude schopen vyhledávat a eliminovat možné problémy v návrhu obvodů i desek plošných spojů. 

Základní literatura

BRANČÍK, L. Elektrotechnika 1. Elektrotechnika 1. Brno: FEKT VUT v Brně, 2004. s. 1 ( s.)ISBN: 80-214-2607- 1. (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)
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)
STEINBAUER, M.; KALÁB, P. Bezpečnost v elektrotechnice - pracovní sešit. Brno: CERM Brno, 2007. s. 1-41. (CS)

Doporučená literatura

VALSA, J., SEDLÁČEK, J.: Teoretická elektrotechnika I. Skriptum VUT v Brně, 1997. (CS)
MIKULEC, M., HAVLÍČEK, V.: Základy teorie elektrických obvodů. Skriptum ČVUT v Praze, 1997. (CS)

eLearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BKC-EKT bakalářský, 1. ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BKC-MET bakalářský, 1. ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BKC-SEE bakalářský, 1. ročník, zimní semestr, povinný
  • Program BKC-TLI bakalářský, 1. ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc.

Osnova

1. Elektrotechnika, základní pojmy a zákony
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

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc.

Osnova

1. Stanovení parametrů náhradního 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

prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc.

Osnova

1. Opakování – matematika v elektrotechnice
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

eLearning: aktuální otevřený kurz