Detail předmětu

Elektrotechnika pro audio inženýrství

FEKT-JELEAk. rok: 2018/2019

Seznámení s bezpečnostními předpisy nutnými pro laboratorní výuku. Základní zákony a veličiny v elektrických obvodech. Vlastnosti prvků elektrických obvodů. Výkonové poměry v elektrických obvodech. Metody analýzy lineárních obvodů ve stacionárním ustáleném stavu. Základy nelineárních prvků a obvodů. Magnetické obvody. Charakteristiky časově proměnných signálů. Harmonický ustálený stav v lineárních obvodech. Metody analýzy obvodů v harmonickém ustáleném stavu. Vlastnosti a použití základních pasivních lineárních obvodů 1. a 2. řádu. Klasická a operátorová metoda řešení přechodných dějů v lineárních obvodech. Přechodná a impulzová odezva obvodu.

Výsledky učení předmětu

Po absolvování předmětu (přednášek a počítačových cvičení) bude student schopen:
- vyjádřit matematickými vztahy souvislosti mezi obvodovými veličinami pro základní pasivní a aktivní obvodové prvky a definovat jejich modely;
- aplikovat metody analýzy lineárních obvodů ve stacionárním ustáleném stavu na zadaných příkladech - metodu postupného zjednodušování, metodu náhradního zdroje, metodu smyčkových proudů a metodu uzlových napětí;
- analyzovat vlastnosti obvodů s nelineárními prvky a na příkladu demonstrovat aproximaci charakteristiky nelineárního prvku;
- vyjmenovat základní veličiny a zákony magnetických obvodů a s jejich použitím vypočítat parametry zadaného magnetického obvodu;
- vypočítat charakteristické parametry časově proměnných signálů a popsat princip a význam harmonické analýzy signálů
- definovat fázory veličin v obvodech v harmonickém ustáleném stavu a definovat imitance základních obvodových prvků;
- aplikovat symbolickou metodu řešení na zadané příklady analýzy lineárních obvodů v harmonickém ustáleném stavu;
- popsat vlastnosti a chování základních pasivních lineárních obvodů 1. a 2. řádu a vypočítat jejich charakteristické parametry;
- zvolit postup řešení přechodných dějů v lineárních obvodech, aplikovat metodu Laplaceovy transformace k řešení přechodných dějů, interpretovat výsledky řešení.
- vypočítat přechodnou a impulsovou charakteristiku pasivního lineárního dvojbranu.

V rámci výuky předmětu proběhne přezkoušení ve smyslu §5 Vyhlášky 50/1978 Sb. po jehož úspěšném absolvování bude student schopen:
- popsat rozdělení elektrických zařízení a rozvodných sítí, vyjmenovat způsoby značení vodičů a svorek, definovat význam značek elektrických zařízení;
- vyjmenovat a definovat zásady bezpečnosti a ochrany zdraví při práci, vyjmenovat a definovat způsoby ochrany před úrazem elektrickým proudem;
- popsat zásady požární bezpečnosti při provozu elektrických zařízení.

V rámci laboratorních cvičení se student naučí:
- změřit základní obvodové veličiny jednoduchých a složených dvojpólů a vyjádřit z nich jejich imitance;
- změřit elektrické veličiny v obvodu v harmonickém ustáleném stavu a porovnat je s vypočtenými hodnotami;
- změřit elektrické veličiny v obvodu v harmonickém ustáleném stavu a interpretovat je pomocí fázorových diagramů;
- změřit elektrický výkon dodávaný zdrojem do zátěže a experimentovat s vlivem velikosti zátěže na míru výkonového přizpůsobení;
- změřit a graficky interpretovat kmitočtové charakteristiky pasivního integračního a derivačního článku a sériového a paralelního rezonančního obvodu;
- změřit časové průběhy přechodných dějů v pasivních lineárních obvodech a experimentovat s vlivem velikosti hodnot obvodových prvků na charakter přechodného děje;
- změřit spektra harmonických a neharmonických signálů a porovnat je s vypočtenými; demonstrovat vliv nelineárního obvodu na spektrum přenášeného signálu;
- analyzovat vlastnosti základních elektrických obvodů za pomoci počítačové simulace.

Prerekvizity

V rozsahu použitého matematického aparátu by měl být student schopen: - vyjádřit výsledek rozkladu lomené funkce na parciální zlomky a výsledek dělení polynomů; - 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; - popsat význam použití limity funkcí; - popsat základní vlastnosti komplexních čísel; - vypočítat derivaci, určitý a neurčitý integrál jednoduchých lineární funkcí jedné proměnné a základních goniometrických funkcí. Pro studium předmětu nejsou vyžadovány žádné další předchozí odborné znalosti.

Doporučená nebo povinná literatura

Elektrotechnika pro audioinženýrství - soubor prezentací z přednášek předmětu JELE (CS)
Elektrotechnika pro audioinženýrství - soubor prezentací z počítačových cvičení předmětu JELE (CS)
Sedláček, J.; Steinbauer, M.; Drexler, P. Elektrotechnika pro audioinženýrství, laboratorní cvičení. FEKT VUT v Brně, 2014. (CS)
Sedláček, J.; Steinbauer, M.; Drexler, P. Elektrotechnika pro audioinženýrství, laboratorní cvičení - pracovní sešit. FEKT VUT v Brně, 2014. (CS)
Brančík, L. Elektrotechnika 1 - přednášky. FEKT VUT v Brně, 2003. (CS)
Sedláček, J.; Valsa, J. Elektrotechnika 2. FEKT VUT v Brně. (CS)
Sedláček, J.; Steinbauer, M.; Elektrotechnika 1 - počítačová cvičení. FEKT VUT v Brně, 2013. (CS)
Murina, M.; Sedláček, J.; Steinbauer, M. Elektrotechnika 2 - sbírka příkladů FEKT VUT v Brně, 2009. (CS)
Irwin, J. D., Nelms, R. M. Basic Engineering Circuit Analysis, John Wiley & Sons, 2010 (EN)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

Celkové hodnocení předmětu max. 100 bodů. Z toho 25 bodů 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 získání minimálně 15 bodů ze 30 možných. Podmínkou úspěšného ukončení předmětu je získání zápočtu a vykonání závěrečné zkoušky. Celkový dosažený počet bodů pro absolvování předmětu musí být minimálně 50.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Základní pojmy elektrotechniky, pasivní a aktivní obvodové prvky, obvodové zákony, modely.
2. Postupné zjednodušování, metoda náhradního zdroje (Théveninův a Nortonův teorém), výkonové přizpůsobení.
3. Metoda smyčkových proudů a uzlových napětí, dvojbrany, řízené zdroje, metoda razítek.
4. Nelineární prvky a obvody, aproximace charakteristik.
5. Obvody s permanentními magnety a elektromagnety, základní parametry, základní zákony, základy řešení magnetických obvodů, transformátory.
6. Časově proměnné veličiny a jejich parametry, harmonická analýza.
7. Harmonické veličiny v elektrických obvodech, fázory, imitance. Symbolická metoda analýzy lineárních obvodů a výkon v harmonickém ustáleném stavu (HUS). Metody řešení obvodů v HUS.
8. Vlastnosti základních pasivních lineárních obvodů 1. řádu.
9. Vlastnosti základních pasivních lineárních obvodů 2. řádu
10. Řešení přechodných dějů klasickou a operátorovou metodou.
11. Řešení přechodných dějů s nenulovými počátečními podmínkami, přechodná a impulsová odezva lineárního obvodu.
12. Bezpečnost v elektrotechnice.
13. Opakování látky, příprava na zkoušku.
V posledním týdny výuky proběhne přezkoušení ve smyslu § 5 Vyhlášky 50/1978 Sb. na kvalifikaci "pracovník znalý".

Cíl

Prokazatelné poučení studentů z bezpečnostních předpisů nutných pro laboratorní výuku a přezkoušení dle vyhlášky č. 50/1978 Sb.
Poskytnutí základních znalostí z elektrotechniky a teorie obvodů potřebných jako prerekvizity dalších odborných předmětů studijního oboru. V numerických cvičeních prohloubit a upevnit teoretické znalosti, v laboratorních cvičeních prakticky ověřit některé teoretické poznatky.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program AUDIO-J bakalářský

    obor J-AUD , 1. ročník, letní semestr, 7 kreditů, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, 7 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

19 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

20 hod., povinná

Vyučující / Lektor