DEE-10100 Piiriteoria, 5 op
Circuit Theory
Lisätiedot
Opintojakso lisää opintojaksoon DEE-11000 Piirianalyysi soveltuvin osin opintojakson DEE-11100 Lineaariset järjestelmät aineistoa
Vastuuhenkilö
Risto Mikkonen
Opetus
| Toteutuskerta | Periodi | Vastuuhenkilö | Suoritusvaatimukset |
| DEE-10100 2018-01 | 3 - 4 |
Risto Mikkonen |
Tentti tai välikokeet (2 kpl) |
Osaamistavoitteet
Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa selittää verkon passiivisten ja aktiivisten piirikomponenttien rakenteen ja niiden toimintaperiaatteet sekä pystyy kuvaamaan sähköisten perussuureiden taustalla olevat luonnonilmiöt. Hän osaa soveltaa ja kriittisesti verrata piirianalyysissä käytettyjä ratkaisumenetelmiä sekä kykenee tulkitsemaan saatujen tulosten mielekkyyttä. Opiskelija kykenee hahmottanmaan osoitinlaskennan ja piiriteorian välisen yhteyden sekä osaa kompleksilukulaskentaa hyväksikäyttäen ratkaista yksinkertaisia vaihtosähköpiirejä. Hän pystyy selittämään vaihtosähkön eri tehosuureet ja osaa kertoa perusasiat kytketyistä piireistä. Opiskelija osaa selittää verkkoihin ja yleisesti järjestelmiin liittyvät peruskäsitteet, sekä hallitsee perustietämyksen verkkoja kuvaavien lineaaristen differentiaaliyhtälöiden ratkaisemisesta sekä aika- että muunnostasossa. Hän pystyy käyttämään systeemiteorian abstrakteja käsitteitä verkkojen ratkaisemisen yhteydessä sekä osaa selittää Fourier-analyysin lähtökohdan ja kykenee sen avulla ratkaisemaan yksinkertaisia piirejä.
Sisältö
| Sisältö | Ydinsisältö | Täydentävä tietämys | Erityistietämys |
| 1. | Sähköiset perussuureet ja verkkojen rakenne: Sähkövaraus, virta, sähkökenttä, potentiaali, jännite, energia ja teho.Ssuureiden fysikaalinen tausta ja niiden välinen yhteys. Passiivisten ja aktiivisten piirikomponenttien toiminta. Verkkojen rakenne ja siihen liittyvä terminologia. | Sähkötekniikan historiaa. | |
| 2. | Verkkojen ratkaisumenetelmät sekä Ohmin ja Kirchhoffin lait: Vastusten kytkennät, jännitteen ja virran jako. Kolmio-tähti -muunnos. Kerrostamismenetelmä. Silmukkavirta- ja solmupistemenetelmä. Theveninin ja Nortonin ekvivalentti. | Systeemi- / verkkoteorian peruskäsitteet. Lineaarisuus ja aikainvarianttisuus ja näiden merkiytys piirianalyysissä. | |
| 3. | Vaihtosähköpiirien analyysi: Sinimuotoiset suureet, huippuarvo ja tehollisarvo. Yleistetty Ohmin laki. Osoitinimpedanssi ja -admittanssi. Osoitinlaskenta ja sen käyttö piirianalyysissä. | Hetkellisarvoihin pohjautuva laskenta. | Vaihtovirtageneraattorin pelkistetty rakenne. |
| 4. | Vaihtosähkön teho: Näennäis-, pätö- ja loisteho. Kompleksisen tehon käsite ja hyödyntäminen piirilaskennassa. | Yltötehon käsite ja kuorman mitoittaminen. | |
| 5. | Kytketyt piirit: Keskinäisinduktanssin käsite ja merkitys sekä sen huomioiminen piiriä kuvaavissa yhtälöissä. Kytketyn piirin energia. | Lineaarinen ja ideaalinen muuntaja sekä muuntajan sijaiskytkennät. | |
| 6. | Kytkentäilmiöt ja suureiden aikariippuvuus: Piiriä kuvaavien lineaaristen, vakiokertoimisten differentiaaliyhtälöiden muodostaminen ja ratkaisu sekä aika- että muunnostasossa. Verkon impulssivasteen hyödyntäminen. Tilaesityksen muodostaminnen. | Verkkojen stabiilisuustarkastelut. laplace-muunnoksen matemaattisia ominaisuuksia. | Linearisoinnin alkeet. |
| 7. | Fourier-analyysi: Jaksollisten funktioiden käsite. Fourier-sarjan muodostaminen ja sen käyttö piirianalyysissä. | Fourier-sarjan eri esitysmuodot. |
Ohjeita opiskelijalle osaamisen tasojen saavuttamiseksi
Kurssin arvosana määräytyy tentin tai kahden välikokeen perusteella. Jotta kurssi on mahdollista läpäistä (välttävä, arvosana 1), opiskelijan on hallittava Ohmin ja Kirchoffin lait sekä sinimuotoisten vaihtosähköpiirien ratkaisun alkeet. Arvosana 3 (hyvä) edellyttää, osoitinlaskennan sujuvan hallitsemisen, sekä piiriä kuvaavien lineaaristen vakiokertoimisten differentiaaliyhtälöiden ratkaisemisen niin aika- kuin muunnostasossa. Edelleen ydinaineksen hallinnassa ei saa olla merkittäviä puutteita. Arvosana 5 (erinomainen) edellyttää opiskelijalta vankkaa ymmärrystä piirien toiminnasta sekä kykyä ratkaista vaativia kytkentöjä systeemiteorian abstrakteja käsitteitä hyödyntäen myös täydentävän tietämyksen aihealueilta. Aktiivisella osallistumisella (ennakko- ja harjoitustehtävien suorittaminen) voi korottaa hyväksytysti suoritettua kurssiarvosanaa.
Arvosteluasteikko:
Arvosteluasteikko on numeerinen (0-5)
Osasuoritukset:
Oppimateriaali
| Tyyppi | Nimi | Tekijä | ISBN | URL | Lisätiedot | Tenttimateriaali |
| Kirja | Electric Circiut 7th edition | Nilsson & Riedel | Ei | |||
| Kirja | Signals and Linear Systems | Gabel & Roberts | Ei | |||
| Opintomoniste | Piirianalyysi ja Lineaariset järjestelmät | Kyllä |
Esitietovaatimukset
| Opintojakso | P/S | Selite |
| ELT-10002 Signaalit ja mittaaminen | Suositeltava |
Vastaavuudet
Opintojakso ei vastaan mitään toista opintojaksoa