|
|
|||||||||||||||||
Opinto-opas 2012-2013
SMG-1100 Piirianalyysi I, 5 op
|
Vastuuhenkilö
Aki Korpela, Risto Mikkonen
Opetus
| Opetusmuoto | P1 | P2 | P3 | P4 | Kesä | Toteutuskerrat | Luentoajat ja -paikat |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Suoritusvaatimukset
Hyväksytysti suoritetut PC-työt ja tentti.
Osasuoritusten pitää liittyä samaan toteutuskertaan
Opetukseen ja oppimiseen liittyvät periaatteet ja lähtökohdat
-
Osaamistavoitteet
Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa selittää verkon passiivisten (vastus, kondensaattori ja käämi) ja aktiivisten (jännite- ja virtalähde) piirikomponenttien rakenteen ja niiden toimintaperiaatteet sekä pystyy kuvaamaan sähköisten perussuureiden taustalla olevat luonnonilmiöt. Hän osaa soveltaa ja kriittisesti verrata verkkolaskennassa käytettyjä yleisimpiä ratkaisumentelmiä sekä kykenee tulkitsemaan saatujen tulosten mielekkyyttä. Opiskelija kykenee hahmottamaan osoitinlaskennan ja piiriteorian välisen yhteyden sekä osaa kompleksilukulaskentaa hyväksikäyttäen ratkaista yksinkertaisia vaihtosähköpiirejä. Hän pystyy erottamaan ja selittämään vaihtosähkön eri tehosuureet ja osaa kertoa perusasiat passiivisista suodattimista, resonanssista sekä kytketyistä piireistä. Opintojakson aikana opiskelija oppii ratkaisemaan erityyppisiä kytkentöjä tietokoneella Matlabia hyväksikäyttäen.
Sisältö
| Sisältö | Ydinaines | Täydentävä tietämys | Erityistietämys |
| 1. | Sähköiset perussuureet: sähkövaraus, virta, sähkökenttä, potentiaali, jännite, energia ja teho. Suureiden fysikaalinen tausta ja niiden välinen yhteys. | Sähkötekniikan historiaa. | |
| 2. | Verkkojen rakenne: Passiivisten ja aktiivisten piirikomponenttien toiminta – jännitteen ja virran välinen yhteys. Verkkojen rakenne ja siihen liittyvä terminologia. | Lineaarisuuden käsite; yhteenlasku ja vakiolla kertominen. Käsitteen hyödyntäminen piiriteoriassa. | |
| 3. | Verkkojen ratkaisumenetelmät sekä Ohmin ja Kirchhoffin lait: Vastusten kytkennät, jännitteen ja virran jako. Kolmio-tähti–muunnos. Kerrostamismenetelmä. Silmukkavirta- ja solmupistemenetelmä. Theveninin ja Nortonin ekvivalentti. | Energialähteiden muunnokset. Ratkaisumenetelmän valinnan kriteerit. | |
| 4. | Vaihtosähköpiirien analyysi: Sinimuotoiset suureet, huippuarvo ja tehollisarvo. Yleistetty Ohmin laki. Osoitinlaskenta ja sen käyttö piirianalyysissä. Osoitinimpedanssi ja –admittanssi. | Hetkellisarvoihin pohjautuva analyysi. Laajennettu kompleksilukulaskenta. | Vaihtovirtageneraattorin pelkistetty rakenne. |
| 5. | Vaihtosähkön teho: Näennäisteho, pätöteho ja loisteho. Kompleksisen tehon hyödyntäminen. | Yltötehon käsite ja kuorman mitoittaminen. | |
| 6. | Passiiviset suodattimet: Alipäästö-, ylipäästö-, kaistanpäästö- ja kaistanestosuotimen toiminta ja käyttö. Resonanssin käsite ja merkitys piireissä. | Verkon siirtofuktion käsite yleisellä tasolla. Kaistanleveyden ja hyvyysluvun käsite. Verkon nelinapaesityksen muodostaminen. | |
| 7. | Kytketyt piirit: Keskinäisinduktanssin käsite ja merkitys sekä sen huomioiminen piiriä kuvaavissa yhtälöissä. Kytketyn piirin energia. | Lineaarinen ja ideaalinen muuntaja sekä muuntajan sijaiskytkentä. | Sähkön siirto ja jakelu. |
Opintojakson arvostelu
Kurssin arvosana määräytyy tentin perusteella. Suoritusvaatimuksena on lisäksi hyväksytysti tehdyt PC-työt. Jotta kurssi on mahdollista läpäistä, opiskelijan on hallittava Ohmin ja Kirchhoffin lait ja osoitinlaskennan alkeet. Edelleen ydinaineksen hallinnassa ei saa olla merkittäviä puutteita. Korkeammat arvosanat (4 ja 5) edellyttävät opiskelijalta vankkaa ymmärrystä piirien toiminnasta sekä kykyä ratkaista hieman vaativimpiakin kytkentöjä myös täydentävän tietämyksen aihealueilta. Aktiivisella osallistumisella (ennakko- ja laskuharjoitustehtävien suorittaminen) voi korottaa hyväksytysti suoritettua tenttiarvosanaa.
Arvosteluasteikko:
Opintojaksolla käytetään numeerista arviointiasteikkoa (1-5)
Osasuoritukset:
Oppimateriaali
| Tyyppi | Nimi | Tekijä | ISBN | URL | Painos,saatavuus... | Tenttimateriaali | Kieli |
| Kirja | Electric Circuits, 7th Edition, Prentice Hall, 2005, luvut 1-6, 9-11, 14-15, 18 | James Nilsson & Susan Riedel | Englanti |
Esitietoketju (Vaatii kirjautumisen POPiin)
Vastaavuudet
| Opintojakso | Vastaa opintojaksoa | Selite |
|
|
|
|
|
|
|
Tarkempia tietoja toteutuskerroittain
| Toteutus | Kuvaus | Opetusmuodot | Toteutustapa |
| Kesäkurssi 2013 |