2ο εξάμηνο


Μάθημα: Ηλεκτρικά Κυκλώματα Ι



Κωδικός Μαθήματος: ΜΚ18
Επίπεδο Μαθήματος: Προπτυχιακό
Είδος Μαθήματος: Υποχρεωτικό
Εξάμηνο: 2
Κατεύθυνση: Μάθημα κορμού
Ομάδα: Υποχρεωτικό κατεύθυνσης
Διδακτικές Μονάδες: 5
Ώρες διδασκαλίας: 5
Ιστοσελίδα: https://ece.uowm.gr/courses.php?view_course=4&lan=en
Γλώσσα διδασκαλίας:Ελληνική
Περιεχόμενο:
  1. Ηλεκτρικά μεγέθη και στοιχεία κυκλωμάτων: Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI), τάση και ρεύμα,   ισχύς και ενέργεια, πηγές τάσης και ρεύματος, ηλεκτρική αντίσταση (νόμος του Ohm), νόμοι του Kirchhoff, ανάλυση κυκλώματος που περιέχει εξαρτημένες πηγές.
  2. Απλά ωμικά στοιχεία: Αντιστάσεις εν σειρά και παράλληλα, κυκλώματα διαιρέτη τάσης και διαιρέτη,  μέτρηση τάσης και ρεύματος, μέτρηση αντίστασης – η γέφυρα Wheatstone, ισοδυναμία κυκλωμάτων τριγώνου και αστέρα (Π-σε-Τ) 
  3. Τεχνικές ανάλυσης κυκλωμάτων: Μέθοδος τάσεων κόμβων με ανεξάρτητες ή/και εξαρτημένες πηγές  και ειδικές περιπτώσεις, η μέθοδος των ρευμάτων βρόχων με ανεξάρτητες ή/και εξαρτημένες πηγές  και ειδικές περιπτώσεις, η μέθοδος, σύγκριση των δύο μεθόδων.
  4. Αυτεπαγωγή, χωρητικότητα: Συνδυασμοί σε σειρά και παράλληλα επαγωγών και χωρητικοτήτων, αμοιβαία επαγωγή.
  5. Κυκλώματα πρώτης τάξης RL και RC: Φυσική και βηματική απόκριση, η γενική λύση για βηματικές και φυσικές αποκρίσεις, διαδοχικοί διακόπτες.
  6. Φυσικές και βηματικές αποκρίσεις κυκλωμάτων RLC: Φυσική απόκριση παράλληλου RLC κυκλώματος, μορφές απόκρισης, ύπο-, κανονική και υπερ-απόσβεση, βηματική απόκριση παράλληλου RLC κυκλώματος, φυσική και βηματική απόκριση εν σειρά RLC κυκλώματος. 
  7. Ανάλυση κυκλώματος στην ημιτονοειδή μόνιμη κατάσταση (ΗΜΚ): Ημιτονοειδής πηγή  και απόκριση, phasor, παθητικά στοιχεία κυκλώματος στο πεδίο της συχνότητας, οι νόμοι του Kirchhoff στο πεδίο της συχνότητας, απλοποιήσεις συνδέσεων σε σειρά, παράλληλα και τριγώνου – αστέρα, μετασχηματισμοί πηγών και ισοδύναμα κυκλώματα  Thévenin και Norton, οι μέθοδοι των τάσεων κόμβων και ρευμάτων βρόχων στην ΗΜΚ, ο ιδανικός μετασχηματιστής, διαγράμματα phasors.
Αναμενόμενα μαθησιακά αποτελέσματα:

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής / τρια θα είναι σε θέση:

  • να κατανοεί, χρησιμοποιεί και μετατρέπει SI και εμπειρικές μονάδες σε ηλεκτρικά κυκλώματα,
  • να υπολογίζει την ισχύ για κάθε στοιχείο ενός απλού κυκλώματος,
  • να αναγνωρίζει συνδέσεις αντιστάσεων σε σειρά και παράλληλα και να υπολογίζει την ολική αντίσταση,
  • να χρησιμοποιεί διαιρέτη τάσης και διαιρέτη ρεύματος για να λύνει απλά κυκλώματα,
  • να αναλύει μια γέφυρα Wheatstone και να τη χρησιμοποιεί για τη μέτρηση μιας άγνωστης αντίστασης,
  • να χρησιμοποιεί μετασχηματισμούς Δ - Y για να λύνει απλά κυκλώματα,
  • να χρησιμοποιεί τη μέθοδο των τάσεων κόμβων και τη μέθοδο των ρευμάτων βρόχων για να λύνει ένα κύκλωμα,
  • να κρίνει ποιά μέθοδος είναι προτιμητέα για ένα συγκεκριμένο κύκλωμανα,
  • να κατανοεί το μετασχηματισμό πηγών και να μπορεί να τον χρησιμοποιεί για τη λύση ενός κυκλώματος,
  • να κατανοεί την έννοια και να μπορεί να υπολογίζει τα ισοδύναμα Thevenin και Norton ενός σύνθετου κυκλώματος,
  • να κατανοεί και να εκτιμά την τιμή φορτίου που ικανοποιεί τη συνθήκη για μέγιστη μεταφορά ισχύος,
  • να γνωρίζει και να μπορεί να χρησιμοποιεί τις εξισώσεις για την τάση, το ρεύμα, την ισχύ και την ενέργια σε ένα επαγωγικό πηνίο ή έναν πυκνωτή καθώς και σε παράλληλους ή σειριακούς συνδιασμούς τους,
  • να κατανοεί την έννοια της αμοιβαίας επαγωγής και να μπορεί να χρησιμοποιεί τη σύμβαση των σημείων (dot convention) για να διατυπώνει τις εξισώσεις ρευμάτων βρόχων για ένα κύκλωμα που περιλαμβάνει μαγνητικά συζευγμένα πηνία,
  • να υπολογίζει την μεταβατική απόκριση κυκλωμάτων RL και RC καθώς και την απόκρισή τους σε βηματική διέγερση,
  • να μπορεί να αναλύει ένα κύκλωμα με διαδοχική διακοπτική λειτουργία,
  • να υπολογίζει την μεταβατική απόκριση και την απόκρισή τους σε βηματική διέγερση παράλληλων και σειριακών κυκλωμάτων RLC,
  • να κατανοεί την έννοια του phasor και να μπορεί να μπορεί να τη χρησιμοποιεί για να μετασχηματίζει ένα κύκλωμα με ημιτονοειδή πηγή στο πεδίο της συχνότητας,
  • να μπορεί να χρησιμοποιεί όλες τις τεχνικές ανάλυσης κυκλωμάτων (νόμους Kirchhoff, σειριακές, παράλληλες και Δ - Υ απλοποιήσεις, διαιρέτες τάσης και ρεύματος, ισοδύναμα Thevenin και Norton, μεθόδους τάσεων κόμβων και ρευμάτων βρόχων) για να λύνει ένα κύκλωμα στο πεδίο της συχνότητας, 
  • να μπορεί να αναλύει κυκλώματα που περιλαμβάνουν μετασχηματιστές χρησιμοποιώντας μεθόδους phasors.
Προαπαιτούμενα:

Κανένα

Μέθοδοι Διδασκαλίας:

Διαλέξεις θεωρίας (2 ώρες/εβδ)

Φροντιστηριακές ασκήσεις (1 ώρες/εβδ)

Εργαστηριακές ασκήσεις (2 ώρες/εβδ)

Σχεδίαση και προσομοίσωση κυκλωμάτων στο Multisim και/ή PSpice

Αξιολόγηση:

Τρεις εξετάσεις προόδου (40%), τελική γραπτή εξέταση (60%)

Βιβλιογραφία:
  1. Nilsson/Riedel “ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ” 9η Έκδοση, Διαθέτης (Εκδότης): ΓΡΗΓΟΡΙΟΣ ΧΡΥΣΟΣΤΟΜΟΥ ΦΟΥΝΤΑΣ, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 50657746
  2. Παπαδόπουλος Κ. “Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων” 2η Έκδοση, Διαθέτης (Εκδότης): ΤΣΟΤΡΑΣ ΑΝ ΑΘΑΝΑΣΙΟΣ, Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 68374128
  3. Alexander C., Sadiku M. “Ηλεκτρικά Κυκλώματα” 4η Έκδοση, Διαθέτης (Εκδότης): ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 18548946
Διδάσκων: Πουλάκης Νικόλαος