Scurta prezentare a disciplinei Bazele electrotehnicii:
Electromagnetism:
marimile locale/globale. Legi: flux electric/magnetic, inductia electromagnetica, circuitul
magnetic, de material: E-D, B-H, J-E si de transfer: a energiei si a masei. Ecuatiile lui Maxwell, regimurile
campului. Teoremele: conservarea sarcinii, a energiei electromagnetice, forte,
condensatoare-C, rezistoare-R, bobine-L. Circuite electrice:
fundamentare, topologie, Kirchhoff, puterea electrica. Elemente ideale:
dipolare/multipolare, liniare/neliniare, rezistive/reactive, pasive/active si
reciproce/nereciproce. Ecuatii si variabile de stare. Similitudini,
reprezentarea in complex si operationala - prin transformata Laplace. Functii
de circuit: impedante, admitante. Echivalente: serie, paralel, Y, Δ, poligon,
pt. surse, bobine cuplate. Forme matriceale, Tellegen, analiza sistematica a
circuitelor: tehnici nodale si de bucle. Teoremele liniaritatii, superpozitiei,
pasivitatii, reciprocitatii. Thevenin, Norton.
1.
DATE DE
IDENTIFICARE
Titlul Disciplinei: BAZELE ELECTROTEHNICII
Titular de
disciplină: Prof. dr. ing. Daniel IOAN
Tipul: pregatire generala
Numar ore curs: 3 ore
Numar ore aplicatii: 2 ore
Număr total ore pregatire
individuală pentru studenţi:52
Numarul de puncte de credit: 5 p.c.
Semestrul: 2
Pachetul: aria curiculara comuna
Preconditii: parcurgerea si/sau
promovarea urmatoarelor discipline:
Algebrǎ, Analizǎ matematicǎ, Matematici speciale, Fizica,
Structuri de Date si Algoritmi
2.
OBIECTIVELE DISCIPLINEI
-
pentru curs:
· Însuşirea
conceptelor (mărimi, legi, teoreme) necesare înţelegerii fenomenelor
electromagnetice, semnifictia fizica, reprezentarea matematica şi principalele
aplicaţii tehnice ale acestora, atat in elctro-energetica cat si in
control/informatica;
· Însusirea
conceptelor necesare analizei circuitelor electrice aferente sistemelor electrice si electronice.
Modelarea cu elemente ideale.
· Însusirea
terminologiei ingineresti standard, notatii si simboluri, din domeniul
circuitelor electrice şi electronice şi electromagnetism tehnic.
-
pentru aplicatii:
· Însusirea
metodelor de analiza a circuitelor electrice (cu parametri concentrați), in
diverse regimuri de funcţionare.
· Însuşirea
şi experimentarea simulării pe calculator a circuitelor electrice în diverse
regimuri de funcţionare. Înţelegerea metodelor de verificare si interpretare a
rezultatelor obtinute prin simulare.
· Rezolvarea
unor probleme simple de câmp electromagnetic
3.
COMPETENTE
SPECIFICE (din spectrul de competente al programului de studii)
· Analiza
circuitelor electrice in regim staionar, de c.a. si in regim tranzitoriu.
· Utilizarea
instrumentelor software dedicate analizei circuitelor electrice.
· Cunoaşterea
si intelegerea principalelor fenomene electromagnetice si a modului cum
se reprezinta ele in limbaj matematic si informatic. Intelegerea legaturii
intre teorie, practica si folosirea calculatorului in ingineria electrica
· Abilitatea
de a gandi si comunica precis, profesional si eficient.
4. CONTINUTUL TEMATIC
(SYLABUS) ( 1 pagină )
a. Curs:
Capitolul
|
Continutul
|
Ore
|
Ind
|
Marimile elctromagne-tismului
|
·
Mărimile locale a le campului si corpurilor.
·
Marimile globale ale campului si corpurilor.
|
3
|
1
|
Legile elctromagne-tismului
macroscopic
|
·
Legile generale ale electromagnetismului macroscopic:
legea fluxului electric/magentic, a inductiei electromagentice, a circuitului
magnetic.
·
Legile de material: E-D, B-H, J-E.
·
Legile de transfer: a energiei si a masei in procesul
de conductie. Aplicaţii.
·
Ecuatiile lui Maxwell, regimurile campului
electromagnetic. Fenomene
si efecte fundamentale.
|
9
|
10
|
Teoremele fundamentale ale
campului electromag-netic
|
·
Teoremele fundamentale ale electromagnetismului
macroscopic: conservarea sarcinii, a energiei electromagnetice, a fortele
generalizate.
·
Condensatoare -C, Rezistoare-R, Inductoare-L,
·
Fundamentarea teoriei circuitelor electrice.
|
9
|
10
|
Teoria circuite electrice. Elemente ideale
|
· Marimi primitive si derivate
in teoria circuitelor electrice.
· Axiomele teoriei:
relatiile lui Kirchhoff, Puterea transferata pe la borne. Ecuatii
constitutive si clasificarea elementelor ideale.
· Elemente ideale
dipolare liniare:R, L, C.
· Elemente ideale
dipolare neliniare Dioda, DP.
· Elemente multipolare
rezistive liniare, surse com., AO, AOP.
· Elemente multipolare
reactive liniare: bobine cuplate, elemente nereciproce, sisteme si circuite,
ecuatii de stare.
· Elemente multipolare
rezistive neliniare. AON, tr., ANN.
· Elemente multipolare
reactive neliniare, ANN dinamic.
|
6
|
12
|
Similitudini si
echivalente in circuitele electrice
|
Semnale
si functii de circuit (operatori de impedanta, admitanta, hibrizi).
· Circuite liniare in regim armonic,
reprezentarea in complex, Puteri in c.a. Similitudinea d.c. – a.c.
· Reprezentarea operationala a circuitelor
liniare, similitudinea a.c.-tr.
· Teoreme de echivalenta pentru surse
· Teoreme de echivalenta serie, paralel,
mixt
· Teorem de echivalenta stea, triunghi,
poligon
· Teoreme de echivalenta pentru bobine cuplate
Aplicatii: circuite simple
de ord. 1 si 2, circuite trifazate, cuadripoli, filtre (opt.)
|
9
|
12
|
Teoremele
fundamentale ale crcuitelor electrice.
|
·
Forma matriceala a relatiilor lui Kirchhoff
·
Teorema lui Tellegen, bilantul puterilor.
·
Analiza sistematica a circuitor electrice: formularea
corecta si rezolvare prin tehnici nodale sau de bucle.
·
Teoremele liniaritatii, superpozitiei, pasivitatii,
reciprocitatii
·
Aplicatii: Thevenin, Norton pentru circuite dipolare si
multipolare. Variabile si ecuatii de
stare (opt.). Metode numerice pentru analiza circuitelor (opt.).
|
6
|
9
|
|
Total:
|
42
|
52
|
b. Aplicaţii:
Capitolul
|
Continutul
|
Nr. Ore
|
Ind.
|
Campul
electromagnetic
|
Probleme simple de câmp electrostatic. Calculul
capacităţilor unor structuri simple. Probleme simple de camp magnetic
stationar.
|
4
|
4
|
Circuite electrice
|
Graful
circuitelor, arbori, bucle fundamentale. Relatiile lui Kirchhoff. Tellegen.
Bilantul puterilor. Generarea problemelor de c.c.
|
2
|
2
|
Circuite rezistive (c.c.)
|
Rezolvarea prin
diferite metode, calculul puterilor, determinarea generatoarelor echivalente,
rezolvarea circuitelor cu surse comandate
|
6
|
6
|
Circuite de c.a.
|
Calculul in
complex, rezolvarea prin diferite metode, calculul puterilor, generatoare
echivalente. Caracteristici de frecventa – Analiza cu SPICE
|
8
|
8
|
Circuite in
regim tranzitoriu
|
Calculul
operațional cu transformata Laplace. Analiza tranzitorie cu SPICE
|
8
|
8
|
|
TOTAL
|
28
|
28
|
5.
EVALUAREA
a)
Activitatile evaluate si ponderea fiecareia (conform
Regulamentului studiilor de licenţă) :
· Seminar +
laborator+ teme de casa: 30%
· Examen
parţial: 30%
· Verificare
finala: 40%
Competentele
(concepte si teorie) reprezinta 45% (cate 15 puncte pentru fiecare din cele
trei subiecte teoretice: doua la partial si unul la final) iar 45% abilitatile
de rezolvare de probleme si 10% simulare pe calculator.
b)
Cerintele minimale pentru promovare – 50 puncte din 100,
iar la fiecare subiect teoretic (lege, teorema):
·
enuntul corect;
·
figura relevanta;
·
formula matematica fara greseli (locala si globala, unde
este cazul);
·
semnificatia fizica;
·
consecinte importante, cazuri particulare;
·
definitii, daca este cazul;
·
unitati de masura.
Pentru note mai mari: demonstratiile, comentariile,
variante ale enuntului, formele pe suprafete de discontinuitate, consecinte
teoretice si aplicatii practice, aspecte matematice si informatice
(reprezentarea algoritmica), definitat unitatilor si a procedeelor de masura,
verificarea experimentala.
c)
Calculul notei finale – prin rotunjirea punctajului
final, conform Regulamentului studiilor de licenţă
6. REPERE METODOLOGICE (modul de prezentare, materiale,
etc.)
Seminarul şi laboratorul
se derulează combinând maniera clasică de rezolvare a problemelor la tablă cu
simulările pe calculator. Lucrările de laborator
sunt accesibile pe internet. Fiecare student lucreaza singur la
un calculator, orele de aplicații fiind programate pe subgrupe. Stundentii au
la dispozitie pe net o culegere de probleme [6].
O analiza
detaliata a metodoligei acestei discipline este disponibila la
Cursuri similare din diferite parti ale
lumii
• MIT(Anant Agarwal) EECS 6-002 Circuits and
electronics
•Stanford Univ. (G. Kovacs) EE113 Electronic Circuits
• Portland State Univ (J. McNames) ECE 221 –Electric
circuits
• McGill Canada. ECSE 200 Electric Circuits 1; ECSE
210Electric Circuits 2; ECSE 351
Electromagnetic Fields, Univ. Akron –301 Engineering
Electromagnetics
• Cornell Univ. ECE 2100 -Introduction to Circuits
for Electrical and Computer Engineers
• EE325 ELECTROMAGNETIC ENGINEERING
• EE411 CIRCUIT THEORY
• Southern Illinois University ECE 484 Computer Aided
Circuit Analysis
7.
BIBLIOGRAFIA
1.
D. Ioan, Bazele teoretice ale ingineriei electrice, 2000
2. D.
Ioan, Bazele electrotehnicii,
2012
Optional:
1. Dugdale, Essentials of Electromagnetism
(1993) - porneste axiomatic, de la legi (Maxwell)
2.
D. J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics, 3rd Ed (1999) - mai avansata,
dar porneste istoric
3. Nathan Ida, Engineering
Electromagnetism (2000), Springer – cu multe aplicatii
4. L. O Chua, C. A.
Desoer, E. S. Kuh, Linear and nonlinear circuits, Mc Graw-Hill 1987.
Referintele clasice in limba romana:
·
Timotin Al s.a. Lectii de bazele electrotehnicii, EDP 1962, 1964, Ed a II-a
in 1970
·
Preda M., Cristea P., Spinei F., Bazele electrotehnicii , EDP 1980
·
Mocanu C.I., Teoria campulul electromagnetic, EDP 1980
·
Mocanu C.I., Teoria circuitelor electrice, EDP 1979
·
Radulet R., Bazele electrotehncii, Probleme EDP 1963, ed a II-a 1981