Hlavní stránka

ZÁKLADY ELEKTROTECHNIKY I (ZE)

Studijní program "Vojenské technologie - elektrotechnické", pětiletý magisterský profesně zaměřený, prezenční forma

Vyučováno v 1. semestru, 28P+18NC+28LC, 3 kredity

Rozpis výuky

téma	hodin	přednášky (P)	numerická cvičení (NC)	laboratorní cvičení (LC)
1	2	Základní pojmy a veličiny.
2	2	Základní zákony.
3	2	Jednoduché odporové obvody.
3	2		Základní pojmy, veličiny a zákony.
4	2			Úvodní laboratorní cvičení - poučení o bezpečnosti práce a první pomoci, osazování DPS.
5	2			Elementární praxe.
5	2			Elementární praxe.
5	2			Elementární praxe.
5	2			Elementární praxe.
5	2			Elementární praxe.
5	2			Elementární praxe.
6	2	Odporové obvody.
7	2	Náhradní zdroj.
8	2		Postupné zjednodušování.
9	2	Měření stejnosměrných odporových obvodů.
10	2	Měření stejnosměrných odporových obvodů.
11	2	Řešení jednoduchých nelineárních obvodů.
11	2		Řešení odporových obvodů I.
11	2		Řešení odporových obvodů II.
12	2			LC1: Základní měření výchylkovými multimetry. Pokyny.
13	2	Algoritmické metody řešení odporových obvodů.
14	2	Algoritmické metody řešení odporových obvodů.
15	2		Řešení odporových obvodů III.
16	2			LC2: Základní odporové obvody I. Pokyny.
17	2			LC3: Základní odporové obvody II. Pokyny.
18	2	Elektrické pole, kondenzátor.
19	2	Magnetické pole, cívka.
20	2		Jednoduché nelineární obvody.
21	2			LC4: Základní odporové obvody III. Pokyny.
22	2			LC5: Nelineární obvody. Pokyny.
23	2	Magnetické obvody.
24	2	Elektromagnetické pole, Maxwellovy rovnice.
25	2		Algoritmické řešení odporových obvodů.
26	2			LC6: Elektromagnetismus.
27	2			Přezkoušení.
28	2		Elektrické pole, kondenzátor.
29	2		Magnetické pole, cívka, magnetické obvody.

Přehled látky

1	Definice a jednotky základních elektrických veličin: náboj, proud, napětí, práce, výkon, odpor, vodivost. Zdroje a spotřebiče, orientace čítacích šipek napětí a proudu.
2	Ideální neřízené zdroje napětí a proudů a jejich základní vlastnosti, měření napětí a proudu.
3	Lineární rezistor a jeho ampérvoltová charakteristika, Ohmův zákon, výkon a energie na rezistoru, proměnný rezistor. Nelineární rezistor, statický a dynamický odpor.
4	I. a II. Kirchhoffův zákon a jejich použití, pojmy uzel a uzavřená smyčka.
5	Princip ekvivalence a jeho aplikace při řešení obvodů. Sériově a paralelně řazené rezistory. Transfigurace. Ekvivalence napěťových a proudových zdrojů.
6	Základní lineární odporové obvody, nezatížení a zatížené napěťové děliče, děliče proudu. Théveninova a Nortonova věta a jejich použití.
7	Reálný zdroj elektrické energie a jeho modelování, napětí naprázdno a proud nakrátko, vnitřní odpor, zatěžovací charakteristika.
8	Princip superpozice, jeho platnost a jeho využití při řešení obvodů s více zdroji.
9	Přenos výkonu ze zdroje do spotřebiče. Podmínka výkonového přizpůsobení, velikost maximálního přeneseného výkonu, účinnost při výkonovém přizpůsobení, podmínka maximální účinnosti.
10	Základní pojmy topologické analýzy obvodu: uzel, stupeň uzlu, nezávislé uzly, větev, smyčka, nezávislé smyčky.
11	Algoritmické metody analýzy lineárních obvodů: metoda smyčkových proudů a metoda uzlových napětí. Algoritmické sestavení maticové formy soustavy lineárních rovnic, popisujících obvod. Využití počítače při řešení soustavy rovnic.
12	Nelineární odporové obvody. Zjednodušování sérioparalelních kombinací. Metoda zatěžovací přímky. Platnost principu superpozice a Kirchoffových zákonů.
13	Měření základních veličin ve stejnosměrných obvodech. Princip měření napětí a proudu, voltmetr a ampérmetr. Měření odporu. Analogové (výchylkové) a digitální měřicí přístroje. Vícerozsahové měřicí přístroje. Vliv měřidel na měřené veličiny, základní chyby měření.
14	Elektrické pole. Silové působení mezi elektrickými náboji, Coulombův zákon. Elektrické pole kolem bodového náboje. Definice intenzity elektrického pole ze silových účinků. Elektrická indukce a elektrický indukční tok. Siločáry elektrického pole.
15	Elektrické napětí a elektrický potenciál – definice a jednotky, fyzikální význam čítací šipky napětí.
16	Elektrické pole v dielektriku. Polarizace dielektrika. Vztah mezi intenzitou a indukcí. Průraz dielektrika, elektrická pevnost vzduchu. Relativní perimitivita.
17	Kapacitor a kondenzátor. Definice kapacity pomocí napětí a náboje. Výpočet kapacity rovinného kondenzátoru. Prvkové rovnice kapacitoru (vztah mezi napětím a proudem). Výpočet energie akumulované v kapacitoru. Sériové a paralelní spojení řazení kapacitorů.
18	Magnetické pole. Příčiny magnetických jevů. Siločáry v okolí permanentního magnetu a vodiče, protékaného elektrickým proudem. Ampérův zákon celkového proudu. Intenzita magnetického pole a magnetická indukce. Lorenzova síla působící na pohybující se elektrický náboj v magnetickém poli.
19	Magnetické pole cívky. Magnetický indukční tok. Magnetické napětí a magnetomotorické napětí. Magnetický odpor a magnetická vodivost prostředí. Hopkinsonův zákon.
20	Magnetické pole v materiálu. Para-, dia- a feromagnetismus. Vztahy mezi intenzitou a indukcí. Relativní permeabilita. Nelineární a hysterezní jevy. Magneticky měkké a tvrdé materiály a jejich typické aplikace.
21	Induktor a cívka. Faradayův indukční zákon, elektromotorické napětí indukované v smyčce v magnetickém poli. Definice vlastní indukčnosti. Prvkové rovnice induktoru (vztah mezi napětím a proudem). Výpočet energie akumulované v induktoru. Sériové a paralelní spojení induktorů.
22	Analogie mezi zákonitostmi a veličinami elektrického a magnetického pole.
23	Maxwellovy rovnice, jejich význam a souvislost se základními zákony v elektrických obvodech.

Bodové hodnocení

1	Hodnocení na numerických cvičeních	max. 10 bodů
2	Půlsemestrální test	max. 15 bodů
3	Práce v laboratořích	max. 15 bodů
4	Zkouška - písemka	max. 40 bodů
5	Zkouška - ústní	max. 20 bodů
	Celkem	max. 100 bodů

Body se převedou na klasifikační stupeň A-F podle kódu ECTS.

Pravidla výuky v numerických a laboratorních cvičeních:

Numerická cvičení

Laboratorní cvičení

Literatura a studijní pomůcky

Biolek, D. a kol.: Úvod do elektrotechniky. Druhé vydání, S-13, 1997.

Smékal, Z., Veselý, L. Základy elektrotechniky. Sbírka příkladů. S-2064, 2000.

Bajer, J. Příklady-A. 2017.