TI1006 Úvod do elektrotechniky a měření

Pedagogická fakulta
jaro 2022
Rozsah
0/2/0. 8 h. konz./sem. (komb. stud.). 2 kr. Ukončení: z.
Vyučováno prezenčně.
Vyučující
doc. Ing. Jiří Hrbáček, Ph.D. (cvičící)
Garance
doc. Ing. Jiří Hrbáček, Ph.D.
Katedra technické a informační výchovy – Pedagogická fakulta
Kontaktní osoba: doc. Ing. Jiří Hrbáček, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Katedra technické a informační výchovy – Pedagogická fakulta
Rozvrh seminárních/paralelních skupin
TI1006/01: Po 12:00–13:50 učebna 29, J. Hrbáček
TI1006/02: Po 8:00–9:50 učebna 29
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Na konci tohoto kurzu bude student schopen: schopen vysvětlit a realizovat základníobvody z oblasti elektrotechniky, konkrétně z oblasti stejnosměrných obvodů, problematiky magnetického pole a rozvodu elektrické energie.
Výstupy z učení
Na konci tohoto kurzu bude student schopen: schopen vysvětlit a realizovat základníobvody z oblasti elektrotechniky, konkrétně z oblasti stejnosměrných obvodů, problematiky magnetického pole a rozvodu elektrické energie.
Osnova
  • Elektrické napětí a proud - Stejnosměrný a střídavý proud, Účinky elektrického proudu na lidský organizmus, základní neodkladná resuscitace pro laik Rezistor - Ohmův zákon Ztrátový výkon Žárovky, topné spirály apod. - Výkon Příkon, výkon a účinnost Zdroje napětí - Zatěžovací charakteristika, vnitřní odpor zdroje, výkon zdroje Závislost odporu na teplotě Závislost odporu na délce, průřezu a materiálu vodiče Žárovky a topné spirály trochu jinak Kirchhoffovy zákony Praktické rady 1 - jedno zapojení různá schémata, zanedbání odporu v paralelním a seriovém zapojení Řešení obvodů metodou uzlových napětí a smyčkových proudů Theveninův teorém a transfigurace Úvod do měření a zpracování výsledků měření - Souřadné systémy, zpracování výsledků měření do grafů, přesnost měření a korekční křivka Měření - vnitřní odpor měřícího přístroje, jeho měření, předřadník a bočník 1. Základní pojmy (fyzikální veličiny a jednotky – mezinárodní soustava jednotek SI, stavba hmoty, složení látek, stavba atomů, pohyb částic, volné elektrony, elektrický náboj, vznik elektrického proudu, proudová hustota, druhy látek v závislosti na vodivosti). 2. Elektrický obvod (prvky elektrických obvodů,elektrické zdroje, zatěžovací charakteristiky zdrojů, rezistory, dimenzování rezistorů, normalizované řady, provedení a konstrukce rezistorů). 3. Stejnosměrný proud (Ohmův zákon, odpor rezistoru, výpočet odporu z vlastností vodiče, vodivost, rezistivita, závislost odporu na teplotě, teplotní součinitel odporu, supravodivost, práce a výkon elektrického proudu, účinnost, Joule-Lencův zákon, tepelné a elektrické spotřebiče). 4. Řešení obvodů stejnosměrného proudu (Kirchhoffovy zákony, topologie obvodů, smyčka, uzel, použití Ohmova zákona a Kirchhoffových zákonů pro řešení obvodů stejnosměrného proudu, zjednodušování obvodů, transfigurace, dělič napětí, dělič proudu, metoda smyčkových proudů, metoda uzlových napětí). 5. Elektrostatické pole (Coulombův zákon, vznik elektrostatického pole, dielektrikum, polarizace dielektrika, zobrazování elektrostatických polí, veličiny a konstanty elektrostatického pole, elektrická pevnost dielektrika). 6. Kondenzátory (kapacita rovinného kondenzátoru, druhy kondenzátorů, použití kondenzátorů, řešení obvodů s kondenzátory, energie elektrostatického pole, nabíjení a vybíjení kondenzátorů, elektrostatické jevy v praxi). 7. Magnetické pole (magnety permanentní, elektromagnety, příčina existence magnetického pole, vznik magnetického pole, zobrazování magnetických polí, skládání magnetických polí, veličiny a konstanty magnetického pole). 8. Magnetické látky (magnetické vlastnosti látek, magnetizační charakteristika feromagnetických látek, křivka prvotní magnetizace, hysterezní smyčka, příčina hystereze, komutační křivka, použití magnetických látek, hysterezní ztráty, využití magnetických polí). 9. Řešení magnetických obvodů. (Hopkinsonův zákon, řazení částí magnetického obvodu buzeného elektrickým proudem, magnetický odpor a magnetická vodivost, analogie a rozdíly v řešení magnetických a elektrických obvodů). 10. Elektromagnetická indukce (indukované napětí a indukovaný proud, indukční zákon, indukčnost cívky, energie magnetického pole, ztráty ve feromagnetických materiálech). 11. Výroba elektrické energie (význam a výhody výroby elektrické energie, princip a činnost elektrárny, druhy elektráren, otázky životního prostředí, zatížení elektrárny, pracovní diagram). 12. Rozvod elektrické energie (výhody přenosu energie na velké vzdálenosti, všeobecná elektrizace, rozvodné soustavy, povrchový jev, svod, koróna, požadavky na přenos elektrické energie).
Literatura
  • TKOTZ, K a kol: Příručka pro elektrotechnika. Praha: Europa-Sobotáles, 2002
  • SMEJKAL, J: Elektrotechnika. Brno: VUT, 1991
Výukové metody
seminář
Metody hodnocení
3 písemné testy, ústní i praktická zkouška
Navazující předměty
Informace učitele
1. BLAHOVEC, A: Elektrotechnika I. Praha: Informatorium, 1995. 2. BLAHOVEC, A: Elektrotechnika III. Praha: Informatorium, 1997. 3. TKOTZ, K a kol: Příručka pro elektrotechnika. Praha: Europa-Sobotáles, 2002. 4. SMEJKAL, J: Elektrotechnika. Brno: VUT, 1991. 5. KTeIV Pdf MU (www.ped.muni.cz/wtech): Řešené a neřešené příklady k procvičení. Organizace výuky 1. Studenti jsou povinni na začátku výuky v druhé hodině absolvovat školení bezpečnosti práce v laboratoři a toto proškolení potvrdit podpisem. 2. Studenti jsou povinni si do druhé hodiny opatřit vlastní povinné vybavení, které je deklarováno v materiálech pro úvodní hodinu. Toto vybavení budou nosit vždy do výuky podle požadavků, které se dozví od vyučujícího vždy na konci předchozí hodiny. Zároveň jsou povinni si průběžně nakupovat i požadovaný materiál. Budou s obojím pracovat ve škole i doma. 3. V každé hodině dostanou studenti materiál, který musí do následující výuky samostatně nastudovat. 5. Výuková hodina vždy začíná tím, že vyučující vyvolává studenty a s nimi zopakuje, co nastudovali. Tím si ověří, že se připravili na seminář. Studenti tedy musí mít nastudovanou zadanou látku a vyvolaný student ji sám zopakuje, respektive zopakuje požadovanou část, na kterou se vyučující zeptal. Pokud při studiu něco z látky nepochopil, nebo pochopil špatně, učitel potřebné znovu vysvětlí. POZOR! student nemůže nikdy říct, že nic z toho, co měl nastudovat při samostudiu nepochopil. To je jen důkaz toho, že se ani pochopit a naučit nepokusil! Proto Je třeba aby, pokud některou část nepochopil, se ji naučil nazpaměť, tuto část pak zopakoval jako dotaz a učitel to, co nepochopil, vysvětlí. Toto ověřování znalostí se dělá bez použití studijní literatury. 5. Pokud se student na hodinu nepřipravil, nebo připravil nedostatečně, vyučující si to poznamená. Pokud v průběhu semestru se student čtyřikrát na výuku nepřipravil, nebo připravil nedostatečně, nebude připuštěn k zápočtu a musí předmět opakovat. 6. Studenti budou dostávat také cvičení na samostatnou práci doma, které musí odevzdat vždy v následující hodině. K zápočtu musí mít student včas vypracované, kvalitně a bezchybně a bezchybně zpracované odevzdané všechny domácí úkoly. Pokud je jim některý úkol vrácen k přepracování, musí jej přepracovat do následující hodiny. Pokud nebudou mít všechny domácí úkoly v pořádku a odevzdané, nebudou k zápočtu připuštěni a budou muset předmět opakovat. 7. Student může mít za semestr maximálně dvě řádně omluvené nepřítomnosti lékařem, nebo předem domluvenou nepřítomnost s vyučujícím. V případě nepřítomnosti si musí od spolužáků zjistit všechny potřebné informace a úkoly, které zameškal. Tyto musí odevzdat nejpozději následující hodinu po návratu do školy. Nesplněná docházka má opět za následek nepřipuštění k zápočtu a tím i opakovaní předmětu.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2018, jaro 2019, jaro 2020, jaro 2021, jaro 2023, jaro 2024.