Bazele ElectrotehniciiDescrierea disciplinei in formatul MIT OpenCourseWare (OCW)

FISA DISCIPLINEI (SYLLABUS)2PLAN (CALENDAR)7Note de curs (Lecture notes)11Planificarea lecturii (READINGS)12LABorator (Labs)16Teme de casa (Assignments)17EXAmene (Exams)18Instrumente (Tools)18Imagini (Video/Audia/Foto lectures)19

ProfesorDaniel IoanNumarul cursului UPB EE218-BE

NivelLicentaDescrierea pe scurt a cursuluiDisciplina de Bazele electrotehhnicii este conceputa ca un prim curs de de specialitate in domeniul electric. El este tinut in semestrul doi al cursurilor de licenta, fiind obligaotriu pentru facultatile Ingineria electrica, Automatica si Calculatoare, cu mici variatii de continut specific. Disciplina prezintata cunoatintele fundamentale ale ingineriei electrice, intr-o maniera accesibila, astfel incat sa poata fi utilizate fara dificultati in aplicatii. Se urmareste intelegerea principalelor fenomene electromagnetice si a modului cum se reprezinta acestea in limbaj matematic si informatic, in procedurile de modelare a sistemelor reale prin circuite electrice abstracte. Se mai urmareste si intelegerea legaturii intre teorie, practica si folosirea calculatorului in ingineria electrica. Continutul cursului: acopera bazele teoretice ale ingineriei electrice, in snsul cel mai larg, prezentand introduceri in electromagnetismul ingineresc si in teoria circuitelor electrice/electronice. 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, , poligon, pt. surse, bobine cuplate. Forme matriceale, Tellegen, analiza sistematica a circuitelor: tehnici nodale si de bucle. Teoremele liniaritatii, superpozitiei, pasivitatii, reciprocitatii. Thevenin, Norton. Laborator de Simulare in Spice sau Experiente cu circuite electrice simple.Nota: la MIT nu exista un curs care sa se suprapuna perfect, in schimb, aceste subiecte reprezinta majoritatea celor din reuniuniea cursurilor: Phys 8.02 - Physics II: Electricity and Magnetism si EEC 6.002 Circuts and Electronics. Reuniunea contine in plus subiecte ca : undel electromagnetice si circuite digitale dar si in minus subecte ca: formele locale ale legilor, circuite neurale artificiale, forma matriceala a ecuaiilor lui Kirchhoff, transformata Laplace. Asta pentru cei interesati sa se autoinstruiasca. FISA DISCIPLINEI (SYLLABUS) Timp alocatCurs: 3 ore pe saptamana (La MIT pentru 6.002: 2h/sapt, pentru 8.02: 3h/sapt)Aplicatii (Seminar/laborator): 2 ore pe saptamana (La MIT pentru 6.002: 1h/sapt, pentru 8.02 2h/sapt)Obiectivele disciplineiDupa incheierea cu succes a studiilor la aceasta disciplina, studentii vor putea sa:1. Inteleaga principiile de baza ale ingineriei electrice, conceptele si ideile pe care se bazeaza proiectarea sistemelor electronice, de procesare si control sau cele electro-energetice. Acestea includ marimile electrice si magnetice, fenomenele fundamentale ale electromagnetismului si reprezentarea lor matematica, idealizarile specifice teoriei circuitelor electrice. 2. Interpreteze marimile fundamentale: curent, tensiune, rezistenta, capacitate, inductivitate proprie si mutuala, parametri hibrizi, t.e.m., c.e.m., etc. si sa le poata masura. 3. Cunoasca principalele fenomene de natura capacitiv-dielectrica, inductiv-magnertica, rezistiv-galvanica si efectele lor termice, electrochimice si mecanice, dar si reprezentarea lor in limbaj matematic, prin marimi si ecuatii, dar si informatic, prin structuri de date si metode/algoritmi.4. Folosesca deprinderile si cunostintele captate, pentru modelarea si analiza circuitelor de curenti tari si slabi: electroenergetice, electronice analogice si digitale. 5. Inteleaga legatura dintre teoria campului, elctromagnetic, teoria circuitelor electrice si teoria sistemelor.6. Determine raspunsul, atat in domeniul timpului cat si in cel al frecventei, de circuitele care contin elemente liniare rezistive si reactive, acumulatoare de energie.7. Cunoasca modele de reprezentare si analiza ale circuitele si sistemele care contin elemente pasive si active, rezistive si reactive, liniare si neliniare, cum sint R, L, C, surse independente si comandate, amplificatoare operationale, diode si tranzistoare.8. Inteleaga si sa foloseasca limbajul ingineresc standard, in engineria electrica. 9. Inteleaga schema unor circuit electrice sau electronice simple. Sa identifice nodurile, laturile si componentele. 10. Intelege relatia dintre reprezentarile matematice ale comportarii circuitelor si efectele corespondente din realitate. 11. Realizeze practic circuite simple si sa interpreteze marimile masurate in acestea sau sa sa modeleze si simuleze circute si sisteme reale pe calculator. 12. Realizeze importanta practica a cunostintelor capatate si modul in care se aplica acestea in viata de zi cu zi a unui inginer de formate electrica. In consecinta, obiectivele specifice sunt: pentru curs: nsuirea conceptelor (mrimi, legi, teoreme) necesare nelegerii fenomenelor electromagnetice, semnifictia fizica, reprezentarea matematica i principalele aplicaii tehnice ale acestora, atat in electro-energetica cat si in control/informatica. nsusirea conceptelor necesare analizei circuitelor electrice aferente sistemelor electrice si electronice. Modelarea cu elemente ideale. nsusirea terminologiei ingineresti standard, notatii si simboluri, din domeniul circuitelor electrice i electronice i electromagnetism tehnic. pentru aplicatii: nsusirea metodelor de analiza a circuitelor electrice (cu parametri concentrai), in diverse regimuri de funcionare. nsuirea i experimentarea simulrii pe calculator a circuitelor electrice n diverse regimuri de funcionare. nelegerea metodelor de verificare si interpretare a rezultatelor obtinute prin simulare. Rezolvarea unor probleme simple de cmp electromagnetic.Competentele capatate sunt:Cunoaterea si intelegerea principalelor fenomene electromagnetice si a modului cum se reprezinta ele in limbaj matematic si informatic, in procedurile de modelare a sistemelor reale prin circuite electrice abstracte. Intelegerea legaturii intre teorie, practica de curenti slabi si tari dar si folosirea calculatorului in ingineria electrica.O alta realizare consta in intelegerea relatiilor pe care Teoria electromagnetismului ingineresc si cea a circutelor le au cu Matematicile, Fizica, Stiintele si tehnologiile informatice si sistemice. Deprinderile capatate sunt: Analiza circuitelor electrice in regim stationar, de c.a. si in regim tranzitoriu. Utilizarea instrumentelor software dedicate analizei circuitelor electrice. Abilitatea de a gandi si comunica precis, profesional si eficient.

Ca rezultat concret al invatarii, studentii vor putea: Sa calculeze valorile parametrilor R,L,C pentru rezistoare, bobine si condensaotare cu geometrii simple, pornind de la datele geometrice si de material ale acestor componente. Sa determine efectele energetice (termice), electrochimice si mecanice ale curentului electric din aceste componente de circuit electric. Foloseasca modele simple cu parametri concentrati pentru rezistoare, condensatoare, bobine, surse, diode, tranzistoare si amplificatoare operationale din circuitele electronice reale. Inteleaga deosebirea dintre modelele cu parametri concentrati si cele cu parametri distribuiti. Sa analizeze circuite electrice alcatuite din elemente ideale lineare, folosind atat metode sistematice (Kirchhoff, curenti ciclici si tehnici nodale) cat si generatoare echivalente Thevenin si Norton. Sa efectueze o analiza de semnal mic a unui amplificator, folosind modele liniarizate pentru tranzistor Sa determine semnalul de iesire a unei porti logice, folosind modele in comutatie pentru tranzistoare. Sa determine constanta de timp a circuitelor liniare de ordinul intai, alcatuite din rezistoare, surse independente si comandate liniar si condensatoare sau bobine. Sa analizeze cu metoda dreptei de sacina circuite electrice rezistive, alcatuite din rezitoare liniare, surse comandate si independente de toate felurile si un element rezistiv nelinar. Sa foloseasca impedantele complexe pentru a determina raspunsul in frecventa al unui circuit din clasa R, L, C, SC. Sa foloseasca modele adecvate ale amplificatoarelor operationale pentru a analiza circuite cu reactie negativa si pozitiva. Analiza in mod sistematic circuite electrice cu R, L, C, SC, liniare, in regim stationar, de c.a. si in regim tranzitoriu. Efectueze simulari in Spice pentru circuite liniare si neliniare, in regim stationar (c.c.), sinusoidal (c.a.) si tranzitoriu (tr).Preconditii01.F.01.O.0001 Algebr, 01.F.01.O.0002 Analiz matematic, 01.F.02.O.0013 Matematici speciale, 01.F.02.O.0015 Informatic aplicat II, 01.F.02.O.0016 Limbaje de programare sau echivalente.Manualul si notele curs (bibliografia minimala) D. Ioan, Bazele teoretice ale ingineriei electrice, 2000 http://www.lmn.pub.ro/~daniel/cursbaze.pdf D. Ioan, Bazele electrotehnicii, 2012 http://bazele-electrotehnicii.blogspot.ro/

Activitatile disciplineiPregatirea in cadrul disciplinei de Bazele electrotehnicii se realizeza prin urmatoarele activitati: curs (3h/sapt), seminar (2h/sapt, unde se capata si se noteaza deprinderile de a rezolva probleme de circuit electrice), laborator (1h la doua saptamani, in cadrul seminarului, unde se capta si se noteaza deprinderile de a modela si a simula in Spice circuite electrice si elctronice), studiu individual, finalizat prin teste si teme de casa (estimat la o medie de 6 ore pe saptamana, in care s-a inclus si efortul din sesiune), examen (partial si final, se noteaza cunostintele studiate la curs si se pot reface problemele). Toate aceste activitati sunt obligatorii. Studentii care absenteaza masiv la activitaitle din timpul semestrului (nu au acumulat 50% din punctajul la temele de casa si 50% la laborator) nu pot lua examenul si trebuie sa refaca activitatile nepromovate pentru restante.

Teme de casa Temele de casa sunt date si colecate pe platforma Moodle, intr-o fereastra de timp clar stabilita. Nu se mai pot preda teme dupa termen, decat pentru restanta. Ele sunt in numar de sase si au 2 saptamani pentru rezolvarea fiecareia. Sunteti incurajati sa discutati cu colegii si cadrele didactice despre rezolvarea lor, dar nu este permis plagiatul (copierea dupa net sau colegi). Platforma Moodle dispune un sistem antiplagiat, asa ca va safatuim ca nici macar sa nu incercati. Temele sunt adecvate pregatirii studentilor, existand trei nivele: cel de excelenta, cu un grad maxim de dificultate, cu un caracter computautional, si care se recomanda sa fie rezolvate in grup specificandu-se contributia fiecarui co-autor; teme computationale (se cere dezvoltarea unor programe si redactarea unui raport), de dificultate medie, care vor fi rezolvate individual si temele cele mai simple, in care studentul isi alege minim trei probleme, dintr-o categorie data, le rezolva (nu in mod necesar computational). In ultimul caz, problemele sunt alese conform preferintelor, si nevoilor individuale de formare, din culegeri sau de pe net. Important este sa redacteze un raport original (necopiat), care sa fie predat la timp timp.

LaboratorulActivitatea de laborator se desfasoara timp de o ora, o data la doua saptamani si se incheie cu un colocviu de o ora, in ultima saptamana a semestrului. Ea consta in modelarea si simularea cu Spice a unor circuite electrice si electronice, relativ simple si se incheie cu redactarea unui scurt referat pe calculator. Exista si posiilitatea unor activitati experimentale (cu fire si masuratori), pe masura disponibilitatii aparatelor. Stilul de notare este similar cel de la MIT: Lab assignments will be graded on a scale of 0 to 3 (3: lab complete, works, good job on pre- and post-lab; 2: lab mostly complete, reasonable job on pre and post lab; 1: lab partially done, marginal to poor job on pre- and post-lab; 0: lab not done, poor job on pre- and post-lab). De fapt se dau calificative: absent/nesatisfacator, acceptabil, bine si foarte bine, care se traduc in notele: 0, 5, 8 si respectiv 10 din 10. La fel se vor nota si temele de casa.

Indrumarul si referatele de laboratorStudentii au la dispozitie in platforma Moodele a cursului forma electroica a indrumarului de laborator. Referatele redactate pe parcursul laboratorului vor fi evaluate, pe ecran, pe loc, iar pentru arhivare ele vor fi incarcate si pe Moodle.

TesteStudentii au la dispozitie pe platforma Moodel o serie de teste pentru autoevaluarea pregatirii lor. Va reocmandam sa le efectuati, chiar daca rezultatele lor nu contrbuie in mod direct la notare. Dar cu ajutorul lor, studentii pot afla la ce nivel de pregatire au ajuns si ce trebuie sa mai aprofundeze in studiu si pot obtine puncte bonus.

Examenul Se da un examen partial dupa mijlocul semestrului, scris, cu cu doua subiecte dn teoria campului electromagnetic (o lege si o teoremea, pot contine si aplicatii ale acestora, facute la curs) si doua probleme (una liniara de c.c. ce trebuie analizata cu metode sistematicce si alta cu generatoare echivalente conectate la bornele unui element neliniar). Examenul partial dureaza 2 ore. Examenul final este planificat in sesiunea de vara si se da scris si oral, cu doua subiecte din teoria circuitelor electrice (elemente ideale, similitudini, teoreme fundamentale si de echivalenta) si doua probleme (una de c.a. in complex si alta de tranzitoriu, prin transformata Laplace sau prin identificarea constantleor la un circuit de ordinul intai). Examenul final dureaza 2 ore. Se pot reface si subiecte de la examenul partal, dar intr-un timp suplimentar de o ora. NotareaLa faculatea de Automatica si calculatoare: Fiecare teorie de la partial: 12,5% (fiecare notata de la 1 la 10 si apoi inmultita cu 5/4) Fiecare teorie de la final: 12,5% (fiecare notata de la 1 la 10 si apoi inmultita cu 5/4) Fiecare problema de la partial: 5% (fiecare notata de la 1 la 10 si apoi impartit ala 2) Fiecare problema de la fianal: 5% (fiecare notata de la 1 la 10 si apoi impartit ala 2) Temele de casa: 20% (fiecare din ultimele cinci notata cu 0-4, prima este nenotata) Laboratorul: 10% (suma notelor de 0-2, obtinute pentru referatele celor 5 lucrari de modelare-simulare)Sistemul de notare este conceput ca sa motiveze studentii sa acumuleze in mod echilibrat cunostinte (curs) si deprinderi (aplicatii), si sa nu poata promova doar cu o parte din acestea. Studentii care obtin nota maxima sunt invitati sa desfasoare in anul universitar urmator activitate de cercetare in LMN (Laboratorul de Modelare Numerica) si de tutoriat, pentru studentii din anul intai. La faculatea de Inginerie electrica: Fiecare teorie de la partial: 10% (fiecare notata de la 1 la 10) Fiecare teorie de la final: 10% (fiecare notata de la 1 la 10) Fiecare problema de la partial: 10% (fiecare notata de la 1 la 10) Fiecare problema de la fianal: 10% (fiecare notata de la 1 la 10) Teme de casa: 10% (vor fi doar 2 teme de casa, notate de la 10, ponderata cu 1/2) Laboratorul: 10% (nota de la colocviu de laborator)La aceasta facultate nota se obtine mediind cele zece note obtinute, din care doar doua pot fi la examenul final, si doua la examenul partial. Problemele se pot da pe parcurs (doua dupa mijlocul semestrului si doua in ultima saptamana), dar pot fi refacute la examenul final (nu este recomandabil, ca se strange mult materie pentru 80% din nota, se recomanda efortul de a promova examenul partial si la final sa ramana de obtinut doar 40% din nota). Cei care nu reusesc sa acumuleze la temele de casa minim 5 puncte si la laborator minim 5 puncte nu le vor putea acumula punctele obtinute la probleme si deci nu pot lua examenul, deoarece pentru cunostintele de la curs obtin doar 40 de puncte din totalul de maxim 100, chiar daca raspund perfect la teorie. Folosind sitemul de bonus, ponderea cunostintelor de la curs poate fi adusa la 50%, limita prevazuta in Ghidul studentului. Sistemul de notare este conceput ca sa motiveze studentii sa acumuleze in mod echilibrat cunostinte (curs) si deprinderi (aplicatii), si sa nu poata promova doar cu o parte din acestea. Toutusi, fiecare student este incurajat sa-si faca o strategie proprie de ponderare a efortului pe activitati, care sa duca la cel mai bun rezultat posibil (fezabil), adaptat nivelului si interesului stiintific si tehnic, motivatiilor si planurilor de cariera individuale. Cerintele minimale pentru promovare disciplinei: in final 50 puncte din 100 si obtinerea a minimului de punctaj din timpul semestrului: promovarea laboratorului si a temelor de casa. La fiecare subiect teoretic (lege, teorema), pentru a obtie 50% din punctajul acoradat trebuie stiute: enuntul corect; o figura relevanta; formula matematica fara greseli (locala si globala, unde este cazul); semnificatia fizica; consecinte importante, cazuri particulare relevante; 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.Minimul la cele patru probleme de test, la care se noteaza deprinderile : Scrierea corecta (fara greseli de calcul/semne) a ecuatiilor lui Kirchhoff pentru circuit electrice in diferite regimuri (c.c., c.a. tr.). Comparatia intre ponderile notelor la diferite facultati: ACTIVITIESPERCENTAGES

HomeworkMIT:5% UPB/AC&CA: 20%; UPB/IE: 10%;

LabsMIT:5% UPB/AC&CA: 10%; UPB/IE: 10%;

QuizzesMIT: 50% UPB/AC&CA: 20% (probleme); UPB/IE: 40%;

Final examMIT: 40% UPB/AC&CA: 50% (teorie si apl. camp); UPB/IE: 40%;

Constatati ca deosebiirle minore, impementeaza politicile de promovare a activitatilor din timpul anului, studiul individual, sau insusirea cunstintelor conceptuale, care sunt de multe ori neatractive pentru studentii nostri. Deciziile au fost luate in interesul pregatirii solide a studentilor (dar nu pentru comoditatea lor). Bonusuri la notaBonusurile se pot acorda doar studentilor care indepinesc conditiile de promovare (au acumulat minim 50 de puncte, dupa examenul final), iar cumulat, bonusul nu poate depasi 20 de puncte (adica pe baza lor se poate creste nota de la 5 la 7 sau de la 8 la 10). Bonusurile se acorda pentru urmatoarele activitati si rezultate: Referate deosebite la laborator si/sau temele de casa si participare cu ele la Sesiunea Cercurilor stiintifice studentesti (max. 10 puncte si inca 10 pentru premianti). Participarea activa la seminar, curs, pe forumul Moodle, rezultate bune la testele de la seminar sau autotestarea pe Moodle (max. 10 puncte). Simulari suplimentare, in Spice, realizate in afara orelor de laborator finalizate cu rapoarte interesante (max. 10 puncte). Un subiect suplimentar la examenul final (prezentarea scrisa sau orala a unui subiect de teorie sau problema, tras din subiectele optionale) (max. 10 puncte). Unde vedeti ca, studentii care lipsesc masiv nu pot primi nota la examen.

PLAN (CALENDAR)

SaptamanaActivitatea OreLa scoalaOreAcasa

1Curs: Introducere Mrimile locale a le campului si corpurilor. Seminar:Topologia circuitelor electrice: grafuri, bucle, seciuni, arbori, coarbori. Relatiile lui Kirchhoff: sensuri de referin pentru cureni i tensiuni. Ecuatia 1 a lui Kirchhoff, consecine. Ecuaita 2 a lui Kirchhoff, consecine. Potenialul n circuitele electrice. Grafuri de curent si de tensiune.2S4P

2Curs: Marimile globale ale campului si corpurilor. Legile generale ale electromagnetismului macroscopic: legea fluxului electric/magentic,Seminar:Elemente ideale de circuit electric: rezistorul liniar, sursa ideal de tensiune, sursa ideal de curent, surse reale. Generarea circuitelor electrice cu solutii intregi. Puteri n circuitele electrice: reguli de asociere a sensurilor. Teorema lui Tellegen. Bilantul puterilor. Laborator: Modelare si simulare cu Spice L0 Prezentare genrala Spice1S1L4P1L

3Curs: Legea inductiei electromagentice, Teoarema potentialului electric stationar Legea circuitului magneticSeminar:Echivalen circuitelor rezistive. Echivalenta surselor de curent si tensiune. Conexiunea serie si paralel a surselor, cazuri particulare. Analiza circuitelor prin transfigurari. 2S4P

4Curs: Legile de material: Legile de material: E-D, B-H, J-E. Legile de transfer: a energiei si a masei in procesul de conductie. Aplicaii. Seminar:Metoda lui Kirchhoff pentru analiza circuitelor rezistive liniare. Surse comandate.Laborator: Modelare si simulare cu Spice L1 Circuite resistive liniare in regim stationar. Parametrizare.Tema de casa: Predare nr.1 marimile campului e.m.1S1L1P1L4T

5Curs: Ecuatiile lui Maxwell, regimurile campului electromagnetic. Fenomene si efecte fundamentale.Seminar:Metode sistematice (curenti ciclici si tehnica nodala) pentru circuite electrice rezistive liniare, cu si fara surse comandate.2S2P4C

6Curs: Teoremele fundamentale ale electromagnetismului macroscopic: conservarea sarcinii, a energiei electromagnetice, a fortele generalizate. Seminar:Continuarea Metode sistematice (curenti ciclici si tehnica nodala) pentru circuite electrice rezistive liniarizate (modele cu surse ocmandate pentru tranzistoare si AO).Laborator: Modelare si simulare cu Spice L2 - Modelarea si simularea circuitelor cu elemente neliniare, prin liniarizare. Circuite cu AO si tranzistoare. Tema de casa: Predare nr.2 legile campului e.m.1S1L1P1L4C

7Curs: Condensatoare -C, Rezistoare-R, Inductoare-LSeminar:Superpozitie, Thevenin, Norton, Transferul maxim de putere (demonstratie). Metoda dreptei de sarcina pentru analiza circuitelor cu un elment neliniar.2S2P4C

8Curs: Fundamentarea teoriei circuitelor electrice. 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.Seminar:Circuite rezistive neliniare. Conexiune serie-paralel a elementelor neliniare. AOP cu reactie negativa neliniara. Circuite cu elemente rezistive cu caracteristici liniare pe portiuni (combinatia segmentelor).Laborator: Modelare si simulare cu Spice L3-Circuite neliniare. PSF. Caracteristici neliniare de transfer. Tema de casa: Predare nr.3 teoremele campului e.m.1S1L1P1L4T10C

9Curs: 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 dinamicSeminar:Reprezentarea in complex. Ecuatiile constitutive complexe ale elementelor ideale. Impedante, admitante complexe, puteri in c.a. Ecuatiile lui Kirchhoff in complex, bilantul puterilor. Analiza circuitelor de c.a. prin similitudine cu c.c. Examen: partial (Teoria campului si probleme rezistive)2S3E2P10C

10Curs: Semnale si operatori de circuit Circuite liniare in regim armonic, reprezentarea in complex, Puteri in c.a. Similitudinea d.c. a.c.Seminar:Circuite cu bobine cuplate in c.a.Laborator: Modelare si simulare cu Spice L4-Caracteristcile de frecventa ale circuitleor liniare si linarizate. Tema de casa: Predare nr.4 modelarea cu elemente ideale de circuit electric1S1L1P1L4T

11Curs: Reprezentarea operationala a circuitelor liniare, similitudinea a.c.-tr.Seminar:Regimul tranzitoriu al circuitelor electrice linare. Analiza ciruitelor electrice de ordinul intia, prin indentificarea constantelor. Transformata Laplace. Reprezentrea operationala, prin transformata Lapalce. Ecuatiile constitutive operationale ale elementelor ideale.

2S2P4C

12Curs: 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, caracteristici de frecventa (opt.)

Seminar:Analiza circuitelor linare in regim tranzitoriu cu transformata Laplace, prin similitudine cu c.a. Echivalente si metode sistematice in operational. Laborator: Modelare si simulare cu Spice L5-Analiza in regim dinamic (tranzitoriu si periodic permanent) a circuitelor liniare si neliniare.Tema de casa: Predare nr.5 similitudini si echivalente in circuit electrice1S1L1P1L4T

13Curs: 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. Seminar:Recapitulare, similitudini c.c.-c.a.-tr. In functie de reactia studentilor. Discutii despre ultima tema de casa. 2S2P4C

14Curs: 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.).Seminar:Testarea finala. Laborator: Modelare si simulare cu Spice Colocviu de laboratorTema de casa: Predare nr.6 teoremele fundamentale ale circuitelor electrice, analiza sistematica1S1L1P1L4T

15Examen: final (Teoria circuitelor si refacerea testarii finale pentru problemele de c.a si tr)6E30C

Note de curs (Lecture notes) SaptamanaSubiectul cursuluiPDF

1Introducere. http://www.lmn.pub.ro/~daniel/BazeELTH-0-Intro.pdf

2Marimile locale si globale ale campului si corpurilor.

http://www.lmn.pub.ro/~daniel/BazeELTH-1-Marimi%20el-mg%20.pdf

3Legile generale ale campului electromagnetic

http://www.lmn.pub.ro/~daniel/BazeELTH-2-Legile%20el-mg.pdf

4Legile de material

-- de la pag. 28

5Legile de transfer Ecuatiile lui Maxwell-- de la pag 44

6Teoremele fundamentale ale electromagnetismului http://www.lmn.pub.ro/~daniel/BazeELTH-3-Teoremele%20el-mg.pdf

7Condensatoare -C, Rezistoare-R, Bobine-LFundamentarea teoriei circuitelor electrice.

-- de la pag 14 (pag 47-61 pentru cursul 5)

8Teoria circuitelor electrice, elemente idealehttp://www.lmn.pub.ro/~daniel/BazeELTH-4-Elemente%20ideale%20de%20circuit.pdf

9Elemente ideale (cont.)-- de la pag. 35

10Analiza in complex a circuitleor liniare in regim sinusoidalhttp://www.lmn.pub.ro/~daniel/BazeELTH-5-Echivalente%20si%20similitudini.pdf

11Analiza operatioanala, in regim tranzitoriu-- de la pag. 23

12Teoreme de echivalenta-- de la pag. 39

13Teoremele fundametale ele teoriei circuitelor, analiza sistematica

http://www.lmn.pub.ro/~daniel/BazeELTH-6-Teoremele%20circuitelor.pdf

14Teoremele circuitelor (cont.)-- de la pag. 42

Planificarea lecturii (READINGS)Se recomanda citirea: 1. Manual: D. Ioan Bazele electrotehnicii 2000 - http://www.lmn.pub.ro/~daniel/cursbaze.pdf2. Note de curs: http://bazele-electrotehnicii.blogspot.ro/La acestea trebuie adaugat , pentru seminar CUlegeriel de problem, iar pentru laborator. Indrumarul de laborator (se documentaia recomandata in acesta), toate disponibile pe Moodle.Manualul trebuie studiat integral, iar din notele de curs trebuie studiate in special paginile mentionate in tabelul de mai jos (cu mare atentie la aplicatii). Daca studentii intimpina dificultati de intelegere, trebuie sa consulte bibliografia alternativa (in limba romana, conform listei de resurse bibliografice sau in engleza). Studentii pot studia si folosind exclusiv cursurile OpenCourseware de la Massachusete Institute of Technology din SUA: MIT-8.02+MIT6.002, sau folosind doua manuale in limba engelza, unul de camp si altul de circuite din lista:Camp electromagnetic1. D. Griffith, Introduction to Electrodynamics, Prentice Hall, 19992. M. N. O. Sadiku , Principles Of Electromagnetics, Oxford University Press, 2010 3. W. H. Hayt, J. A. Buck, "Engineering Electromagnetics", McGraw-Hill, 2001

Circuite electrice1. C. K. Alexander, M. N. O. Sadiku, Fundamentals of Electric Circuits, Mc Graw Hill, 2009 2. J. Nilsson and S. Riedel 'Electric Circuits', Pearson , 2011 (similar cu cel anterior, nu abordeaza aspectele neliniare si cele referitoare la modelare)3. Agarwal, J. H. Lang, Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits, Morgan Kaufmann, 2005 (nu abordeaza analiza tranzitorie oprationala, cu transformata Laplace)

Doar rezolvand problemele care insotesc fiecare capitol de manual se poate verifica soliditatea cunostintelor teoretice asimilate si se obtin deprinderi si noi cunostinte extreme de utile in practica inginereasca (cu multiple aplicatii in electronica, automatica, energetica). Trebuie acordata atentie mai ales analizei ciruitelor electrice simple (in c.c., c.a. si tr.). Pe Moodle sunt postate teste, care permit autoevaluarea cunostintelor. Dar studiul nu se reduce doar la lectura, de cea mai mari importanta este lucrul individual (la temele de casa) si comunicarea. Se recomanda studentilor sa fie activi la seminarii, laboratoare si pe forumul Moodle. Doar interactionand cu colegii (afland dar si imparasind aspectel noi si interesante) si cu cadrele didactice pot depasi dificultatile inerente studiului acestei discipline, si in final sa obtineti rezultate bune la examen. Metoda cea mai eficienta de studiu nu este memorarea (tocitul), ci consta in participarea activa la viata universitara. La inceput lucrurile pot parea dificile, dar procedand astfel, veti avea in final cele mai mari satisfactii. Tabelul cu pagini, care se recomanda a fi citite:

Obligatoriu: Optional:

CursManualNote de curs (Ndc)GriffithSadikuHayt& BuckAlexander& SadikuNilsson& RiedelAgarwal

0.IntroducereNdc0: 1-15XI-XV 241XII-XVIXI-XIIIXIII-XXVIXIX-XXV

1.Marimile electromagnetismului1.1. Marimi locale1.2. Marimi globaleNdc1: 1-321-561-1001-20

2.Legile electromagne-tismului macroscopic2.1. Legile generale ale electromagnetismului macroscopic: legea fluxului electric2.2. ... magentic, 2.3. Legea a inductiei electromagentice. Teorema potentialului electric stationar.

Ndc2: 1-5Ndc2: 6-10Ndc2:11-20

58-76221-242301-317

77-87

124-125281-290370-380

133

53-83224-274322-329

83-106

2.4. Legea circuitului magnetic. 2.5.Legile de material: a legaturii E-D, 2.6. Legea legaturii B-H.Ndc2: 21-27

Ndc2: 28-32

Ndc2: 33-39 202-215321-331160-193

255-278273-290381-384161-194

304-330224-261329-348138-150

288-299

2.7 Legea legaturii J-E.2.8. Legea transferului de energie in conductie. 2.9. Legea transferului de masa in conductieNdc2: 40-43Ndc2: 44

Ndc2: 45-49

285-301288-290180-182119-198

2.10. Ecuatiile lui Maxwell, regimurile campului electromagnetic.3. Teoremele fundamentale ale electromagnetismului macroscopic: 3.1. Teorema conservarea sarcinii3.2.Teorema energiei electromagneticeNdc3: 48-61

Ndc3: 1-5

Ndc3: 6-10321-342

364-384

345-346

345-348384-400

410-435

180-182

435-440322-338

348-365369-376195-224

122-124

365-369

3.3. Teorema fortelor generalizate. 3.4. Condensatoare, capacitati3.5. Rezistoare rezistente3.6. Bobine, inductanteNdc3: 11-13

Ndc3: 14-19

Ndc3: 20-24

Ndc3: 25-30349-351103-109386-391

310-320146-150349-354199-299

336-358110-119274-288150-169

128-136

308-322

3.7. Circuite electrice filiforme in regim stationar. Teoremele Kirchhoff, Joubert, Joules4. Teoria circuitelor electrice. marimi primitive, legi, elemente ideale.4.1. Elemente ideale dipolare liniare: R, L, C.Ndc3: 33-35

Ndc4: 1-10

Ndc4: 11-15

1-43

215-253

1-55

174-187927-9413-5253-88

15-28

457-470

4.2. Elemente ideale dipolare neliniare, dioda4.3. Elemente multipolare rezistive liniare, surse comandate 4.4. Amplificaotrul oprerational, AOP.Ndc4: 16-26

Ndc4: 27-35

Ndc4: 36-40

33, 218, 227849-87115-16

175-216

27-30 42-46678-689

144-173193-243905-919

98-107

837-865

4.5. Elemente multipolare reactive liniare: bobine cuplate, elemente nereciproce, sisteme si circuite, ecuatii de stare.4.6. Elemente multipolare rezistive neliniare. AON, ANN.4.6. Elemente multipolare reactive neliniare, ANN dinamic.Ndc4: 41-49

Ndc4: 50-63

Ndc4: 64-68

555-614

237-241

880-885189-211

859-866

331-401405-457866-872

5. Similitudini si echivalente in circuitele electrice5. 1. Semnale si functii de circuit (operatori de impedanta, admitanta, hibrizi). 5.2. Circuite liniare in regim armonic, reprezentarea in complex, Puteri in c.a. Similitudinea c.c. c.a.5.3. Reprezentarea operationala a circuitelor liniare, similitudinea a.c.-tr.

Ndc5: 1-6

Ndc5: 7-22

Ndc5: 23-38

368-673

674-755

306-427

428-521

703-808

5.4. Teoreme de echivalenta pentru surse5.5. Teoreme de echivalenta serie, paralel, mixt5.6. Teoreme de echivalenta stea, triunghi, poligon5.7. Teoreme de echivalenta pentru bobine cuplate Aplicatii: circuite simple de ord. 1 si 2, circuite trifazate, cuadripoli, filtre (optional)Ndc5: 39-42

Ndc5: 43-48

Ndc5: 49-51

Ndc5: 52-58

135-139

43-51

52-58

567-573

253-368503-555849-900109-113

56-70

71-88322-329

731-739

678-704212-264264-306522-604

89-98470-473

503-538625-699872-905808-837

6. Teoremele fundamentale ale circuitelor electrice. 6.1. Forma matriceala a relatiilor lui Kirchhoff6.2. Teorema lui Tellegen, bilantul puterilor.6.3. Analiza sistematica a circuitor electrice: formularea corecta si rezolvare prin tehnici nodale si de bucle.Ndc6: 1-12

Ndc6: 13-18

Ndc6: 19-29

Ndc6: 30-32Ndc6: 33-41

457-504

81-9398-105413-421

36-389

88-9999-109322-328

119-144145

6.4. Teorema liniaritatii, si superpozitiei6.5. Teorema reciprocitatii6.6. TeoremeleThevenin si Norton6.7 Variabile si ecuatii de stare (optional). 6.8. Analiza numerica a circuitelor (optional).6.8. Analiza numerica a campului (optional).Ndc6: 42-45

Ndc6: 45-46

Ndc6: 47-61

Ndc6: 62-90

Ndc6: 91-99Ndc4: 69-79Ndc3: 66-82

660-716127-135

139-145

730-737

A21-45777-807

122-144

113-122322-332

145-157

157-193

238-595

LABorator (Labs)SaptamanaSubiectul sedinteiSuport

2L0 Spice, prezentare generala. Modelarea si simularea circuitelor reale. Indrumar de laboratorGhid introductiv SpiceManual de referinta Spice[Dimitriu&Iordache][Alexander&Sadiku]

4L1 Circuite liniare in regim stationar. Parametrizarea. Matrice de circuit (rezistenta, conductanta, hibride). Senzitivitati. Indrumar de laboratorManual de referinta Spice[Dimitriu&Iordache]

6L2 Liniarizarea circuitelor cu elemente neliniare (tranzistoare, AO). Circuite de semnal mic. Indrumar de laboratorManual de referinta Spice[Dimitriu&Iordache]

8L3 - Circuite resistive neliniare caracteristici de transfer. PSF.Indrumar de laboratorManual de referinta Spice[Dimitriu&Iordache][Alexander&Sadiku]

10L4-Analiza in domeniul frecventei a circuteor liniare si liniarizateIndrumar de laboratorManual de referinta Spice[Dimitriu&Iordache][Alexander&Sadiku]

12L5-Analiza circuitelor liniare si neliniare in regim dinamicIndrumar de laboratorManual de referinta Spice[Dimitriu&Iordache]

14Colocviu de laborator

Indrumarul de laborator este postat pe Moodle. In plus, recomandam pentru inceput studierea unui ghid introductiv, ca de exemplu: Capitolul 1 Simulatorul Spice 19 pagini din - Lucia Dumitriu, M. Iordache, SIMULAREA NUMERICA A CIRCUITELOR ANALOGICE CU PROGRAMUL PSPICE, 2006 http://www.dragos.elth.pub.ro/cursuri/IndrLD.pdf, PSpice 9.2 Tutorial http://ece.utah.edu/~ece2280/PSpice92Tutorial2.pdf Jan Van der Spiegel, PSPICE, A brief primer, 2006 http://www.seas.upenn.edu/~jan/spice/PSpicePrimer.pdf Appendix D, PSpice for Windows din [13], 25 pagini, disponibila si la http://faraday.ee.emu.edu.tr/eeng224/Lecture%20Notes/PSPICE%20for%20windows.pdf

si si apoi resfoirea unui manual de referinta, ca de exemplu: OrCAD PSpice A/D, Reference Manual, http://www.electronics-lab.com/downloads/schematic/013/tutorial/PSPCREF.pdf http://www.engr.colostate.edu/academic/ece/PSpice/psp_sug.pdf LT Spice Manual, http://ecee.colorado.edu/~mathys/ecen1400/pdf/scad3.pdf

CIrcuite pentru modelat si simulat puteti selecta din: [Dimitriu&Iordache] Lucia Dumitriu, M. Iordache, SIMULAREA NUMERICA A CIRCUITELOR ANALOGICE CU PROGRAMUL PSPICE, 2006 [Alexander&Sadiku] C. K. Alexander, M. N. O. Sadiku, Fundamentals of Electric Circuits, Mc Graw Hill, 2009

Teme de casa (Assignments) 1. Marimile fizice ale elctromagnetismului2. Legile electromagnetismului3. Teoremele electromagnetismului4. Modelarea cu elemente ideale de circuit electric5. Reprezentari in complex si operationale. Echivalente.6. Analiza sitematica a circuitelor electrice in diferite regimuri (c.c.;c.a.;tr)

La MIT 6.002 se dau 11 teme de casa. Fiecare cu 2-3 exercitii simple si 2-5 probleme tot mai complicate. Va puteti alege de aici probleme de circuite electrice de rezolvat, sau din diferite alte culegeri sau chiar din notele de curs. O alta metoda interesanta este sa va generate singuri probleme. Recomandarea noastra este sa va alegeti spre rezolvare, aplicatii cu caracter computational din capitolele 1 si 2 ale Indrumarului de laborator. Pe Moodle veti gasi si formulari mai precise ale problemelor pentru temele de casa. Iar daca alegeti sa le rezolvati pe cele mai complicate, va recomandam sa lucrati in echipe. EXAmene (Exams)La examenul partial se dau doua subiecte teoretice (o teoreme si o lege) si doua probleme de circuite rezistive (una cu metode sistematice si alta cu generatoare echivalente). A doua poate fi cu unul sau mai multe elemente neliniare. La examenul final se dau doua subiecte teoretice (o teoreme si o metoda, din teoria circuitleor) si pot fi refacute cel doua probleme de control din circuite electrice liniare in regim dinamic (una de c.a. in complex si una de regim tranzitoriu, de ordinulintai sau in operational-Laplace). Lista subiectelor de teorie si de probleme, date in anii anteriori atat la examenul partial cat si final poate fi gasita pe Moodle. Tot aici se gaseste si o lista de subiecte suplimentare, optionale, pentru punctele bonus. La MIT6.002, la examenul partial se dau 25 de teste (2/3 cu raspunsuri prestabilite) iar la examenul final doua probleme mai dificile, cu cate cinci puncte. Fiecare testare dureaza 2 ore si reprezinta 25% din nota. Teoria la examenul final reprezinta 40% din nota. Restul se obtine din teme de casa si laborator. Instrumente (Tools)Compileonline MATLAB onlineExecute MATLAB/Octave Script Online (GNU Octave 3.6.4): http://www.compileonline.com/execute_matlab_online.php

SpicePSpice, LTSpice sau Berekeley Spice:http://www.cadence.com/products/orcad/pages/downloads.aspxhttp://www.linear.com/designtools/software/http://bwrcs.eecs.berkeley.edu/Classes/IcBook/SPICE/

Simulator 2D de camp electrostatichttp://phet.colorado.edu/sims/charges-and-fields/charges-and-fields_en.htmlSimulator camp magnetic si inductie elecrtromagneticahttp://phet.colorado.edu/en/simulation/faraday

Derivare si integrare simbolicahttp://www.integral-calculator.com/http://www.integral-calculator.com/

WebSimWebSim is a web-based laboratory that allows you to experiment with various circuits seen in 6.002. For example, when experimenting with an RLC circuit in WebSim, you can set the resistor, capacitor and inductor values, apply one of many inputs (e.g., step, square wave or a rock music sample), and view or listen to the corresponding output.There are no required exercises on WebSim. It is provided as a resource to help build intuition and to have fun.Editoare de schemehttps://www.draw.io/http://www.edrawsoft.com/electrical-drawing-software.phphttp://opencircuitdesign.com/xcircuit/http://www.digikey.com/schemeithttps://www.circuitlab.com/

Imagini (Video/Audia/Foto lectures) La adresa http://bazele-electrotehnicii.blogspot.ro/ sunt disponibile imagini ale tablelor de curs din anii anteriori.