Ηλεκτρικά Κυκλώματα

Εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας: 2 θεωρία + 1 ασκήσεις πράξεις + 2 εργαστήριο

Tυπικό εξάμηνο διδασκαλίας: Β΄

Διδασκαλία: Η διδασκαλία του μαθήματος έχει τη μορφή 15 διαλέξεων και ισάριθμων εργαστηριακών ασκήσεων, στο πλαίσιο των οποίων υπάρχει η δυνατότητα ανάληψης εργασιών.

Ενδεικτικά προαπαιτούμενα: Γραμμική Άλγεβρα

Διδακτικές μονάδες: 6

Σκοπός και στόχοι του μαθήματος:

Η εξοικείωση των σπουδαστών με τις τεχνικές μελέτης, ανάλυσης και επίλυσης ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Μετά την παρακολούθηση του μαθήματος οι σπουδαστές θα πρέπει:

Να έχουν μια καλή αντίληψη του αντικειμένου και να γνωρίζουν τις βασικές αρχές που διέπουν τη λειτουργία των κυκλωμάτων.
Να μπορούν να εφαρμόσουν τεχνικές για την επίλυση απλών ηλεκτρικών κυκλωμάτων τόσο με ανεξάρτητες όσο και με εξαρτημένες τιμές.
Να αντιλαμβάνονται τη σημασία των εννοιών του συντονισμού, του εύρους ζώνης διέλευσης και της συχνοτικής συνάρτησης μεταφοράς.

Περίγραμμα μαθήματος:

Ιστορικά στοιχεία. Αγωγοί, μονωτές, ημιαγωγοί. Νόμος του Coulomb. Διατήρηση φορτίου. Ηλεκτρικό πεδίο. Ένταση ηλεκτρικού πεδίου. Ηλεκτρικό Δυναμικό.
Ηλεκτρικό Ρεύμα και Αντίσταση. Νόμος του Ohm. Σύνδεση στοιχείων σε σειρά και παράλληλα. Μεταφορά ενέργειας σε ηλεκτρικό κύκλωμα. Συμβολισμοί ηλεκτρικών μεγεθών. Μονάδες μέτρησης. Πολλαπλάσια & υποπολλαπλάσια.
Σήματα και κυματομορφές. Μη περιοδικά σήματα. Περιοδικά σήματα. Διαμορφωμένα σήματα. Μέση & Ενεργός τιμή σήματος. Ηλεκτρικό κύκλωμα. Γραμμικότητα, αιτιότητα, χρονική αμεταβλητότητα.
Ανεξάρτητες και εξαρτημένες πηγές. Εσωτερική αντίσταση. Σύνδεση ιδανικών πηγών. Σύνδεση πραγματικών πηγών. Διαιρέτης τάσης. Διαιρέτης ρεύματος. Γέφυρα Wheatstone.
Επίλυση κυκλωμάτων. Νόμοι του Kirchhoff. Μέθοδος βρόχων. Παραδείγματα.
Μέθοδος κόμβων. Παραδείγματα.
Θεώρημα επαλληλίας. Θεώρημα της αντικατάστασης. Θεώρημα του Tellegen.
Θεωρήματα Thevenin & Norton. Παραδείγματα.
Επίλυση κυκλωμάτων με εξαρτημένες πηγές. Παραδείγματα.
Μετασχηματισμοί αστέρα – τριγώνου. Θεώρημα μέγιστης μεταφοράς ισχύος. Ευθεία φόρτου και δυναμική αντίσταση στοιχείου.
Μιγαδικές αντιστάσεις. Σύνθετα κυκλώματα. Διανύσματα τάσης & έντασης. Ισχύς σε σύνθετα κυκλώματα. Παραδείγματα.
Κυκλώματα συντονισμού με παθητικά στοιχεία. Σε σειρά – παράλληλα. Εύρος ζώνης διέλευσης. Συντελεστής ποιότητας. Συχνοτική συνάρτηση μεταφοράς. Παραδείγματα.
Χρονική απόκριση κυκλωμάτων. Κυκλώματα RC. Κύκλωμα RLC.
Ευστάθεια κυκλωμάτων.
Μετασχηματιστές. Ιδανικός, πραγματικός και υβριδικός μετασχηματιστής.