Electric Circuit Theory 2 (5 cr)

Objectives (course unit)

The student knows
- concepts of AC power

The student can
- model circuits with inductively coupled windings
- model circuit resonance situations and master analysis of passive basic filters
- model circuit switching phenomena and understand their essential differences compared to steady-state circuit modeling

Content (course unit)

AC power: actual power, reactive power, apparent power, complex power.

Circuit Modeling of Mutual Inductance: How Inductively Coupled Coils Are Considered in Circuit Analysis, Circuit Model of Ideal Transformer.

Resonance in Circuits: What does resonance mean and how does it appear in electrical circuits. How to model resonance situations in electrical circuits.

Passive Filter Connections: How low-pass, high-pass, band-pass, and band-pass filters are implemented with resistors, coils and capacitors. How these filter connections are modeled using the voltage gain transfer function.

Switching phenomena: How to model switching phenomena and other transient situations in electrical circuits. Modeling coupling phenomena will inevitably lead to differential equations, which are solved in the course both in time and by Laplace transform.

Prerequisites (course unit)

Controlling the contents of DC and AC circuits.

Assessment criteria, satisfactory (1-2) (course unit)

Opiskelija osaa ratkaista yksinkertaisia tehtäviä kaikista kurssin keskeisistä aihepiireistä.

Assessment criteria, good (3-4) (course unit)

Opiskelija osaa ratkaista soveltavia tehtäviä vaihtosähkön tehosta, keskinäisinduktanssista, resonanssista, suodatinpiireistä ja piirien kytkentätilanteista. Soveltavien tehtävien ratkaiseminen edellyttää laskentarutiinin lisäksi keskeisten aihepiirien vahvaa ymmärrystä.

Assessment criteria, excellent (5) (course unit)

Opiskelija ymmärtää syvällisesti vaihtosähkön tehon käsitteet ja taustalla vaikuttavan oletuksen sähkösuureiden sinimuotoisuudesta. Opiskelija osaa mallintaa keskinäisinduktansseja sisältäviä sähköpiirejä ja ymmärtää, miten virtojen ja käämintäsuuntien muutokset vaikuttavat sähköpiirin toimintaan. Opiskelija osaa ratkaista sähköpiirien resonanssitilanteet ja ymmärtää sarja- ja rinnakkaisresonanssin vaikutusten eroavaisuudet. Opiskelija osaa suunnitella erilaisia suodatinkytkentöjä ja ymmärtää jännitevahvistuksen käyttäytymisen taajuuden funktiona. Opiskelija ymmärtää piirien kytkentäilmiöiden taustat ja osaa ratkaista erilaisia piirien kytkentäilmiöitä sekä aikatasossa että Laplace-muunnoksen avulla.

Exam schedules

Välikoe- ja tenttipäivämäärät sovitaan opintojakson aikana.

Assessment methods and criteria

Kurssin pääasiallisena tavoitteena on saavuttaa ymmärrys ja mallinnustaito tietyistä sähkötekniikan oleellisista ilmiöistä. Kurssin arvioinnissa pyritään pääosin testaamaan sitä, kuinka hyvin näiden ilmiöiden mallinnustaito on opittu.

Assessment scale

0-5

Teaching methods

kulmakivien menetelmä, lyhyet opetusvideot, perinteinen lähiopetus: teoriatunnit ja paljon opiskelijoiden omaa työskentelyä lähitunneilla, etäopiskelun tukeminen tabulan avulla
- Opetusvideoita kurssin eri aihepiireistä on tulossa kattavasti tarjolle.

Learning materials

Oppimateriaalina toimii Moodlessa jaettava sähköinen materiaali.

Student workload

Kurssilla on lähiopetusta noin 30 tuntia. Kun oletetaan, että yksi opintopiste vastaa noin 27 tunnin työskentelyä, viiden opintopisteen opintojakson kokonaiskuorma on 135 tunnin luokkaa. Lähiopetuksen lisäksi kuorma on siis sadan tunnin luokkaa. Osa tästä liittyy videoiden muodossa olevaan opetusmateriaaliin, joka on tarjolla Moodlessa.

Content scheduling

Kurssilla on viisi keskeistä aihepiiriä: vaihtosähkön teho, keskinäisinduktanssi, resonanssi, suodattimet, ja piirien kytkentätilanteet, joista viimeisessä hyödynnetään Laplace-muunnosta. Kaikki viisi aihepiiriä ovat lähtökohtaisesti yhtä tärkeitä, ja kaikkien käsittelyyn käytetään likimain saman verran aikaa.

Completion alternatives

välikokeet ja tentti

Further information

Etäopiskelua tuetaan Moodlen avulla. Tarjolle tulee opetusvideoita kurssin keskeisistä aihepiireistä, ja lisäksi Moodlesta tulee löytymään sähköistä materiaalia esimerkiksi tehtävien ratkaisuehdotustusten muodossa.
Yhteydet muihin opintojaksoihin:
- kompleksiluvut (Geometria ja vektorilaskenta)
- keskinäisinduktanssin, resonanssin ja kytkentäilmiöiden mittaaminen (Sähkö- ja automaatiotekniikan peruslaboraatiot)
- Tasa- ja vaihtosähköpiirit

Assessment criteria - satisfactory (1-2) (Not in use, Look at the Assessment criteria above)

Opiskelija osaa ratkaista yksinkertaisia tehtäviä kaikista kurssin keskeisistä aihepiireistä.

Assessment criteria - good (3-4) (Not in use, Look at the Assessment criteria above)

Opiskelija osaa ratkaista soveltavia tehtäviä vaihtosähkön tehosta, keskinäisinduktanssista, resonanssista, suodatinpiireistä ja piirien kytkentätilanteista. Soveltavien tehtävien ratkaiseminen edellyttää laskentarutiinin lisäksi keskeisten aihepiirien vahvaa ymmärrystä.

Assessment criteria - excellent (5) (Not in use, Look at the Assessment criteria above)

- Opiskelija osaa laskea vaihtosähkön tehon eri komponentit ja ymmärtää niiden luonnontieteelliset merkitykset.
- Opiskelija osaa ottaa keskinäisinduktanssin huomioon piirilaskennassa, onpa kyse sitten muuntajasta tai muunlaisesta kytkennästä, jossa kahden tai useamman käämin välillä on induktiivinen kytkentä.
- Opiskelija osaa selvittää kytkennän resonanssitaajuuden ja hahmottaa sen luonnontieteelliset syyt ja seuraukset.
- Opiskelija osaa suunnitella erilaisia suodatinkytkentöjä ja ymmärtää jännitevahvistuksen käyttäytymisen taajuuden funktiona.
- Opiskelija ymmärtää piirien kytkentäilmiöiden taustat, ja osaa ratkaista erilaisia piirien kytkentäilmiöitä sekä suorana differentiaaliyhtälön ratkaisuna että Laplace-muunnoksen avulla.