Electric Circuit Theory 1 (5 cr)

Objectives (course unit)

The student can
- understand the basic concepts of electrical circuits and understand their origin
- use current-voltage equations of circuit components for analyzing electrical circuits and understand the principles of basic components
- systematically analyze electrical circuits

In addition to analyzing skills, the student has a strong understanding that any circuit can be systematically solved by the Kirchhoff Voltage Law, Kirchhoff Power Law, and component current-voltage equations, and that the primary goal of various circuit resolution methods is merely to reduce the workload required for analysis.

Content (course unit)

Direct current circuits: options for connecting resistors, principles of circuit analysis, construction of different solution methods from Kirchhoff's laws.

Alternating current circuits: utilization of complex numbers in the description of alternating current quantities (pointer computation), impedance concept, repetition of computational methods using pointer computation.

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

The student is able to analyze simple DC and AC circuits.

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

The student understands the functional differences between DC and AC circuits. In addition, the student has such a strong routine for analyzing electrical circuits that the complexity of the task does not substantially complicate the task, but only increases the workload. The student has also developed a strong circuit reading skill, which is needed, for example, to simplify complex circuits. The calculation of AC power is smooth.

Assessment criteria, excellent (5) (course unit)

The student knows the background of circuit analysis so well that he understands that different solution methods are just the application of the same rules in different ways. As a result, the student is able to solve any circuit by any method and is aware that the difference between the methods is ultimately only in the workload. As a result of a strong understanding, the analysis of AC circuits is not substantially more difficult than DC power circuits.

Exam schedules

Opintojaksosta pidetään kaksi välikoetta, joiden ajankohdat ilmoitetaan myöhemmin. Kurssi on mahdollista suorittaa myös yhdellä tentillä, joka järjestetään toisen välikokeen kanssa samaan aikaan tarvittaessa. Kaksi uusintatenttiä järjestetään TT-yksikön virallisina uusintakoepäivinä tammi- ja helmikuussa.

Assessment methods and criteria

Opintojakson kokonaissuorituksen arviointi perustuu menestymiseen välikokeissa tai tentissä.

Assessment scale

0-5

Teaching methods

Lähiopetus, opetuskeskustelu, itsenäinen työskentely, ryhmätyöskentely, harjoitustehtävät, välikokeet/tentit.

Learning materials

Kurssin eteneminen perstuu seuraaviin oppikirjoihin: Piirianalyysi 1 ja Piirianalyysi 2 (Pertti Tarkka, Lauri Hietalahti / Edita)

Näiden lisäksi käytetään sähköistä oppimateriaalia ja verkossa vapaasti käytössä olevaa muuta materiaali.

Vahva laskinsuositus: TI-Nspire

Student workload

Opiskelijan kokonaisajankäyttö opintojaksolle on n. 135 h, josta lähiopetuksen osuus on n. 56 h.

Content scheduling

Opintojakson sisältö koostuu seuraavista aihepiireistä:

- Tasasähköpiirien käsitteet, rakenne ja komponentit
- Suureet, kuten virta, jännite, teho ja energia
- Tasasähköpiirien laskenta- ja analysointimenetelmät
- Vaihtosähköpiireihin liittyvät käsitteet ja komponentit
- Vaihtosähköpiirien käsittely eri laskentamenetelmillä
- Vaihtosähköpiirin toiminnan analysointi
- Vaihtosähkön teho ja energia

Opintojakso järjestetään rinnakkain Sähkötekniikan perusteet opintojakson kanssa, ja opintojaksojen sisällöt pyritään syknronoimaan etenemään samantahtisesti aihepiireittän.

Practical training and working life cooperation

Opintojakson sisältö antaa valmiudet syventää sähkötekniikan käsitteiden, suureiden ja niiden välisten laskennallisten riippuvuussuhteiden osaamista. Opintojen aikaisissa harjoitteluissa tasa- ja vaihtosähköpiirien laskennallinen osaaminen antaa valmiudet ymmärtää käytännön ratkaisuissa tehtäviä valintoja ja perusteluja niille.

Further information

Lisätietoja annetaan opintojakson aikana lähiopetuskerroilla, sekä sähköisesti.
Yhteydet muihin opintojaksoihin:
- yhtälöiden muodostaminen ja niiden ratkaisu (Geometria ja vektorilaskenta)
- kompleksiset suureet, osoittimet ja osoitinlaskenta (Geometria ja vektorilaskenta)
- lineaaristen yhtälöryhmien matriisimuotoinen ratkaisu (Funktiot ja matriisit)
- resistiivisyyden lämpötilariippuvuus (Lämpö- ja virtausoppi)
- tasa- ja vaihtosähkötekniikan käsitteellinen osaaminen, mittalaitteet ja mittausten suorittaminen (Sähkötekniikan perusteet)

Assessment criteria - fail (0) (Not in use, Look at the Assessment criteria above)

Opiskelija ei osoita osaavansa analysoida yksinkertaisia tasa- ja vaihtosähköpiirejä.

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

Opiskelija osaa analysoida yksinkertaisia tasa- ja vaihtosähköpiirejä.

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

Opiskelija ymmärtää tasa- ja vaihtosähköpiirien toiminnalliset eroavaisuudet. Lisäksi opiskelijalla on niin vahva rutiini sähköpiirien analysointiin, ettei tehtävän monimutkaistuminen oleellisesti hankaloita tehtävän ratkaisemista, vaan se ainoastaan kasvattaa työmäärää. Opiskelijalle on myös kehittynyt vahva piirinlukutaito, jota tarvitaan esimerkiksi monimutkaisten piirien yksinkertaistamisessa. Vaihtosähkön tehon laskenta on sujuvaa.

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

Opiskelija tuntee piirien analysoinnin taustat niin hyvin, että hän ymmärtää eri ratkaisumenetelmien olevan vain samojen sääntöjen soveltamista eri tavoin. Tämän seurauksena opiskelija osaa ratkaista minkä tahansa piirin millä tahansa menetelmällä ja tiedostaa, että menetelmien välinen ero on lopulta vain työmäärässä. Vahvan ymmärryksen seurauksena vaihtosähköpiirien analysointi ei ole oleellisesti tasasähköpiirejä vaikeampaa.