Opinto-opas

Tavoitteet (OJ)

Opiskelija osaa
- sähkövirtapiirien keskeiset käsitteet ja ymmärtää niiden alkuperän
- käyttää piirikomponenttien virta-jännite-yhtälöitä sähköpiirien analysoinnissa ja ymmärtää peruskomponenttien toimintaperiaatteet
- analysoida sähkövirtapiirejä järjestelmällisesti

Analysointitaidon lisäksi opiskelijalla on vahva käsitys siitä, että mikä tahansa sähköpiiri voidaan ratkaista järjestelmällisesti Kirchhoffin jännitelain, Kirchhoffin virtalain ja komponenttien virta-jännite-yhtälöiden avulla, ja että erilaisten piirinratkaisumenetelmien pääasiallinen tavoite on vain vähentää analysointiin tarvittavaa työmäärää.

Sisältö (OJ)

Tasasähköpiirit: vastusten kytkentävaihtoehdot, piirien analysoinnin periaatteet, erilaisten ratkaisumenetelmien rakentuminen Kirchhoffin laeista.

Vaihtosähköpiirit: kompleksilukujen hyödyntäminen vaihtosähkösuureiden kuvauksessa (osoitinlaskenta), impedanssin käsite, laskentamenetelmien kertaus osoitinlaskentaa hyödyntäen.

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1-2) (OJ)

Opiskelija osaa analysoida yksinkertaisia tasa- ja vaihtosähköpiirejä.

Arviointikriteerit, hyvä (3-4) (OJ)

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.

Arviointikriteerit, kiitettävä (5) (OJ)

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.

Tenttien ja uusintatenttien ajankohdat

Opintojakso suoritetaan tentillä, joka järjestetään toukokuussa.

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Opintojakson kokonaissuorituksen arviointi perustuu välikoe- ja tenttitulokseen. Kurssin keskeisenä tavoitteena on oppia sähköpiirien järjestelmällistä analysointia, ja sen mittaaminen onnistuu varsin hyvin koetehtävillä.

Arviointiasteikko

0-5

Opiskelumuodot ja opetusmenetelmät

Lähiopetus järjestetään siten, että teoriatuntien jälkeen järjestetään saman aihepiirin laskuharjoituksia, joiden tavoitteena on kerryttää välttämätöntä laskentarutiinia. Lähituntien itselaskemisen lisäksi harjoituksia jää tehtäväksi myös omalla ajalla.

Lähituntien lisäksi tarjolle tulee lyhytvideoita ja muuta sähköistä materiaalia opintojakson aihepiireistä.

Oppimateriaalit

Kurssin materiaalia tulee jakoon Moodle -ympäristöön.

Kirjasuosituksina ovat:
- Piirianalyysi 1 ja Piirianalyysi 2 (Pertti Tarkka, Lauri Hietalahti / Edita)

Vahva laskinsuositus: TI-Nspire

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

Opiskelijan kokonaisajankäyttö opintojaksolle on n. 135h, josta kontaktiopetuksen osuus on n. 43h.

Sisällön jaksotus

Opintojakson keskeinen tavoite on oppia sähköpiirien järjestelmällistä analysointia. Työ aloitetaan tasasähköpiireistä, joissa komponentit ovat yksinkertaisimpia. Tällöin siis piirilaskentasääntöjen lainalaisuudet pääsevät selvimmin esille. Kun tasasähköpiirit on hallussa, siirrytään vaihtosähköpiireihin. Niiden laskentasäännöt ovat täsmälleen samat kuin tasasähköpiireissä, mutta laskennasta tulee monimutkaisemman näköistä lisääntyneiden komponenttien ja kompleksilukuaritmetiikan seurauksena.

Opintojakson sisältö koostuu seuraavista aihepiireistä:

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

Toteutuksen valinnaiset suoritustavat

välikokeet ja tentti

Harjoittelu- ja työelämäyhteistyö

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.

Lisätietoja opiskelijoille

Lisätietoja annetaan opintojakson aikana lähiopetuskerroilla sekä sähköisesti tabulan kautta.
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)

Arviointikriteerit - tyydyttävä (1-2) (Ei käytössä, kts Opintojakson Arviointikriteerit ylempänä)

Opiskelija osaa analysoida yksinkertaisia tasa- ja vaihtosähköpiirejä.

Arviointikriteerit - hyvä (3-4) (Ei käytössä, kts Opintojakson Arviointikriteerit ylempänä)

Opiskelija osaa analysoida monipuolisesti tyypillisiä tasa- ja vaihtosähköpiirejä.

Arviointikriteerit - kiitettävä (5) (Ei käytössä, kts Opintojakson Arviointikriteerit ylempänä)

Opiskelija osaa analysoida kattavasti haasteellisia laajoja tasa- ja vaihtosähköpiirejä.