Курс лекций по электротехнике и электронике — книга
Курс лекций по электротехнике и электронике — книга | ИСТИНА – Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данныхКурс лекций по электротехнике и электроникекнига
- Авторы: Равичев Л.В., Комиссаров Ю.А., Новикова И.И., Семенова Е.А., Хлебалкин И.В.
- Год издания: 2015
- Место издания: Издательство научной литературы «Ноосфера» Калуга
- ISBN: 978-5-905-856-17-4
- Тираж: 500 экз.
- Учебное пособие, имеющее гриф
- Аннотация: Представлен презентационный материал лекций по основам общей электротехники и электроники с использованием мультимедийных средств. Приведен анализ и методы расчета однофазных и трехфазных электрических цепей. Даны основы теории электромагнитных явлений трансформаторов, электрических машин и их основные характеристики. Проанализированы переходные процессы в линейных цепях и законы коммутации. Рассмотрены элементная база современных электронных устройств, основы цифровой электроники, источники питания, усилители электрических сигналов, электрические измерения и приборы. Предназначено для бакалавров, магистров и дипломированных специалистов по химико-технологическим направлениям.
- Добавил в систему: Равичев Леонид Владимирович
Основы электроники для техникумов. Краткий курс лекций по электротехнике (заочное отделение)
Технолог планирует и устанавливает солнечные батареи и ветряные турбины. Он также может программировать интеллектуальные здания. Помимо всего прочего, он обеспечивает автоматизацию освещения и кондиционирования воздуха, работу лифтов и автоматических дверей и программирование термостатов. Он также отвечает за техническое обслуживание и ремонт систем.
Силовая электроника по-прежнему удовлетворяет нескольким признакам в техническом мире. Это может быть современная форма электротехники, когда объектом является управление двигателем, например. Силовая электроника также относится ко всем концепциям, методам и методологиям, связанным с статической конверсией электроэнергии. Это справедливо и для встроенных беспроводных систем, где тонкое управление электричеством является серьезной проблемой. С точки зрения мощности, силовая электроника распространяется на протяжении многих десятилетий: очень низкая мощность, связанная с восстановлением энергии или очень большими потоками электрических сетей.
Электроника представляет собой бурноразвивающуюся отрасль науки и техники. Она изучает физические основы и практическое применение различных электронных приборов. К физической электронике относят: электронные и ионные процессы в газах и проводниках. На поверхности раздела между вакуумом и газом, твердыми и жидкими телами. К технической электронике относят изучение устройства электронных приборов и их применение. Область посвященная применению электронных приборов в промышленности называется Промышленной Электроникой.
Что касается частотного спектра, силовая электроника включает сигналы от непрерывного до нескольких герц до нескольких гигагерц. Силовая электроника представляет собой обширную научно-техническую область, постоянное изменение и лежащую в основе социальной проблемы энергетического перехода, как и цифрового общества. Элементы в коллекции охватывают различные элементы этого захватывающего поля. Цель этой статьи — представить структуру, сферу действия и предложить руководство по чтению.
Силовая электроника по-разному рассматривается в техническом мире. Приемка варьируется от современного лица электротехники, когда речь идет, например, о моторном двигателе, но также связана с концепциями, технологиями и методологиями источников питания, т.е. статическим преобразованием напряжения. Силовая электроника больше не находится в области беспроводных датчиков, где предельный контроль потребления электроэнергии является обязательным. Силовая электроника является широкой технической и научной сферой, в постоянной эволюции и в центре социальной проблемы перехода энергии и энергии в цифровое общество.
На сайте вы можете скачать бесплатно большое количество книг по электронике. В книге «Схемотехника электронных средств» рассмотрена элементная база электронных приборов. Приведены основные принципы построения аналоговых, импульсных и цифровых устройств. Особое внимание уделено запоминающим устройствам и преобразователям информации. В отдельном разделе рассмотрены микропроцессорные комплексы и устройства. Для студентов учреждений высшего профессионального образования. Так же скачивайте книги авторов: Левинштейн М.Е., Симин Г.С., Максина Е.Л., Кузьмина О., Щедрин А.И., Леонтьев Б.К., Шелестов И.П., Пиз Р., Родин А., Бессонов В.В., Столовых А.М., Дригалкин В.В., Мэндл М., Лебедев А.И., Брага Н., Хамакава Й., Ревич Ю.В., Абрайтис Б.Б., Альтшуллер Г.Б., Елфимов Н.Н., Шакулин В.Г., Байда Н.П., Байерс Т., Бальян Р.Х., Обрусник В.П., Бамдас А.М., Савиновский Ю.А., Бас А.А., Безбородов Ю.М., Бочаров Л.Н., Бухман Д.Р., Кротченков А.Г., Обласов П.С., Быстров Ю.А., Василевский Д.П., Васильев В.А., Вдовин С.С., Вересов Г.П., Якубовский С.В., Шахгильдян В.В., Чистяков Н., Хоровиц П., Хилл У., Фелпс Р., Сидоров И.Н., Скорняков С.В., Гришин Г.Г., Мошков А.А., Ольшанский О.В., Овечкин Ю.А., Викулин И.М., Войшвилло Г.В., Володин А.А., Гальперин М.П., Кузнецов В.Я., Маслеников Ю.А., Гауси М., Лакер К., Ельяшкевич С., Гендин Г.С., Головков А.В..
Статьи в сборнике охватывают большое количество вопросов в этой широкой области. Это введение хочет описать структуру, периферию проблем и руководство по чтению. Успех силового преобразователя, как промышленного продукта, основан на освоении многих физических явлений во многих областях, но было бы трудно продвинуть точное определение понятий, технологий и технологий, охватываемых Сокращение «силовой электроники». Эта дисциплина поддерживает достижение важнейших функций в системах, которые в конечном итоге видят широкая общественность в качестве конечной цели.
Обратите внимание на книгу «Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств». В книге приводится описание схемотехники цифровых устройств. Основное внимание уделяется обучению разработке программно-аппаратных комплексов, содержащих процессор: написание поведенческих и структурных VHDL и Verilog HDL-моделей, их тестирование и функциональное тестирование выполнения программ. Описывается современный инструментарий разработчика. На примерах дается описание использования этого инструментария.
В поезде или мобильном телефоне место Силовая электроника в этих «продуктах» редко подчеркивается. Силовая электроника управляет функциями «электронной» системы, какими бы они ни были. Образ дисциплины «силовая электроника», вероятно, равен важности этой дисциплины в система: все по усмотрению.
В то время, когда ископаемое топливо становится скудным, а экологическая осведомленность способствует чистой и возобновляемой энергии, силовая электроника снова продвигается на первый план. Фактически, ниже по течению от систем, которые преобразуют альтернативные энергии в ископаемую энергию, силовая электроника присутствует, как только они преобразуются в электрическую энергию, и как только электричество адаптируется к потребностям. мощность вынуждена производить больше преобразователей с повышенной производительностью и более низкой и низкой стоимостью.
На сайте представлены книги самых знаменитых авторов: Любицкий В.Б., Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н., Горбатый В.И., Городилин В.М., Федосеева Е.О., Трохименко Я., Любич Ф., Румянцев М.М., Розанов Ю.К., Гришин Ю.П., Казаринов Ю.М., Катиков В.М., Рамм Г.С., Панфилов Н.Д., Окснер Э.С., Новаченко И.В., Юровский А.В., Нефедов А.В., Гордеева В.И., Мошиц Г., Хорн П., Мигулин И., Чаповский М., Маркатун М.Г., Дмитриев В.А., Ильин В.А., Лярский В.Ф., Мурадян О.Б., Джозеф К., Андреев В., Баранов В.В., Бекин Н.В., Годонов А.Ю., Головин О., Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И., Айсберг Е., Шумилин М.С., Головин О.В., Севальнев В.П., Шевцов Э.А., Цыкин Г.С., Харченко В.М., Хабловски И., Скулимовски В., Уильямс А., Тетельбаум И.М., Шнейдер Ю.Р., Соклоф С., Гутников В.С., Данилов Л.В., Матханов П.Н., Филиппов Е.С., Дерябин В.И., Рыбаков А.М., Ротхаммель К., Дьяков В.И., Палшков В.В., Жутяев С., Зельдин И.В., Русинов В.В., Ломоносов В.Ю., Поливанов К.М., Кацнельсон Б., Ларионов А., Игумнов Д.В., Королев Г., Громов И., Иофе В.К., Лизунков М.В., Коллендер Б.Г., Кузинец Л.М., Соколов В.С., Китаев В.Е., Бокуняев А.А., Колканов М.Ф., Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А., Кононович Л., Калабеков Б.А., Кононович Л.М., Ковалгин Ю.А., Сырицо А., Поляков В., Королев Г.В., Костиков В.Г., Никитин И.Е., Краснопольский А.Е., Соколов В., Троицкий А., Кризе С., Кубаркин Л.В., Кузин В., Кузина О., Куприянович Л., Леонтьев В.Ф., Лукошкин А., Киренский И., Монахов Ю., Петров О., Достал И., Судаков Ю., Громов Н., Выходец А.В., Гитлиц М.В., Никонов А.В., Однолько В.В., Гавриленко И., Мальцева Л., Марцинкявичус А., Мирский Г.Я., Волгов В.А., Вамберский М.В., Казанцев В.И., Шелухин С.А., Бунимович С., Яйленко Л., Мухитдинов М., Мусаев Э., Мячин Ю.А., Одноралов Н., Павленко Ю.Ф., Шпаньон П.А., Пароль Н.В., Берштейн А.С., Паскалев Ж., Поликарпов А., Сергиенко Е.Ф., Бобров Н.В., Беньковский З., Липинский Э., Бастанов В.Г., Поляков В.Т., Абрамович М.И., Павлов Б., Щербакова Ю.В., Адаменко М., Тюнин Н.А., Куликов Г.В.
Эти характеристики направлены на повышение производительности и увеличение плотности мощности. Применения требуют использования рабочих сред как суровые при комнатной температуре, вибрации и химической агрессии. Силовая электроника сродни электротехнике и относится к крупным установкам. Эти электроустановки не вызывают при первых высоких технологиях, и тем не менее переход энергии обеспечивает сильное техническое и научное обновление так называемых интеллектуальных сетей. Развертывание в ближайшем будущем непрерывной, но высоковольтной сетчатой сети подразумевает разработку подходящих компонентов и преобразователей.
(Документ)
n1.doc
Краткий курс лекций
по электротехнике (заочное отделение)
Введение
Основные определения
1.1. Основные пояснения и термины
1.2. Пассивные элементы схемы замещения
1.3. Активные элементы схемы замещения
1.4. Основные определения, относящиеся к схемам
1.5. Режимы работы электрических цепей
1.6. Основные законы электрических цепей
Эквивалентные преобразования схем. Параллельное соединение элементов электрических цепей
2.1. Последовательное соединение элементов электрических цепей
2.2. Параллельное соединение элементов электрических цепей
3.1. Расчет электрических цепей постоянного тока
с одним источником методом свертывания
4.1. Метод непосредственного применения законов Кирхгофа
4.2. Метод контурных токов
4.3. Метод узловых потенциалов
Нелинейные электрические цепи постоянного тока
5.1. Основные определения
5.2. Графический метод расчета нелинейных цепей постоянного тока
Электрические цепи однофазного переменного тока
6.1. Основные определения
6.2. Изображение синусоидальных функций времени в векторной форме
6.3. Изображение синусоидальных функций времени в комплексной форме
6.4. Сопротивление в цепи синусоидального тока
6.5. Индуктивная катушка в цепи синусоидального тока
6.6. Емкость в цепи синусоидального тока
6.7. Последовательно соединенные реальная индуктивная
катушка и конденсатор в цепи синусоидального тока
6.8. Параллельно соединенные индуктивность, емкость и
активное сопротивление в цепи синусоидального тока
6.9. Резонансный режим в цепи, состоящей из параллельно
включенных реальной индуктивной катушки и конденсатора
6.10. Мощность в цепи синусоидального тока
Трехфазные цепи
7.1. Основные определения
7.2. Соединение в звезду. Схема, определения .
7.3. Соединение в треугольник. Схема, определения
7.5. Мощность в трехфазных цепях
Магнитные цепи
9.1. Основные определения
9.2. Свойства ферромагнитных материалов
9.3. Расчет магнитных цепей
Трансформаторы
10.1. Конструкция трансформаторов
10.2. Работа трансформатора в режиме холостого хода
10.3. Работа трансформатора под нагрузкой
Электрические машины постоянного тока
11.1. Устройство электрической машины постоянного тока
11.2. Принцип действия машины постоянного тока
11.3. Работа электрической машины постоянного тока
в режиме генератора
11.4. Генераторы с независимым возбуждением.
Характеристики генераторов
11.5. Генераторы с самовозбуждением.
Принцип самовозбуждения генератора с параллельным возбуждением
11.6. Работа электрической машины постоянного тока
в режиме двигателя. Основные уравнения
11.7. Механические характеристики электродвигателей
постоянного тока
Электрические машины переменного тока
12.1. Вращающееся магнитное поле
12.2. Асинхронные двигатели. Конструкция, принцип действия
12.3. Вращающий момент асинхронного двигателя
12.4. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей.
Реверсирование асинхронного двигателя
12.5. Однофазные асинхронные двигатели
12.6. Синхронные двигатели.
Конструкция, принцип действия
Введение
Электротехника — отрасль науки и техники, связанная с применением электрических и магнитных явлений для преобразования энергии, обработки материалов, передачи информации и др.Электротехника охватывает вопросы получения, преобразования и использования электроэнергии в практической деятельности человека. Электроэнергию можно получить в значительных количествах, передать на расстояние и легко преобразовать в энергию других видов.
В кратком курсе лекций даны основные определения и топологические параметры электрических цепей, изложены методы расчета линейных и нелинейных цепей постоянного и переменного тока, анализ и расчет магнитных цепей.
Рассмотрены конструкция, принцип действия и характеристики трансформаторов и электрических машин постоянного и переменного тока, а также информационных электрических машин.
1. Основные определения
1.1. Основные пояснения и термины
Электротехника — это область науки и техники, изучающая электрические и магнитные явления и их использование в практических целях.Электрическая цепь — это совокупность устройств, предназначенных для производства, передачи, преобразования и использования электрического тока.
Все электротехнические устройства по назначению, принципу действия и конструктивному оформлению можно разделить на три группы:
Источники энергии, т.е. устройства, вырабатывающие электрический ток (генераторы, термоэлементы, фотоэлементы, химические элементы).
Приемники, или нагрузка, т.е. устройства, потребляющие электрический ток (электродвигатели, электролампы, электромеханизмы и т.д.).
Проводники, а также различная коммутационная аппаратура (выключатели, реле, контакторы и т.д.).
Электрический ток, величина и направление которого не остаются постоянными, называется переменным током. Значение переменного тока в рассматриваемый момент времени называют мгновенным и обозначают строчной буквой i.
Для работы электрической цепи необходимо наличие источников энергии.
Различают активные и пассивные цепи, участки и элементы цепей. Активными называют электрические цепи, содержащие источники энергии, пассивными — электрические цепи, не содержащие источников энергии.
Без силовой электроники с точки зрения методов и концепций кочевые продукты не знали бы развития. что мы знаем. В небольших масштабах силовая электроника называется «управление энергией» или «управление питанием». Это, в конечном счете, является основной целью любого преобразователя. Это низковольтная электроника, которая взяла на себя концепцию сокращения электрической энергии или силовой электроники в качестве дисциплины, которая заинтересована в изделиях с очень малой мощностью, а также в тех, с колоссальными полномочиями.
Помимо технологии, блок питания процессора или преобразователя, подключенного к ветрогенератору, имеет очень большое количество аспектов, и инженеры, которые их проектировали, соответственно сражались с теми же физическими явлениями и пытался найти лучший ответ на те же компромиссы.
Электрическую цепь называют линейной, если ни один параметр цепи не зависит от величины или направления тока, или напряжения.
Электрическая цепь является нелинейной, если она содержит хотя бы один нелинейный элемент. Параметры нелинейных элементов зависят от величины или направления тока, или напряжения.
Электрическая схема — это графическое изображение электрической цепи, включающее в себя условные обозначения устройств и показывающее соединение этих устройств. На рис. 1.1 изображена электрическая схема цепи, состоящей из источника энергии, электроламп 1 и 2, электродвигателя 3.
Раздел «Силовая электроника» представляет собой дисциплину, посвященную преобразованию электрической энергии, то есть способ подачи точно на нагрузку электрической энергии, в которой она нуждается — в режиме тока, напряжения и в спектральном содержании и динамически — когда это необходимо, и это из одного или нескольких первичных источников электрической энергии. В заголовке есть стремление записать знания, необходимые для понимания происходящих явлений. Преобразование неэлектрической первичной энергии в электричество охватывает аспекты, которые все чаще рассматриваются в терминах «восстановления энергии».
Рис. 1.1
Для облегчения анализа электрическую цепь заменяют схемой замещения.
Схема замещения — это графическое изображение электрической цепи с помощью идеальных элементов, параметрами которых являются параметры замещаемых элементов.
На рисунке 1.2 показана схема замещения.
Рис. 1.2
Физические принципы преобразования первичной энергии в электричество в этом разделе не рассматриваются, но управление этим преобразованием, особенно для того, чтобы сделать его настолько эффективным, насколько это возможно, включая известную точку пиковой мощности, является электрический преобразователь, объекты, описанные в этом разделе.
Силовая электроника развивается очень быстро, и в технологических прыжках, поэтому роль рубрики также предлагает краткий обзор наиболее важных технологических приложений для всех аспектов энергосистемы. инженера имеют миссию по разработке издания раздела, чтобы отразить силовую электронику завтра: разработаны новые структуры конверсии, гонка для интеграции для малых или средних держав или прямой выборки энергии в сети, например, для источников с очень высоким напряжением.
Лекции, электротехника. | План-конспект занятия на тему:
Лекции по курсу основы электротехники
Эквивалентные преобразования схем
Эквивалентным называется преобразование, при котором напряжения и токи в частях схемы, не подвергшихся преобразованию, не меняются.
Последовательное соединение элементов
электрических цепей
На рис. 2.1 изображена электрическая цепь с последовательно соединенными сопротивлениями.
Рис. 2.1
Напряжение на зажимах источника ЭДС равно величине электродвижущей силы. Поэтому часто источник на схеме не изображают.
Падения напряжений на сопротивлениях определяются по формулам
В соответствии со вторым законом Кирхгофа, напряжение на входе электрической цепи равно сумме падений напряжений на сопротивлениях цепи.
где — эквивалентное сопротивление.
Эквивалентное сопротивление электрической цепи, состоящей из n последовательно включенных элементов, равно сумме сопротивлений этих элементов.
2.2. Параллельное соединение элементов
электрических цепей
На рис. 2.2 показана электрическая цепь с параллельным соединением сопротивлений.
Рис. 2.2
Токи в параллельных ветвях определяются по формулам:
где — проводимости 1-й, 2-й и n-й ветвей.
В соответствии с первым законом Кирхгофа, ток в неразветвленной части схемы равен сумме токов в параллельных ветвях.
где
Эквивалентная проводимость электрической цепи, состоящей из n параллельно включенных элементов, равна сумме проводимостей параллельно включенных элементов.
Эквивалентным сопротивлением цепи называется величина, обратная эквивалентной проводимости
Пусть электрическая схема содержит три параллельно включенных сопротивления.
Эквивалентная проводимость
Эквивалентное сопротивление схемы, состоящей из n одинаковых элементов, в n раз меньше сопротивлений R одного элемента
Возьмем схему, состоящую из двух параллельно включенных сопротивлений (рис. 2.3). Известны величины сопротивлений и ток в неразветвленной части схемы. Необходимо определить токи в параллельных ветвях.
Рис. 2.3 Эквивалентная проводимость схемы
,
а эквивалентное сопротивление
Напряжение на входе схемы
Токи в параллельных ветвях
Аналогично
Ток в параллельной ветви равен току в неразветвленной части схемы, умноженному на сопротивление противолежащей, чужой параллельной ветви и деленному на сумму сопротивлений чужой и своей параллельно включенных ветвей.
2.3.Преобразование треугольника сопротивлений
в эквивалентную звезду
Встречаются схемы, в которых отсутствуют сопротивления, включенные последовательно или параллельно, например, мостовая схема, изображенная на рис. 2.4. Определить эквивалентное сопротивление этой схемы относительно ветви с источником ЭДС описанными выше методами нельзя. Если же заменить треугольник сопротивлений
R1-R2-R3, включенных между узлами 1-2-3, трехлучевой звездой сопротивлений, лучи которой расходятся из точки 0 в те же узлы 1-2-3, эквивалентное сопротивление полученной схемы легко определяется.
Рис. 2.4 Сопротивление луча эквивалентной звезды сопротивлений равно произведению сопротивлений прилегающих сторон треугольника, деленному на сумму сопротивлений всех сторон треугольника.
В соответствии с указанным правилом, сопротивления лучей звезды определяются по формулам:
Эквивалентное соединение полученной схемы определяется по формуле
Сопротивления R0 и R?1 включены последовательно, а ветви с сопротивлениями R?1 + R4 и R?3 + R5 соединены параллельно.
2.4.Преобразование звезды сопротивлений
в эквивалентный треугольник
Иногда для упрощения схемы полезно преобразовать звезду сопротивлений в эквивалентный треугольник.
Рассмотрим схему на рис. 2.5. Заменим звезду сопротивлений R1-R2-R3 эквивалентным треугольником сопротивлений R?1-R?2-R?3, включенных между узлами 1-2-3.
2.5. Преобразование звезды сопротивлений
в эквивалентный треугольник
Сопротивление стороны эквивалентного треугольника сопротивлений равно сумме сопротивлений двух прилегающих лучей звезды плюс произведение этих же сопротивлений, деленное на сопротивление оставшегося (противолежащего) луча. Сопротивления сторон треугольника определяются по формулам:
Эквивалентное сопротивление преобразованной схемы равно
Анализ сложных электрических цепей с несколькими источниками энергии
Метод непосредственного применения законов Кирхгофа
На рис. 4.1 изображена схема разветвленной электрической цепи. Известны величины сопротивлений и ЭДС, необходимо определить токи.
В схеме имеются четыре узла, можно составить четыре уравнения по первому закону Кирхгофа.
Укажем произвольно направления токов. Запишем уравнения::
(4.1)
Рис. 4.1
Сложим эти уравнения. Получим тождество 0 = 0. Система уравнений (4.1) является зависимой.
Если в схеме имеется n узлов, количество независимых уравнений, которые можно составить по первому закону Кирхгофа, равно n — 1.
Для схемы на рис. 4.1 число независимых уравнений равно трем.
(4.2)
Недостающее количество уравнений составляют по второму закону Кирхгофа. Уравнения по второму закону составляют для независимых контуров. Независимым является контур, в который входит хотя бы одна новая ветвь, не вошедшая в другие контуры.
Выберем три независимых контура и укажем направления обхода контуров. Запишем три уравнения по второму закону Кирхгофа.
(4.3)
Решив совместно системы уравнений (4.2) и (4.3), определим токи в схеме.
Ток в ветви может иметь отрицательное значение. Это означает, что действительное направление тока противоположно выбранному нами.
Метод контурных токов
Метод непосредственного применения законов Кирхгофа громоздок. Имеется возможность уменьшить количество совместно решаемых уравнений системы. Число уравнений, составленных по методу контурных токов, равно количеству уравнений, составляемых по второму закону Кирхгофа.
Метод контурных токов заключается в том, что вместо токов в ветвях определяются, на основании второго закона Кирхгофа, так называемые контурные токи, замыкающиеся в контурах.
На рис. 4.2 в качестве примера изображена двухконтурная схема, в которой I11 и I22 — контурные токи.
Рис. 4.2
Токи в сопротивлениях R1 и R2 равны соответствующим контурным токам. Ток в сопротивлении R3, являющийся общим для обоих контуров, равен разности контурных токов I11 и I22, так как эти токи направлены в ветви с R3 встречно.
Порядок расчета
Выбираются независимые контуры, и задаются произвольные направления контурных токов.
В нашем случае эти токи направлены по часовой стрелке. Направление обхода контура совпадает с направлением контурных токов. Уравнения для этих контуров имеют следующий вид:
Перегруппируем слагаемые в уравнениях
(4.4)
(4.5)
Суммарное сопротивление данного контура называется собственным сопротивлением контура.
Собственные сопротивления контуров схемы
, .
Сопротивление R3, принадлежащее одновременно двум контурам, называется общим сопротивлением этих контуров.
,
где R12 — общее сопротивление между первым и вторым контурами;
R21 — общее сопротивление между вторым и первым контурами.
E11 = E1 и E22 = E2 — контурные ЭДС.
В общем виде уравнения (4.4) и (4.5) записываются следующим образом:
,
.
Собственные сопротивления всегда имеют знак «плюс».
Общее сопротивление имеет знак «минус», если в данном сопротивлении контурные токи направлены встречно друг другу, и знак «плюс», если контурные токи в общем сопротивлении совпадают по направлению.
Решая уравнения (4.4) и (4.5) совместно, определим контурные токи I11 и I22, затем от контурных токов переходим к токам в ветвях.
Ветви схемы, по которым протекает один контурный ток, называются внешними, а ветви, по которым протекают несколько контурных токов, называются общими. Ток во внешней ветви совпадает по величине и по направлению c контурным. Ток в общей ветви равен алгебраической сумме контурных токов, протекающих в этой ветви.
В схеме на Рис. 4.2
.
Рекомендации
Контуры выбирают произвольно, но целесообразно выбрать контуры таким образом, чтобы их внутренняя область не пересекалась ни с одной ветвью, принадлежащей другим контурам.
Контурные токи желательно направлять одинаково (по часовой стрелке или против).
Если нужно определить ток в одной ветви сложной схемы, необходимо сделать его контурным.
Если в схеме имеется ветвь с известным контурным током, этот ток следует сделать контурным, благодаря чему количество уравнений становится на единицу меньше.
4.3. Метод узловых потенциалов
Метод узловых потенциалов позволяет составить систему уравнений, по которой можно определить потенциалы всех узлов схемы. По известным разностям узловых потенциалов можно определить токи во всех ветвях. В схеме на рисунке 4.3 имеется четыре узла. Потенциал любой точки схемы можно принять равным нулю. Тогда у нас останутся неизвестными три потенциала. Узел, величину потенциала которого выбирают произвольно, называют базисным. Укажем в схеме произвольно направления токов. Примем для схемы ?4 = 0.
Рис. 4.3
Запишем уравнение по первому закону Кирхгофа для узла 1.
(4.6)
В соответствии с законами Ома для активной и пассивной ветви
,
где — проводимость первой ветви.
,
где — проводимость второй ветви.
Подставим выражения токов в уравнение (4.6).
(4.7)
где g11 = g1 + g2 — собственная проводимость узла 1.
Собственной проводимостью узла называется сумма проводимостей ветвей, сходящихся в данном узле.
g12 = g2 — общая проводимость между узлами 1 и 2.
Общей проводимостью называют проводимость ветви, соединяющей узлы 1 и 2.
— сумма токов источников, находящихся в ветвях, сходящихся в узле 1.
Если ток источника направлен к узлу, величина его записывается в правую часть уравнения со знаком «плюс», если от узла — со знаком «минус».
По аналогии запишем для узла 2:
(4.8)
для узла 3:
(4.9)
Решив совместно уравнения (4.7), (4.8), (4.9), определим неизвестные потенциалы ?1, ?2, ?3, а затем по закону Ома для активной или пассивной ветви найдем токи.
Если число узлов схемы — n, количество уравнений по методу узловых потенциалов — (n — 1).
Замечание.
Если в какой-либо ветви содержится идеальный источник ЭДС, необходимо один из двух узлов, между которыми включена эта ветвь, выбрать в качестве базисного, тогда потенциал другого узла окажется известным и равным величине ЭДС. Количество составляемых узловых уравнений становится на одно меньше.
4.4. Метод двух узлов
Схема на рис. 4.4 имеет два узла. Потенциал точки 2 примем
равным нулю ?2 = 0. Составим узловое уравнение для узла 1.
,
,
Рис. 4.4
где , , — проводимости ветвей.
В общем виде:
.
В знаменателе формулы — сумма проводимостей параллельно включенных ветвей. В числителе — алгебраическая сумма произведений ЭДС источников на проводимости ветвей, в которые эти ЭДС включены. ЭДС в формуле записывается со знаком «плюс», если она направлена к узлу 1, и со знаком «минус», если направлена от узла 1.
После вычисления величины потенциала ?1 находим токи в ветвях, используя закон Ома для активной и пассивной ветви.
4.5. Метод эквивалентного генератора
Этот метод используется тогда, когда надо определить ток только в одной ветви сложной схемы.
Чтобы разобраться с методом эквивалентного генератора, ознакомимся сначала с понятием «двухполюсник».
Часть электрической цепи с двумя выделенными зажимами называется двухполюсником. Двухполюсники, содержащие источники энергии, называются активными. На рис. 4.5 показано условное обозначение активного двухполюсника.
Двухполюсники, не содержащие источников, называются пассивными. На эквивалентной схеме пассивный двухполюсник может быть заменен одним элементом — внутренним или входным сопротивлением пассивного двухполюсника Rвх. На рис. 4.6 условно изображен пассивный двухполюсник и его эквивалентная схема.
Рис. 4.5 Рис. 4.6
Входное сопротивление пассивного двухполюсника можно измерить.
Если известна схема пассивного двухполюсника, входное сопротивление его можно определить, свернув схему относительно заданных зажимов.
Дана электрическая цепь. Необходимо определить ток I1 в ветви с сопротивлением R1 в этой цепи. Выделим эту ветвь, а оставшуюся часть схемы заменим активным двухполюсником (рис. 4.7).
Согласно теореме об активном двухполюснике, любой активный двухполюсник можно заменить эквивалентным генератором (источником напряжения) с ЭДС, равным напряжению холостого хода на зажимах этого двухполюсника и внутренним сопротивлением, равным входному сопротивлению того же двухполюсника, из схемы которого исключены все источники (рис. 4.8). Искомый ток I1 определится по формуле:
(4.10)
Рис. 4.7 Рис. 4.8
Параметры эквивалентного генератора (напряжение холостого хода и входное сопротивление) можно определить экспериментально или расчетным путем.
Ниже показан способ вычисления этих параметров расчетным путем в схеме на рис. 4.2. Изобразим на рис. 4.9 схему, предназначенную для определения напряжения холостого хода. В этой схеме ветвь с сопротивлением R1 разорвана, это сопротивление удалено из схемы. На разомкнутых зажимах появляется напряжение холостого хода. Для определения этого напряжения составим уравнение для первого контура по второму закону Кирхгофа
,
откуда находим
, (4.11)
где определяется из уравнения, составленного по второму закону Кирхгофа для второго контура
. (4.12)
Так как первая ветвь разорвана, ЭДС Е1 не создает ток. Падение напряжения на сопротивлении Rвн1 отсутствует.
На рис. 4.10 изображена схема, предназначенная для определения входного сопротивления.
.
Рис. 4.9 Рис. 4.10
Из схемы на рис. 4.9 удалены все источники (Е1 и Е2), т.е. эти ЭДС мысленно закорочены. Входное сопротивление Rвх определяют, свертывая схему относительно зажимов 1-1′
. (4.13)
Для определения параметров эквивалентного генератора экспериментальным путем необходимо выполнить опыты холостого хода и короткого замыкания.
При проведении опыта холостого хода от активного двухполюсника отключают сопротивление R1, ток I1 в котором необходимо определить. К зажимам двухполюсника 1-1′ подключают вольтметр и измеряют напряжение холостого хода Uxx (рис. 4.11).
При выполнении опыта короткого замыкания соединяют проводником зажимы 1-1′ активного двухполюсника и измеряют амперметром ток короткого замыкания I1кз (рис. 4.12).
Рис. 4.11 Рис. 4.12
откуда
(4.14)
Лекции по электротехнике для вузов
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
« СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ »
М . С . Лурье , О . М . Лурье
Электротехника и электроника
Для студентов всех направлений подготовки и всех форм обучения
Лурье М . С ., Лурье О . М . Электротехника и электроника . Курс лекций . Для студентов всех направлений подготовки и всех форм обучения . — Красно —
ярск : СибГТУ , 2012.- 417 с .
Курс лекций « Электротехника и электроника » охватывает вопросы , посвященные теории электрических цепей постоянного , однофазного пе — ременного и трехфазного тока ; электрическим машинам ; электроприводу и электроснабжению и электронике .
Содержание курса , рассчитано на то , что часть материала будет про — рабатываться студентом самостоятельно .
Работа содержит четыре раздела . Лекции изложены по возможности доступным языком , сформулированы основные определения и выводы . Ра — бота снабжена большим количеством иллюстраций .
Рисунков 154, библиогр . назв . 16.
Рецензенты : к . т . н ., доц . Костюченко Л . П . ( КрасГАУ ) к . т . н ., доц . Зингель Т . Г .
М . С . Лурье , О . М . Лурье
ФГБОУВПО « Сибирский государственный технологический универси —
Целью изучения дисциплины « Электротехника и электроника » явля — ется формирование основополагающих знаний и практическая подготовка бакалавров в области электротехники и электроники , электропривода , электроснабжения и электрооборудования . После изучения данного курса бакалавры должны уметь выбирать необходимые электротехнические уст — ройства , уметь их правильно эксплуатировать и составлять совместно с инженерами — электриками технические задания на разработку электриче — ских частей автоматизированных и автоматических устройств и установок для управления различными технологическими процессами .
Основной задачей данного курса лекций является изучение основ — ных законов электрических и магнитных явлений , устройства и принципа работы электрических машин и аппаратов , основ электропривода и элек — троснабжения предприятий , полупроводниковых приборов и электронных устройств .
Дисциплина « Электротехника и электроника » относится к базовой части профессионального цикла дисциплин .
Курс , состоит из 4- х разделов :
В первом разделе « Электрические цепи » излагаются основные поня — тия , законы , методы анализа , области и особенности применения электри — ческих и магнитных цепей , электромагнитных цепей .
Во втором разделе « Электрические машины » излагаются основные понятия , принципы работы и устройство трансформаторов и электриче — ских машин .
В третьем разделе « Электропривод и электроснабжение » даются ос — новные понятия теории электропривода , правила выбора электродвигате — лей к производственным механизмам и основные вопросы организации электроснабжения предприятий .
В четвертом разделе « Электроника » рассматриваются полупровод — никовые элементы электроники , принципы работы и применение усилите — лей , генераторов , выпрямителей , импульсных и логических устройств вы — числительной и информационно — измерительной техники ; принципы по — строения и основные схемы аналоговых и цифровых электронных измери — тельных приборов .
Курс « Электротехника и электроника » тесно связан и опирается на ранее изученные дисциплины : « Высшая математика » ( дифференциалы и
интегральные исчисления , решение линейных дифференциальных уравне — ний 1 го и 2 го порядка , комплексные числа и др .), « физика » ( электрические и магнитные поля , электромагнетизм , электричество ).
Разделы курса « Электрические цепи » и « Электрические машины » основываются на темах : « Электричество и магнетизм » и « Колебания и волны » дисциплины « Физика ».
Раздел « Электроника » связан также с разделом « Оптика » и « Физика твердого тела ». Электромагнетизм в курсе физики ( согласно типовой про — грамме ) изучается достаточно фундаментально , поэтому повторение этих вопросов в курсе « Электротехника и электроника » нецелесообразно .
В разделе « Колебания и волны » дисциплины « Физика » излагаются вопросы гармонических и затухающих колебаний , резонансов напряжений и токов , колебательного разряда конденсаторов , понятие о переменном то — ке . Это обстоятельство учтено в разделе « Электрические цепи переменного тока », чтобы допустить дублирования и обеспечить преемственность ме — тодик преподавания соответствующих разделов физики и электротехники .
Изложение материала по « Электронике » опираться на физические процессы , происходящие в полупроводниковых приборах и рассматривае — мые в курсе « Физика ». Поэтому здесь больше внимания уделено характе — ристикам , свойствам и применению полупроводниковых приборов и инте — гральных микросхем и схемотехнике .
Часть лекционного материала предусматривается для самостоятель — ного изучения . После каждого раздела приведены контрольные вопросы .
Стоимость работы мы сообщим в течение 10 минут
на указанный вами адрес электронной почты.
Если стоимость устроит вы сможете оформить заказ.
Страницы работы
Содержание работы
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра теоретических основ электротехники
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ
Курс лекций для студентов специальности
«Экономика и управление на предприятии электромашиностроения»
Лектор – к. т. н. Бланк Алексей Валерьевич
- Электрическая цепь и ее элементы . 3
- Источники ЭДС и источники тока . 6
- Последовательное и параллельное соединение элементов цепи 8
- Основные законы электрических цепей . 10
- Система уравнений по законам Кирхгофа для расчета токов цепи . 14
- Баланс мощности в электрической цепи . 16
- Метод пропорционального пересчета . 18
- Метод контурных токов . 19
- Метод наложения . 26
- Преобразование звезды в треугольник и треугольника в звезду . 29
- Свертка параллельных ветвей в одну эквивалентную . 32
- Вынесение ЭДС и источника тока из ветви . 34
- Метод узловых потенциалов . 37
- Теорема о компенсации . 43
- Метод эквивалентного генератора . 44
- Электрические цепи синусоидального тока . 48
- Векторные диаграммы . 53
- Символический метод . 55
- Мощность синусоидального режима . 64
- Последовательное соединение элементов RLC . 69
- Параллельное соединение элементов RLC . 73
- Последовательный резонанс (резонанс напряжений) . 76
- Параллельный резонанс (резонанс токов) . 80
- Цепи с магнитной связью . 86
- Трехфазные цепи . 90
- Нелинейные электрические цепи . 98
- Магнитные цепи . 106
- Электрические машины . 111
- Электронные преобразователи тока и напряжения . 117
Список литературы . 129
1. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ И ЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ
На Рис. 1.1 изображена электрическая цепь – совокупность элементов, предназначенных для распределения и преобразования электрической энергии.
В электрической цепи различают источники и приемники электрической энергии, ветви и узлы.
Источники энергии (источники ЭДС и источники тока, Рис. 1.2.) – это элементы цепи, в которых неэлектрические виды энергии преобразуются в электрическую энергию.
К приемникам энергии относят резистивные и реактивные элементы.
В резистивных элементах (Рис. 1.3) электрическая энергия преобразуется в тепловую.
Реактивные элементы – это катушки индуктивности и конденсаторы (Рис. 1.4). В индуктивностях происходит накопление энергии в магнитном поле. В конденсаторах происходит накопление энергии в электрическом поле.
Для описания распределения энергии в электрической цепи используются такие силовые характеристики как электрический потенциал, напряжение и ток.
Электрический потенциал (обозначается буквой
, имеет размерность В, Вольт) – это функция, определяющая распределение энергии между элементами электрической цепи (Рис. 1.5).Потенциал можно определить лишь с точностью до произвольной постоянной величины. Поэтому перед расчетом цепи необходимо задать потенциал некоторой точки цепи (обычно потенциал произвольной точки приравнивают нулю).
Если между двумя точками ветви отсутствуют источники и потребители, потенциалы этих двух точек равны.
Напряжение (обозначается буквой U, имеет размерность В)– это разность потенциалов между двумя точками электрической цепи (Рис. 1.6). Напряжение обозначается стрелкой, направленной от большего потенциала к меньшему. Первый индекс всегда соответствует большему потенциалу, второй – меньшему.
Напряжение – величина векторная. Если поменять направление стрелки или порядок чередования индексов, изменится знак напряжения.
Ток (обозначается буквой I, имеет размерность А, Ампер) обозначается стрелкой на ветви (Рис. 1.7). Ток, как и напряжение, направлен от большего потенциала к меньшему.
В отличие от тока и напряжения, ЭДС направлена от меньшего потенциала к большему.
Ток связан с ветвями и узлами цепи следующим образом.
Ветвь – это участок цепи, по которому течет один и тот же ток.
Узел – это соединение не менее чем трех ветвей.
Необходимо заметить, что до расчета электрической цепи истинное распределение потенциала, направление токов и напряжений неизвестно. Поэтому перед началом расчета направление токов и напряжений задают произвольно. Если рассчитанное значение тока или напряжения окажется отрицательным, это будет означать, что истинное его направление противоположно заданному до расчета.
Ток в ветви связан с напряжением однозначной зависимостью, которую называют вольт-амперной характеристикой (Рис. 1.8). Вольт-амперная характеристика может иметь произвольную форму (Рис. 1.8 а), и в частности, может быть линейной (Рис. 1.8 б).
Если вольт-амперная характеристика элемента линейна, элемент называется линейным. Цепь, состоящая только из линейных элементов, называется линейной электрической цепью.
Для линейных элементов справедливо соотношение (называемое также законом Ома для пассивного участка цепи):
(1.1)где R – коэффициент пропорциональности между током и напряжением, называемый сопротивлением элемента (имеет размерность Ом).
Сопротивление можно также определить как тангенс угла наклона вольт-амперной характеристики к оси тока.
Учебный комплекс по электротехнике и электронике с использованием моделирования в программной среде TINA | Алехин
1. Алехин В.А., Парамонов В.Д. Комплексный лабораторный практикум по электротехнике и электронике с использованием «Миниатюрной электротехнической лаборатории МЭЛ-2», компьютерного моделирования, Mathcad и LabView // Открытое образование. – 2009. – № 5. – С. 34–42.
2. Алехин В.А. Электротехника. Электронный конспект лекций с использованием компьютерного моделирования в среде TINA [Электронное издание]. – Режим доступа: http://db.inforeg.ru/deposit/catalog/mat. asp?id=295577.
3. Алехин В.А. Электротехника. Курс лекций с использованием компьютерного моделирования в среде TINA [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.toe-mirea.ru/disc.html.
4. Алехин В.А. Электротехника и электроника. Компьютерный лабораторный практикум в программной среде TINA-8. – М.: Горячая линия – Телеком, 2014. – 208 с.
5. Алехин В.А. Сборник задач по теории электрических цепей [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.toe-mirea.ru/disc.html.
6. Алехин В.А. Электроника. Практические занятия с использованием компьютерного моделирования в программе TINA [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.toe-mirea.ru/disc.html.
7. Алехин В.А. Расчет электрических цепей в Mathcad. Методические указания по выполнению контрольных и курсовых работ на компьютерах. – М.: МИРЭА, 2006. – 36 с.
8. Алехин В.А. Электротехника и электроника: Лабораторный практикум с использованием миниатюрной электротехнической лаборатории МЭЛ, компьютерного моделирования, Mathcad и LabVIEW: учебное пособие. – М.: МИРЭА, 2010. – 224 с.
Теоретические основы электротехники ( ТОЭ) — курс лекций с примерами и образцами решения, основными формулами и законами
Здравствуйте, на этой странице я собрала полный курс лекций по предмету «теоретические основы электротехники», кстати студенты обычно называют этот предмет «электротехника».
Теорети́ческие осно́вы электроте́хники (ТОЭ ) — техническая дисциплина, связанная с изучением теории электричества и электромагнетизма. ТОЭ подразделяется на две части — теорию электрических цепей и теорию поля. Изучение ТОЭ является обязательным во многих технических ВУЗах, поскольку на знании этой дисциплины строятся все последующие: электротехника, автоматика, энергетика, приборостроение, микроэлектроника, радиотехника и другие. wikipedia.org/wiki/Теоретические_основы_электротехники
| Если что-то непонятно — вы всегда можете написать мне в WhatsApp и я вам помогу! |
Электротехника — это наука о производстве, передаче и практическом использовании электрической энергии. Данная учебная дисциплина является теоретической базой для изучения предметов специального цикла. Его изучение базируется на учебном материале ряда общеобразовательных и естественно-научных предметов и, прежде всего, математики и физики.
Цель изучения дисциплины — изучить основные сведения об электрических и магнитных цепях, электрических и электронных устройствах, производстве, распределении и потреблении электроэнергии, знание которых необходимо квалифицированному рабочему.
Программой учебной дисциплины «Теоретические основы электротехники.» предусматривается изучение физических законов, линейных и нелинейных электрических и магнитных цепей постоянного и переменного тока, методов их расчета и практического использования; формирование у специалиста правильного подхода к постановке и решению проблем эффективного использования топливно-энергетических ресурсов на основе мирового опыта и государственной политики в области энергосбережения.
Электрическая энергия получается путём преобразования других видов энергии (механической, тепловой, химической, ядерной и др.) и обладает ценными свойствами: легко получить их других видов энергии, передается, с малыми потерями передаётся на большие расстояния, легко распределяется по потребителям, преобразуется в нужный вид энергии (механическую, тепловую, химическую и другие виды энергии), проста в регулировке и контроле, электроэнергия является наиболее чистым видом энергии и наименьшей степени загрязняет окружающую среду.
Электрическую энергию можно получить с помощью природных энергетических ресурсов — рек и водопадов, океанских приливов, органического и ядерного топлива, солнечной радиации, ветра, геотермальных источников. В больших количествах электрическую энергию получают на электростанциях с помощью генераторов — преобразователей механической энергии в электрическую.
На гидроэлектростанциях (ГЭС) механическая от гидротурбин поступает к электрогенераторам, которые воспринимают возобновляемую энергию течения рек. На теплоэлектростанциях (ТЭС) при сжигании органического топлива тепловая энергия преобразуется в механическую и передается в электрогенератор. На атомных электростанциях (АЭС) тепловую энергию получают из ядер атомов.
Электроэнергию производят также ветроэлектростанции, использующие энергию ветра, приливные — работающие за счёт морских приливов, геотермальные -использующие тепло земных недр, солнечные — преобразующие солнечную радиацию в электроэнергию. В общем объёме производства электроэнергии эти электростанции занимают незначительную долю. Однако они являются экологически чистыми и используемые ими источники энергии практически неисчерпаемы.
Для передачи электроэнергии на расстояния и распределения её между электроприёмниками используются линии электропередач, трансформаторы, аппаратура управления, контроля, защиты. Электрическая энергия широко используется в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте, в быту.
Физические процессы в электрических цепяхЛекция:
Электрический ток, Электропроводность. Проводники, полупроводники и диэлектрикиЭлектрический ток — это явление направленного движения заряженных частиц. Количественной характеристикой электрического тока служит сила тока — величина заряда, переносимого через рассматриваемую поверхность в единицу времени.
Для возникновения и прохождения электрического тока необходимо:
- Наличие в проводнике носителей зарядов, которые могут перемещаться -свободных электронов в металлах, ионов и свободных электронов в электролитах.
- Наличие в проводнике электрического поля, действующего на заряженные частицы с силой .
Лекции:
- Действие тока: тепловое, химическое, магнитное
- Электрическая цепь. Ток в электрической цепи. Плотность тока
- ЭДС и напряжение в электрической цепи. Электродвижущая сила. Энергия и мощность электрического тока. Баланс мощностей
- Закон Ома. Электрическое сопротивление. Закон Джоуля-Ленца
- Электрическая цепь и ее элементы
Лекции:
- Режимы работы источников тока. Потенциальная диаграмма
- Ветвь, узел, контур электрической цепи. Законы Кирхгофа
- Неразветвленные и разветвленные электрические цепи
Лекции:
- Метод эквивалентных преобразований электрической цепи
- Звезда и треугольник сопротивлений
- Метод наложения токов
- Метод узлового напряжения
- Метод узловых и контурных уравнений
- Метод контурных токов
- Активный и пассивный двухполюсники. Метод эквивалентного генератора
Лекции:
- Общая характеристика нелинейных элементов электрической цепи постоянного тока
- Нелинейные электрические цепи
- Электростатическое поле в пустоте.Закон Кулона.Теорема Гаусса
Лекции:
- Диэлектрик. Электрический момент диполя. Поляризация диэлектрика
- Электрическая емкость. Конденсаторы
- Параллельное и последовательное соединение конденсаторов
- Емкость и энергия конденсаторов
Лекции:
- Основные понятия магнитного поля. Электромагнитная сила
- Закон Био-Савара и его применения для расчёта магнитного поля в простейших случаях
- Напряженность магнитного поля
- Закон полного тока
Лекции:
- Намагничивание ферромагнитных материалов. Магнитный гистерезис
- Ферромагнитные материалы
- Классификация магнитных цепей
- Закон Ома для магнитной цепи
- Расчет неоднородной магнитной цепи
- Законы Кирхгофа для магнитной цепи
- Явление и ЭДС электромагнитной индукция
- Вихревые токи
Лекция:
Основные сведения о синусоидальном электрическом токеЛекции:
- Основные сведения о синусоидальном электрическом токе
- Величины, характеризующие синусоидальную ЭДС
- Векторная диаграмма
- Среднее и действующее значения переменного тока
Лекции:
- Цепь с активным сопротивлением. Активная мощность
- Цепь с идеальной индуктивностью. Реактивная мощность в цепи с индуктивностью
- Цепь с идеальной ёмкостью. Реактивная мощность в цепи с конденсатором
- Цепь с активным сопротивлением и индуктивностью
- Цепь с активным сопротивлением и емкостью
- Неразветвленная цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью
- Схема замещения конденсатора с параллельным соединением элементов
- Схема замещения реальной катушки с параллельным соединением элементов
- Резонанс напряжений
Лекции:
- Цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью
- Проводимость, расчет электрических цепей методом проводимостей
- Коэффициент мощности
- Ток, напряжение, сопротивление и мощность в комплексном виде
- Законы Кирхгофа в комплексной форме
Лекции:
- Трехфазные цепи
- Соединение обмоток генератора звездой
- Расчет симметричной трехфазной цепи
- Расчет несимметричной трехфазной цепи
- Расчёт несимметричной звезды графоаналитическим методом
- Расчёт несимметричной звезды символическим методом
- Роль нулевого провода
- Соединение обмоток генератора и потребителей энергии «треугольником»
- Мощность трехфазного тока
- Расчёт несимметричного треугольника
Лекции:
- Электрические цепи с несинусоидальными периодическими напряжениями и токами
- Несинусоидальный ток в линейных электрических цепях
- Действующее значение несинусоидальной величины. Мощность несинусоидального тока
Лекции:
- Нелинейные электрические цепи переменного тока
- Выпрямители — источники несинусоидального тока
- Катушка с ферромагнитным сердечником
- Мощность потерь. Векторная диаграмма катушки со стальным сердечником
- Схемы замещения катушки с ферромагнитным сердечником
- Феррорезонанс
Лекции:
- Переходные процессы в электрических цепях
- Подключение катушки индуктивности к источнику с постоянным напряжением
- Отключение и замыкание RL-цепи
- Зарядка, разрядка и саморазрядка конденсатора
Возможно эти дополнительные страницы вам будут полезны:
Электронные информационные ресурсы — Борисовский агромеханический техникум
Важно! Все материалы найдены в сети Интернет и принадлежат их авторам и правообладателям! Материалы предназначенны только для ознакомления!
Перечень видов используемых информационных ресурсов техникума с указанием электронных адресов
Инженерная графика
01. Библиотека проектирования инженерных систем (ТХ). – URL: http://www.youtube.com/watch?v=QGrOaTMmaE4
02. Иллюстрированный самоучитель по созданию чертежей. – URL:http://www.hardline.ru/selfteachers/Info/CAD/Book.MakingThe Drawings/ index.html
Электротехника и электроника
03. Курс лекций по электронике и электротехнике.- URL: http://nfkgtu.narod.ru/electroteh.htm;
04. Лекции по электронике. – URL: http://studentik.net/lekcii/lekcii-texnicheskie/296-jelektronika.html;
05. Лабораторный практикум по электротехнике и основам теории электрических цепей на основе технологии виртуальных приборов. – URL:http://digital.ni.com/worldwide/russia.nsf/web/all/F6C4909516D94067C325755B003E8675
Метрология, стандартизация и сертификация
06. Метрология, стандартизация и сертификация: конспект лекций. [Электронный ресурс]. – URL:www.eksmoprofi.ru
Правовое обеспечение профессиональной деятельности
07. Информационно-справочные материалы по правовому регулированию профессиональной деятельности. [Электронный ресурс]. – URL: www.twipx.com/file//32730.
Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта
08. Техническое обслуживание автомобиля – ТО-1, ТО-2 . – URL:http://www.avtoserver.su/articles/82/82_208.html
09. Операции технического обслуживания. – URL: http://www.vaz-autos.ru/2115/19.htm
Транспортировка грузов и перевозка пассажиров
10. Авторский сайт по вождению автомобиля: Аvtovodila.ru: URL. – URL: http://www.avtovodila.ru.
11. Сногсшибательные секреты для автолюбителей!; Безопасное управление автомобилем: Аvtosecret.com: URL. – URL: http://www.avtosecret.com/uprav5.php.
12. Техническое обслуживание автомобилей: MOTORIST.RU: URL. – URL:http://www.motorist.ru/tech/autoservice.html.
13. Теоретическая механика. Учебная литература. – URL: http://www.ph5s.ru/book_teormex.html
14. Электронный ресурс «Измерительный инструмент» – URL: http://www.chelzavod.ru/
15. Электронный ресурс «Мега Слесарь» – URL: http://www.megaslesar.ru/
Охрана труда
16. Охрана труда. Нормативные документы по охране труда. – URL: www.znakcomplect.ru
17. Охрана труда. Информационный портал для инженеров по охране труда. URL: www.atis-ars.ru
18. Охрана труда. Нормативные документы по охране труда [Электронный ресурс]. – URL:http://www.znakcomplect.ru/doc/
19. Единое окно доступа к образовательным ресурсам. Электронная библиотека [Электронный ресурс]. — URL: http://window.edu.ru/window.
20. Российская национальная библиотека [Электронный ресурс]. — URL: http://nlr.ru/lawcenter.
21. Рос Кодекс. Кодексы и Законы РФ 2010 [Электронный ресурс]. — URL: http://www.roskodeks.ru.
22. Экономико–правовая библиотека [Электронный ресурс]. — URL: http://www.vuzlib.net.
23. Библиотека специалиста по охране труда// Нормативные документы по охране труда: URL:http://www.znakcomplect.ru/doc/ (2008).
24. Охрана труда в России// Ohranatruda.ru: URL: http://ohranatruda.ru/ (2010).
Заправка транспортных средств горючими и смазочными материалами
25. Большая техническая энциклопедия: Technic: URL: http://www.ai08.org
26. ОАО Газпром нефть: Gazprom-neft.ru: URL: http://www.gazprom-neft.ru/business/filling-stations.
27. Газовое оборудование: ХГК FAS.SU: URL: http://fas.su.
28. Электронный ресурс «Безопасное управление автомобилем». URL: http://www.avtosecret.com/uprav5.php
29. Электронный ресурс «Анализ причин и следствий дорожно-транспортных происшествий (ДТП)» URL:www.statsoft.ru/home/portal/…/dtp.htm
Эксплуатация крана при производстве работ (по видам)
30. Электронный ресурс «Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов…». Форма допуска: http://truddoc.narod.ru/sbornic/stroitelstvo/24.htm
31. Электронный ресурс «Нормативные режимы работы кранов и механизмов – НОВАТЕК: краны…». Форма допуска: http://www.tdnovatek.ru/normativnie_rejimi_r/
32. Электронный ресурс «Мостовой кран (тип) — Википедия». Форма допуска: http://ru.wikipedia.org/wiki/Кран_мостовой
Материаловедение
33. Все о материалах и материаловедении// Маteriall.ru: URL: http://materiall.ru/..
34. Материаловедение // Material Science Group: URL: www.materialscience.ru..
35. ПлатковВ.. Литература по Материалам и материаловедению // Мaterialu.com.: URL: http://materialu-adam.blogspot.com/ .
Электротехника
36. Ванюшин.М.Б.. Мультимедийный курс «В мир электричества как в первый раз»// Еltray.com: URL:http://www.eltray.com. (2009-2011)©.
37. Кузнецов Олег. Электрик//Еlectrik.org: URL: http://www.electrik.org/elbook..
38. Электрические цепи постоянного тока//Сollege.ru: URL:http://www.college.ru/enportal/physics/content/chapter4/section/paragraph8/theory.html.©.
39. Электронная электротехническая библиотека// Еlectrolibrary.info: URL: http://www.electrolibrary.info.
Слесарное дело
40. Электронный ресурс «Слесарное дело: Практическое пособие для слесаря». URL:http://fictionbook.ru/author/litagent_yenas/slesarnoe_delo_prakticheskoe_posobie_dlya_slesarya/read_online.html?page=1
41. Электронный ресурс «Обработка металла. Слесарное дело». URL: http://www.bibliotekar.ru/slesar/
42. Электронный ресурс «Слесарное дело подробно в вопросах и ответах». URL: http://www.domoslesar.ru/
43. Электронный ресурс «Слесарь — Википедия». URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Слесарь
Техническое черчение
44. Электронный ресурс «Черчение – Техническое черчение». Форма доступа: http://nacherchy.ru/
45. Электронный ресурс «Разработка чертежей: правила их выполнения и госты». URL:http://www.greb.ru/3/inggrafika-cherchenie/GOST.htm
Лекция 2: Базовый метод анализа цепей | Видео-лекции | Схемы и электроника | Электротехника и информатика
Связанные ресурсы
Конспекты лекций (PDF)
Демонстрация: KVL и KCL (PDF)
Доброе утро, хорошо.
Приступим. Сегодня у нас есть один раздаточный материал.
Это ваши конспекты лекций. Есть еще несколько экземпляров для тех, кто еще не взял их.
Как правило, в конспектах лекций я опускаю большое количество материала.
Итак, это позволит вам занять руки, пока я читаю лекцию, и делать какие-то заметки и так далее.
Итак, не думайте, что все, о чем я говорю, здесь. Пожалуйста, продолжайте.
Хорошо, как обычно, позвольте мне начать с краткого обзора того, что мы уже рассмотрели.
Итак, то, что мы сделали в первую очередь, было изучено этой дисциплиной, которую мы называем дисциплиной кусковой материи, которая была очень похожа, очень напоминала упрощение точечной массы в физике.И эта дисциплина, этот набор ограничений, которые мы наложили на себя, позволили нам перейти от уравнений Максвелла к очень и очень простой форме алгебраических уравнений.
В частности, дисциплина имела две формы.
Во-первых, мы сказали, что будем иметь дело с элементами, для которых скорость изменения магнитного потока равна нулю вне элементов, и для которых скорость изменения заряда, который я хочу зарядить внутри элемента, равна нулю. Итак, если я возьму какой-либо элемент, любой элемент, который я назвал элементом общей схемы, например, резистор или источник напряжения, и поставлю его черным ящиком, то я хочу сказать, что чистый заряд внутри быть нулевым.А это вообще не так. Мы увидим примеры, в которых, например, если вы выберете какую-то часть элемента, может произойти накопление заряда, но внутри, если я поставлю рамку вокруг всего элемента, я буду предполагать, что скорость изменения заряда будет нулем. Итак, что это дало нам возможность создать абстракцию кусковой схемы, где я мог брать элементы, какой-то элемент такого рода, это мог быть резистор, источник напряжения или что-то еще, и теперь я мог приписать напряжение, какое-то напряжение на элементе, а также некоторый ток «i», который проходил в элементе.
И по мере продвижения вперед, когда я маркирую напряжения и токи через элементы и через них, я буду следовать соглашению. Хорошо, по соглашению я обозначу, если обозначу V следующим образом, то я обозначу «i» для этого элемента как ток, текущий в положительный вывод.
Это просто условность. Таким образом выясняется, что мощность, потребляемая элементом «vi», положительна. Хорошо, поэтому, выбрав I, идущий таким образом на положительный вывод, мощность, потребляемая элементом, будет положительной.
Хорошо, так что в целом даже просто следуя этому соглашению, когда я маркирую напряжения и токи, я буду маркировать ток в элементе, входящем через плюсовую клемму. Помните, конечно, если ток идет в этом направлении, пусть один ампер тока течет таким образом, тогда, когда я вычисляю ток, «i» будет отрицательным.
Хорошо, поэтому, сделав эти предположения, допущения дисциплины сосредоточенной материи, я сказал, что могу значительно упростить свою жизнь.И, в частности, то, что он сделал, это позволило мне взять уравнения Максвелла, хорошо, и упростить их в очень простую алгебраическую форму, которая имеет как закон напряжения, так и закон тока, который я называю законом напряжения Кирхгофа, и законом тока Кирхгофа.
KVL просто заявляет, что если у меня есть какая-то цепь, и если я измерю напряжения в любом контуре в цепи, поэтому, если я посмотрю на напряжения в любом контуре, то суммы напряжений в контуре будут равны нулю. Хорошо, я измеряю напряжения в контуре, и они в сумме равны нулю.
Точно так же для тока, если я возьму узел схемы, если я построю схему, узел — это точка в схеме, где соединяются несколько ребер.
Если я возьму узел, то ток, поступающий в этот узел, чистый ток, поступающий в узел, будет равен нулю. Хорошо, поэтому, если я возьму любой узел схемы и просуммирую все токи, идущие в этот узел, все они будут в сумме равной нулю. Итак, обратите внимание, что я сделал, это с помощью этой дисциплины, с помощью этого ограничения, которое я наложил на себя, я смог совершить этот невероятный скачок от уравнений Максвелла к этим действительно, очень простым алгебраическим уравнениям, KVL и KCL.И я обещаю вам, переходя к оставшейся части 6.002, если это все, что вы знаете, вы можете в значительной степени решить любую схему, используя эти два очень простых отношения. Это действительно очень, очень просто. Это все очень простая алгебра, хорошо? Итак, чтобы показать вам пример, позвольте мне провести небольшую демонстрацию.
Позвольте мне построить, позвольте мне построить небольшую схему и измерить некоторые напряжения для вас, и показать вам, что напряжения действительно в сумме равны нулю. Итак, вот моя маленькая схема.
Итак, я собираюсь показать вам простую схему, которая выглядит примерно так, и давайте продолжим и измерим некоторые напряжения и токи.В терминологии, которую следует запомнить, это называется циклом. Итак, если я начну с точки C и прохожу через источник напряжения, прихожу к узлу A вниз через R1 и полностью вниз через R2 обратно к C, это петля. Точно так же эта точка A является узлом, к которому подключены резистор R1, источник напряжения V0 и R4. Хорошо, просто убедитесь, что ваша терминология верна. Итак, что я сделаю, так это сделаю для вас несколько быстрых измерений и покажу вам, что эти KVL и KCL действительно верны. Итак, схемы там, можно мне нанять добровольца? Есть волонтер?
Все, что вам нужно сделать, это написать что-нибудь на доске.
Заходи. Хорошо, позвольте мне сделать несколько измерений, а почему бы вам не записать то, что я измеряю, на доске? Что я сделаю, так это позвольте мне одолжить здесь еще один кусок мела.
Я сосредоточусь на этом цикле, сосредоточусь на этом узле и сделаю некоторые измерения.
Хорошо, вы видите схему наверху.
Хорошо, я получаю 3 вольта для напряжения от C до A.
так почему бы вам не записать 3 вольта?
Хорошо, значит, следующий -1.6. Итак, я делаю AB, V_AB.
Хорошо, позвольте мне сделать последнее.
Это -1,37. Измерения, я полагаю, были такими. Итак, написано V_AC.
Но пока все нормально. Не беспокойся об этом.
Итак, спасибо. Я ценю вашу помощь здесь.
Хорошо, поэтому в рамках экспериментальной ошибки заметил, что если сложить эти три напряжения, они в сумме равны нулю. Хорошо, теперь позвольте мне сосредоточиться на этом узле. И в этом узле позвольте мне измерить токи.
Что я сейчас сделаю, так это переключусь на напряжение переменного тока, чтобы я мог продолжить и измерить ток, не разрывая свою цепь.
Хорошо, на этот раз вы также увидите измерения, которые я делаю.
Итак, то, что у меня здесь, я думаю, вы можете видеть это так. У меня есть три провода, которые я вытащил из D. А это узел D, хорошо? Итак, у меня есть три провода, идущие в узел D, чтобы мне было немного легче измерять вещи. Хорошо, так что все держите пальцы скрещенными, чтобы я не выглядел здесь дураком.
Надеюсь, это сработает. Итак, вы получите примерно 10 мВ.
Хорошо, это примерно 10 мВ от пика до пика, и скажем, если сигнал поднимается с левой стороны, это положительно. Итак, положительные 10 мВ.
И еще один положительный 10 мВ, так что это 20 мВ.
И на этот раз отрицательный, примерно 20, я полагаю, -20.
Итак, что касается токов, у меня есть -10, -10, извините, положительный 10, положительный 10 и -20, который в сумме дает ноль.Но что более интересно, я могу показать вам то же самое, проведя этот токоизмерительный щуп прямо через узел.
И обратите внимание, что чистый ток, который входит в этот узел, здесь равен нулю. Хорошо, это просто должно показать вам, что KCL действительно работает на практике, и это не просто плод нашего воображения. Итак, прежде чем продолжить, я хотел бы отметить еще одну вещь.
Обратите внимание, что я записал два предположения о дисциплине сосредоточенной материи, хорошо?
Существует полное предположение о дисциплине кусковой материи, и это предположение, по крайней мере по духу, разделяется и упрощением точечной массы в физике.Может кто-нибудь сказать мне, что это за предположение? Общее предположение, о котором я не упоминал, о котором вы можете прочитать в своих заметках в разделе 8.2 приложения. Какое общее предположение разделяется по духу с упрощением точечной массы? Кто-нибудь?
Общее предположение, которое следует сделать здесь, состоит в том, что во всех сигналах, которые мы будем изучать в этом курсе, мы сделали предположение, что интересующие скорости сигналов, скорости перехода и т. Д. Намного медленнее, чем скорость свет. Хорошо, что интересующие меня скорости перехода сигнала намного медленнее скорости света.
Помните, что законы движения, дискретные законы движения нарушаются, если ваши объекты начинают двигаться со скоростью света.
Хорошо, здесь тот же токен, наша абстракция кусковой схемы ломается, если мы приближаемся к скорости света.
И есть следующие курсы, которые говорят о волноводах и других методах распределенного анализа, которые имеют дело с сигналами, которые движутся со скоростью, близкой к скорости света.
Хорошо, на этом позвольте мне перейти к первому методу анализа схем.Это называется основным методом KVL KCL. Итак, только на основе этих двух простых алгебраических соотношений я могу анализировать очень интересные и сложные схемы. Метод выглядит следующим образом.
Итак, допустим, наша цель состоит в том, что для такой схемы наша цель — решить ее. Хорошо, в этом курсе мы займемся двумя видами деятельности: анализом и синтезом.
Анализ говорит, что учитывая схему, хорошо, что вы можете сказать мне о схеме?
Хорошо, поэтому мы решим существующие схемы для всех напряжений и токов, напряжений на элементах и токов через эти элементы.
Synthesis говорит, что, имея функцию, я могу попросить вас пойти и построить схемы.
Хорошо, поэтому для анализа мы можем применить этот метод, который я хочу вам показать. Идея здесь в том, что для такой схемы давайте вычислим все напряжения и токи, которые зависят от способа соединения этих элементов. Итак, основной метод KVL и KCL состоит из следующих шагов. Первый шаг — записать отношения элемента VI. Хорошо, прямо вниз по отношениям элемента VI для всех элементов.
Второй шаг — это запись KCL для всех узлов, а третий шаг — запись KVL для всех контуров в схеме. Вот и все.
Просто запишите правила элементов, KVL и KCL, а затем решите схему. Итак, что мы будем делать, мы, конечно же, сделаем пример.
Но, просто в качестве напоминания, мы до сих пор рассмотрели несколько элементов, и для резистора соотношение элементов говорит, что V — это pi R, где R — сопротивление элемента.Для источника напряжения V равно нулю. Это отношения элементов. А для источника тока элемент — это отношение, «i» — это просто ток, протекающий через элемент. Итак, это некоторые из простых правил элементов для устройств, таких как источник тока, источник напряжения и резистор.
Итак, давайте решим эту простую схему.
И что я сделаю, это решу схему за вас.
Хорошо, если вы откроете пятую страницу своих заметок, я собираюсь редактировать схему здесь.Вы можете записать значения в своих заметках на пятой странице. Хорошо, поэтому в качестве первого шага моего метода KVL KCL мне нужно записать все отношения между элементами VI. Итак, прежде чем я это сделаю, позвольте мне пометить все напряжения и токи, которые неизвестны в цепи. Итак, позвольте мне обозначить напряжения и токи, связанные с источником напряжения, как здесь.
Обратите внимание, я продолжаю следовать этому соглашению, согласно которому всякий раз, когда я маркирую напряжения и токи для элемента, я показываю ток, идущий на положительный вывод переменной элемента, ОК, после напряжения переменной элемента.
Итак, у меня V ноль, а у меня ноль.
Позвольте мне сделать паузу здесь на пять секунд и показать вам некоторую путаницу, которая иногда случается.
Часто люди путают то, что называется переменной, которая связана с элементом, и значением элемента. Хорошо, обратите внимание, что здесь заглавная буква V naught — это напряжение, которое обеспечивает этот источник напряжения, в то время как это имя здесь, v naught, — это просто переменная, которую мы использовали для обозначения напряжения на этом элементе.
Аналогично, я могу обозначить v1 как напряжение на резисторе, а i1 — это ток, протекающий через резистор.Таким образом, этот метод маркировки, при котором я следую соглашению о том, что ток течет в положительную клемму, называется дисциплиной связанных переменных.
Я пытался использовать слово «дисциплина» в ситуациях, когда у вас есть выбор, хорошо, и из множества возможных вариантов вы выбираете один в качестве условного.
Хорошо, поэтому здесь, в качестве соглашения, мы используем дисциплину связанных переменных и используем этот метод для последовательной маркировки неизвестных напряжений и токов в наших схемах.Хорошо, позвольте мне продолжить маркировку здесь, v4, i4, i3, v3 здесь, а также v2 и i2, v5 и i5.
Думаю, что все. Итак, я пошел дальше и обозначил все свои неизвестные. Таким образом, каждое из этих напряжений и токов — это напряжения и токи, связанные с каждым из элементов. И моя цель — решить эти проблемы. Итак, что касается нашего решения, давайте воспользуемся методом, который я вам описал.
Итак, в качестве первого шага я просто собираюсь записать все взаимосвязи элементов VI.
Хорошо, поэтому в качестве первого шага я собираюсь записать все взаимосвязи VI. Итак, может ли кто-нибудь прокричать мне отношение VI к источнику напряжения?
Хорошо, хорошо. Таким образом, v0 — это заглавная буква V с нулевым значением, то есть переменная V с нулевым значением просто равна напряжению v0. Точно так же я могу написать и другие. v1 — это i1, R1.
v2 — это i2, R2 и т. Д.
Хорошо, и у меня есть один, два, три, четыре, пять, шесть элементов. Итак, у меня получится шесть таких уравнений. Шаг второй, я собираюсь написать KCL для узлов в моей системе.
Итак, позвольте мне начать с узла A. Итак, для узла A позвольте мне считать положительными токи, выходящие из узла.
Итак, у меня нет истечения i, плюс истекает i1, плюс истекает i4, и они должны быть в сумме равными нулю для узла A. Затем я могу продолжить и выполнить другие узлы, скажем, например, я сделать узел B. Для узла B у меня выходит i2. Это положительно, i3 и i1 входит, поэтому я получаю -i1 равно нулю.
Хорошо, у меня есть один, два, три, четыре, у меня четыре узла. Хорошо, я бы получил четыре уравнения.Оказывается, четвертое уравнение не является независимым. Вы можете получить это от других. Итак, я получаю из этого три независимых уравнения. Тогда я могу написать КВЛ.
А для KVL я просто спускаюсь по своим петлям.
И позвольте мне пройти через этот первый цикл таким образом.
Хорошо, и простой трюк, который я использую, вы должны быть невероятно осторожны, когда проходите через это, сохраняя свои минусы и плюсы правильно. Иначе можно безнадежно запутаться. После того, как вы пометите его, вы должны быть уверены, что правильно поняли все свои минусы и плюсы.Итак, для KVL я бы хотел, скажем, начать с C, а от C я перейду к A.
Для AI перейду к B, а из B я пойду назад к C. Хорошо, вот как я прохожу свой цикл. И трюк, которому я собираюсь следовать, заключается в том, что пока мой палец проходит через этот контур, я собираюсь обозначить напряжение как первый признак, который я вижу для этого напряжения. Хорошо, я начну с C и поднимусь вверх. Я начинаю с того, что ударяю по элементу источника напряжения, а затем ударяю по нему, я нажимаю знак минус для нуля.
Хорошо, так что я просто запишу минус V ноль, плюс затем я прохожу, и когда я подхожу к A и спускаюсь к B, я нажимаю на знак плюс V1.
Итак, это плюс V1. Затем я нажимаю на знак плюса на V2, и я получаю плюс V2, и это ноль. Хорошо.
Итак, это также соответствует тому, что у вас есть в ваших заметках.
Итак, это первое уравнение. Точно так же я могу пройтись по другим циклам и записать уравнения для каждого из циклов.
Хорошо, и соглашение, которому я люблю следовать, заключается в том, что когда я прохожу цикл, я записываю в качестве знака напряжения первый знак, который я считаю для этого элемента.
Хорошо, вы можете сделать прямо противоположное, если хотите, просто чтобы отличаться. Но пока вы остаетесь последовательными, все будет в порядке. Хорошо, таким же образом здесь есть четыре цикла, которые у меня могут быть, то есть четыре уравнения. Опять же, один из них оказывается зависимым от других. В итоге я получаю три независимых уравнения.Итак, у меня получается 12 уравнений. Я получаю 12 уравнений.
Есть шесть элементов, ОК, источник напряжения и пять резисторов. Итак, есть шесть неизвестных напряжений и шесть неизвестных токов.
Итак, у меня есть 12 уравнений и 12 неизвестных.
Хорошо, я могу взять все уравнения и пропустить их через большую рукоятку, а затем сесть и размолоть.
И если бы я был по-настоящему жестоким, я бы поставил это в качестве домашнего задания, и попросил бы вас измельчать, измельчать и измельчать, пока вы не получите свои шесть напряжений и шесть токов.
Ладно, работает. Итак, у вас есть 12 уравнений, и этот метод просто работает. Однако обратите внимание, что это довольно грязный метод. Это довольно безобразно.
Я получаю 12 уравнений, и это довольно неприятно даже для такой простой схемы. Однако достаточно сказать, что этот фундаментальный метод находится в одном шаге от уравнений Максвелла, просто работает. ХОРОШО?
Итак, что вы сделаете, это оставшаяся часть этой лекции, я познакомлю вас с еще парой методов.
Один из них — интуитивно понятный метод, а другой, называемый методом узлов, немного более формален, но, я думаю, гораздо более краток, чем метод KVL KCL.
Метод 2. Таким образом, соответствующий раздел в примечаниях к курсу — это раздел. Одна из вещей, на которую я буду обращать внимание в этом семестре, — это интуиция. Вы обнаружите, что по мере того, как вы становитесь специалистами EECS и так далее, или если вы разговариваете со своими техническими специалистами или профессорами и так далее, вы обнаружите, что очень редко они действительно идут вперед и применяют формальные методы анализа.
Хорошо, в общем, инженеры могут взглянуть на схему и простым наблюдением записать ответ.И обычно в прошлом мы пытались как бы игнорировать этот процесс и говорили нашим студентам: смотрите, мы учим вас всем формальным методам, и вы разовьете свою собственную интуицию и сможете это делать. Что мы попытаемся сделать в этом термине, так это попытаться подчеркнуть интуитивные методы и попытаться показать вам, как протекает интуитивный процесс, чтобы вы могли очень быстро решить многие из этих схем просто путем проверки.
Хорошо, этот метод, который я собираюсь показать вам, является одним из таких интуитивно понятных.Я назову это инструментами комбинирования элементов. Хорошо, для многих простых схем вы можете очень быстро решить их, применив этот метод.
Компоненты этого метода следующие.
Я научился составлять связку элементов.
Итак, скажем, например, у меня есть набор резисторов от R1 до RN, включенных последовательно. Хорошо, вы можете использовать KVL и KCL, чтобы показать, что это эквивалентно одному резистору, значение которого определяется суммой сопротивлений.
Хорошо, поэтому, если у меня есть резисторы, включенные последовательно, то фактически это то же самое, как если бы был один резистор, значение которого является суммой всех сопротивлений.Хорошо, вы можете посмотреть примечания к курсу для доказательства вывода этого факта.
Точно так же, если у меня есть параллельные сопротивления, позвольте мне называть их проводимостью.
Проводимость обратно пропорциональна сопротивлению.
Если сопротивление измеряется в омах, проводимость измеряется в mhos, M-H-O-S. Хорошо, это проводимость G1, G2 и G3. По сути, это то же самое, что наличие единственной проводимости, эффективное значение которой определяется суммой проводимости.
Хорошо, параллельные проводимости складываются, а сопротивления последовательно складываются. Точно так же для источников напряжения, если у меня есть источники напряжения, подключенные последовательно, они равносильны сумме напряжений. Точно так же для токов, если у меня есть параллельные токи, их можно рассматривать как единый источник тока, токи которого являются суммой отдельных параллельных токов. Итак, давайте сделаем небольшой пример.
Итак, давайте рассмотрим этот пример. Итак, допустим, у меня есть схема, которая выглядит вот так, и три сопротивления.
И, допустим, все, что меня волнует, — это ток I, протекающий по этому проводу.
Меня волнует только этот ток.
Конечно, вы можете написать KVL и KCL.
Вы получите четыре уравнения и четыре неизвестных.
И вы можете это решить. Но я могу применить свои правила комбинирования элементов и очень быстро выяснить, что такое ток I, используя следующую технику.
Итак, я могу, прежде всего, взять эту схему.И я могу составить эти два сопротивления и показать, что схема эквивалентна в том, что касается этого тока, I, следующей цепи, R1.
И я беру сумму двух проводимостей, хорошо, и получается R1, R2, R3, R2 плюс R3.
Затем я могу еще больше упростить его и получить одно сопротивление, значение которого определяется как R1 плюс R2, R3, R3. Хорошо, я просто упрощаю схему. Теперь по этой схеме я могу получить ответ, который мне нужен.
I — это просто напряжение V, деленное на R1 плюс.
Хорошо, поэтому в подобных ситуациях, когда я ищу единичный ток, я могу очень быстро найти ответ, применив некоторые из этих правил комбинирования элементов.
И я могу избавиться от необходимости проходить формальные шаги.
Итак, в общем, всякий раз, когда вы сталкиваетесь со схемой, в общем и целом пытайтесь использовать интуитивные методы для ее решения. И переходите к формальному методу только в том случае, если какой-то интуитивно понятный метод не срабатывает. Даже в вашем домашнем задании, по большому счету, домашнее задание не должно быть шероховатым.Хорошо, если вы обнаружите много гранжа в своей домашней работе, просто помните, что вы, вероятно, не используете какой-то интуитивный метод. Хорошо, просто будь осторожен.
Хорошо, позвольте мне перейти к третьему методу анализа схем, а третий метод называется методом узлов.
Итак, метод узлов — это просто конкретное приложение метода KVL KCL и приводит к гораздо более компактной форме окончательных уравнений. Если есть один метод, который вы должны запомнить на всю жизнь, я бы сказал, просто запомните этот метод.Хорошо, метод узлов — это рабочая лошадка в самой простой отрасли.
Хорошо, если есть один метод, который вы хотите последовательно применять, то его следует запомнить.
Итак, позвольте мне кратко изложить вам метод, а затем разработать для вас пример.
Первый этап способа узла будет выбрать ссылку или узел заземления. Это символ наземного узла. Узел заземления просто говорит, что я буду обозначать напряжения в этой точке равными нулю и измерять все остальные мои напряжения относительно этой точки.Итак, я собираюсь выбрать узел заземления в моей схеме. Во-вторых, я хочу обозначить оставшиеся напряжения относительно узла заземления.
Итак, пометьте напряжения для всех остальных узлов по отношению к заземляющему узлу. Затем напишите KCL, для каждого из узлов напишите KCL. Хорошо, но не пишите KCL для наземного узла. Помните, что если у вас есть N узлов, уравнения узлов дадут вам N-1 независимых уравнений.
Итак, напишите KCL для узлов, но не делайте этого для наземного узла. Затем найдите узловые напряжения.Итак, скажем, когда мы маркируем напряжения. Я хочу обозначить их как E, что-то или другое. Итак, найдите неизвестные напряжения узлов. А затем, когда я знаю все напряжения, связанные с узлами, я могу затем вычислить все напряжения и токи ответвлений.
Хорошо, когда я знаю все напряжения узлов, я могу продолжить и вычислить все напряжения ответвлений и токи ответвлений. Итак, давайте продолжим и применим этот метод, и разработаем пример.
Опять же, помните, если есть один метод, который вы должны запомнить, это метод узла.
Хорошо, и если есть сомнения, последовательно применяйте метод узла, и он будет работать независимо от того, является ли ваша схема линейной или нелинейной, если резисторы построены в США или СССР, это не имеет значения. Хорошо, метод узла будет просто работать, линейный или нелинейный, хорошо?
Итак, что я собираюсь сделать, я собираюсь построить схему, которая является моей старой верной. Это наш старый верный, плюс я немного усложню его, добавив текущий источник. Итак, пошли повеселимся.
Давайте сделаем это.Итак, вот мой источник напряжения, как и раньше. Хорошо, я сделаю это для развлечения, добавлю там текущий источник. И вы можете убедить себя, что если вы продолжите и примените метод KVL KCL, это действительно будет беспорядок уравнений.
Хорошо, поэтому R1, R3, R4, R2, R5.
Хорошо, давайте последуем нашему методу и просто подключим и попробуем.
Итак, применим первый шаг. Выбираю наземный узел.
Это эталонный узел, от которого я буду измерять все остальные свои напряжения. Хорошо, теперь, ничего не зная о методе узла, попробуйте интуитивно понять, какой узел вы должны выбрать в качестве наземного.
Помните, что вы хотите пометить узел заземления нулевым напряжением и измерить все остальные напряжения относительно этого узла. Хорошо, обычный трюк состоит в том, чтобы выбрать узел, который имеет наибольшее количество элементов, подключенных к нему, в качестве узла заземления. Хорошо, и, в частности, позже вы узнаете, что полезно выбрать узел, в котором также подключены все ваши источники напряжения, а также максимальное количество ваших источников напряжения.
Хорошо, в этом случае я собираюсь выбрать его в качестве своего наземного узла.Хорошо, это мой первый шаг.
Я выбрал его в качестве наземного узла. И я собираюсь обозначить это как нулевое напряжение. На втором этапе я обозначу напряжения других ветвей по отношению к заземляющему узлу. Хорошо, что я сделаю, это добавлю сюда этот узел. Я обозначу это напряжение E1. Это мои неизвестные.
Помните, узловой метод, потому что мои узловые напряжения — мои неизвестные. Я обозначил это как E1.
Я обозначаю это как мое неизвестное напряжение, E2.
Что насчет этого здесь? Это напряжение неизвестно?
№Я знаю, что такое напряжение, потому что знаю, что этот узел находится под напряжением V0 выше, чем узел заземления.
Хорошо, обратите внимание, что для перехода отсюда сюда я напрямую подключаюсь к источнику напряжения. Итак, этот узел имеет напряжение V0. А я просто запишу V0.
Хорошо, попробуйте упростить количество шагов, которые вы должны пройти, поэтому сразу запишите напряжение V0 для этого узла. Что я также сделаю, так это для удобства я запишу, я буду использовать проводимости.Итак, я собираюсь использовать GI вместо RI и записать кучу узловых уравнений. Итак, шаг первый, я выбрал свой наземный узел. Шаг второй, я обозначил напряжение на моем узле E, хорошо? Я сделал это двумя своими шагами. Теперь позвольте мне продолжить и … Хорошо, позвольте мне продолжить и применить шаг три.
И третий шаг говорит, что продолжайте и применяйте KCL для каждого из узлов, на которых у вас есть неизвестное напряжение узла.
И тогда вы получите свои уравнения.
Итак, позвольте мне начать с применения KCL на E1.
Итак, позвольте мне написать KCL на E1. Я делаю еще кое-что.
Обратите внимание, у меня там токов нет.
Хорошо, как мне написать KCL? KCL просто говорит, что сумма токов в узле снова равна нулю, помните, в соответствии с дисциплиной кусковой материи. Итак, если у меня нет токов внутри, поэтому я применяю трюк, который заключается в том, что для записи KCL я использую напряжения узлов и неявно заменяю напряжения узлов, например, делим на элементарное сопротивление, поэтому я Возьмите напряжения в узлах и разделите на сопротивление, чтобы получить ток.
Хорошо, поэтому я неявно применяю взаимосвязи элементов для получения узловых токов. Итак, пример, который проясняет, поэтому я беру узел E1 и, опять же, для выходящих токов, которые я собираюсь предположить, они должны быть положительными.
Итак, возрастающий ток равен E1 минус V ноль, делим на R1, поэтому я умножил на G1.
Это текущий рост. Кроме того, ток, идущий вниз, равен E1 минус ноль, где потенциал узла земли равен нулю, G2, ОК, плюс ток, который идет на резистор R3, который просто равен E1 минус E2, деленный на R3.
Итак, E1 минус E2, деленное на R3 или умноженное на G3 равно нулю.
Хорошо, посмотрите, как я это получил? Это просто KCL, но чтобы получить свои токи, я просто беру разность напряжений между элементами и делю на элемент сопротивления, и я получаю токи.
Хорошо, я могу аналогичным образом написать KCL на E2.
Итак, в KCL на E2, снова позвольте мне выйти наружу.
Итак, возрастающий ток равен E2 минус V ноль, умноженный на G4.
Текущее значение слева равно E2 минус E1, деленное на R3 или умноженное на G3.Текущий понижающийся равен E2 минус ноль, умноженный на G5. И текущий понижающийся -I1. Хорошо, здесь вы должны быть осторожны со своими полярностями. Таким образом, сумма всех выходящих токов равна нулю. А вот токи, уходящие в этот момент. Итак, что я делаю дальше, я могу переместить постоянные члены в левую часть и собрать свои неизвестные. Итак, позвольте мне записать их здесь.
Итак, допустим, у меня здесь E1, хорошо, и из этого уравнения у меня есть нулевое значение V, G1, которое выходит здесь.
Итак, минус V ноль G1 переходит на другую сторону.
И позвольте мне собрать все значения, которые умножают E1.
Итак, я понял, G1 — один из примеров. У меня G2, и у меня G3.
А то по Е2 у меня минус G3.
Хорошо, я просто выражу это как напряжение элементов, умноженное на некоторые члены в круглых скобках, и поместил свои внешние источники с правой стороны.
Я делаю то же самое и здесь.
В этом случае позвольте мне переместить мои источники вправо. Итак, у меня выходит I1, а выходит V naught G4.
Между прочим, я просто хочу упомянуть, что если вы хотите заснуть, сейчас хорошее время для этого, потому что как только я запишу эти два уравнения, хорошо, теперь пора спать . Здесь нет ничего нового, чему вы научитесь. Это просто Анант Агарвал развлекается у доски, раскладывая символы.
Итак, после того, как вы запишете эти два уравнения узлов, остальная часть будет просто грязной математикой.
Итак, позвольте мне немного повеселиться. Так что позвольте мне просто пойти дальше и сделать это.Итак, я переместил свои напряжения и токи на другую сторону. И позвольте мне собрать здесь все коэффициенты для E1. Итак, E1 минус G3, и все, я думаю.
Хорошо, а потом сделаю то же самое для E2.
Итак, я получаю G4, я получаю G3, и я получаю G5. Хорошо, обратите внимание, что у меня есть два уравнения и два неизвестных.
Хорошо, два уравнения находятся справа, у меня есть некоторые напряжения и токи, которые являются моими сухими напряжениями и сухими токами. Ладно, это становится довольно скучным.Я собираюсь сделать паузу и поговорить о другом. Итак, вы можете взять это и поместить в матричную форму, так что я сделал это для вас на десятой странице. Это все матричная форма.
Да, я это знаю. Вы можете использовать любую технику для ее решения, использовать алгебраические методы, использовать линейные алгебраические методы для ее решения, использовать компьютер — все, что захотите. И компьютеры, когда компьютеры анализируют схемы, они записывают эти уравнения и решают матрицы.
Итак, если взять линейную алгебру, сколько людей здесь взяли курс линейной алгебры?
Сколько здесь людей слышали об исключении Гаусса?
Как могло больше людей слышать об исключении Гаусса, чем посещать уроки линейной алгебры? В любом случае, теперь вы знаете, почему вы взяли эти классы линейной алгебры.
Итак, если бы я просто собрал их в матричную форму — хорошо, я просто выразил эти два уравнения в линейной алгебраической форме, и вот мой вектор-столбец неизвестных, и вы можете применить любой из методов, которые вы изучили. в линейной алгебре, чтобы решить эту проблему.
Работы по устранению Гаусса. Хорошо, а в компьютере люди, занимающиеся компьютерными исследованиями или решающие такие уравнения, просто имеют дело с огромными уравнениями, подобными этому, создавая компьютерные программы, которые с учетом таких уравнений могут идти вперед и решать их.
Хорошо, позвольте мне остановиться здесь и еще раз подчеркнуть, что то, что вы сделали, — это огромный скачок от уравнений Максвелла к использованию дисциплины кусков материи к KVL и KCL, которые в конечном итоге привели к простому алгебраическому уравнению для решения и не имели беспокоиться об уравнениях в частных производных, которые были формой уравнений Максвелла.
Лекция 1: Введение и сосредоточенная абстракция | Видео-лекции | Схемы и электроника | Электротехника и информатика
Связанные ресурсы
Конспекты лекций (PDF)
Демонстрация: ВАХ различных компонентов (PDF)
Итак, один вопрос, который нужно задать себе: что такое инженерия? Как мы определяем, что такое инженерия? Что ж, определение, которое мне нравится использовать, было предложено Стивом Сентуриа, одним из наших профессоров, который сейчас на пенсии.Он определил инженерию как целенаправленное использование науки. Хорошо, а что такое 6.002? Итак, 6.002 — это первый инженерный курс. И мне нравится рассматривать 6.002 как выгодное применение уравнений Максвелла.
Многие из вас уже видели уравнения Максвелла раньше.
Большинству из вас следовало бы иметь. И они тяжелые вещи.
6.002 — это научить вас, как упростить нашу жизнь, сделать вещи простыми. Итак, если вы можете с пользой использовать уравнения Максвелла, с выгодой используйте факты природы для построения очень интересных систем.
Итак, позвольте мне показать вам, как выполняется переход.
Итак, вокруг нас есть мир, природа, поэтому мы сделали некоторые наблюдения в природе. Мы производим замеры, и можем записать большие таблицы замеров.
Так, например, мы можем взять объекты, измерить напряжение на них и посмотреть на результирующий ток через элементы. Таким образом, мы можем получить набор значений, таких как [CHALKBOARD].
Итак, мы начинаем жизнь с измерения того, что существует.И строим кучу таблиц.
Теперь мы могли бы взять эти таблицы напрямую, и, основываясь на наблюдениях за этими таблицами, мы могли бы продолжить и построить очень интересные инженерные системы, которые помогут нам в повседневной жизни.
Но это невероятно сложно. Представьте, что вам приходится прибегать к набору таблиц для выполнения какой-либо полезной работы.
Итак, то, что мы делаем, инженеры, мы сначала создаем на уровне абстракции. Мы смотрим на все данные и каким-то образом слойную абстракцию, чтобы мы могли упростить или гораздо более лаконично сформулировать простое уравнение или простое утверждение, о чем нам говорят эти числа.
Хорошо, например, наши законы физики, например, законы физики — это просто абстракции, законы абстракций. Итак, эти наборы чисел могут быть кодифицированы законом Ома, например, V равно RI, ток напряжения относится к сопротивлению объекта.
Итак, V равно RI — это закон, который кратко описывает набор экспериментов и заменяет большое количество таблиц очень простым утверждением.
Вы можете назвать это законом или абстракцией.Итак, вы видите законы физики, называйте их абстракциями физики, если хотите.
Точно так же есть уравнения Максвелла и так далее, и тому подобное. Итак, вот что есть.
Вот что там. Хорошо, и закон как абстракция описывает свойства природы, как мы их видим, в некоторой сжатой форме. Теперь, если вы хотите пойти и построить полезные вещи, мы могли бы взять эти абстракции, взять уравнения Максвелла и пойти и построить что-то. Но это тяжело.
Это действительно очень сложно.
И то, что вы узнаете в Массачусетском технологическом институте, — это то, что здесь все об упрощении. Берите сложные вещи, создавайте уровни абстракции и упрощайте вещи, чтобы мы могли создавать полезные системы. Даже в 6.002 мы начинаем жизнь с огромного скачка от уравнений Максвелла к паре очень и очень простых законов. Хорошо, я покажу вам прыжок, который мы совершим сегодня. Итак, первая абстракция, которую мы накладываем, называется абстракцией единой схемы.
Хорошо, в абстракции схемы с единичными объектами мы делаем набор упрощений, который позволяет нам рассматривать набор объектов как дискретные или сосредоточенные элементы.
Итак, можно, определим источники напряжения.
Определим резисторы. Определим конденсаторы и так далее. Хорошо, я собираюсь совершить прыжок и показать вам, как мы совершаем прыжок, через несколько минут.
Итак, на такой абстракции мы накладываем еще один абстрактный слой. И позвольте мне назвать это абстракцией усилителя. Хорошо, помните, мы здесь абсолютно подавленные и грязные.
Устанавливаем датчики, измерительные объекты, строим огромные столы. Мы свели все к простым законам, и жизнь стала немного лучше.
Хорошо, я собираюсь показать, что вы можете абстрагироваться от вещей дальше и строить дискретные объекты, и вы могли бы построить еще более интересные компоненты, называемые усилителями, и начать экспериментировать с усилителями. Итак, когда вы используете усилители, вам не нужно беспокоиться о деталях уравнений Максвелла. Хорошо, я дам вам несколько очень простых абстрактных правил поведения усилителя, и вы можете создавать очень интересные системы, не зная, как на самом деле применимы уравнения Максвелла, потому что вы будете работать с этим абстрактным слоем.
Однако, поскольку вы инженеры и умеете строить такие системы, вам очень важно понять, как мы совершаем этот скачок от законов физики к некоторым из наших очень примитивных инженерных абстракций.
Итак, как только мы сделаем усиленную абстракцию в 6.002, кстати, здесь начинается 6.002. Мы начинаем с законов физики, а затем продолжаем до конца.
Итак, раз уж мы поговорим об усилителях, мы возьмем два пэда. На усилителе вы построите следующую абстракцию, называемую цифровой абстракцией.Хорошо, и с цифровой абстракцией мы будем создавать новые элементы, такие как инверторы и комбинационные вентили, хорошо?
Итак, обратите внимание, мы строим все более и более крупные объекты, которые имеют все более и более сложное поведение внутри, но которые очень просто описать, не так ли?
Итак, следуя цифровой абстракции, мы наложим на нее абстракцию комбинационной логики и определим функциональные блоки, которые выглядят следующим образом: некоторые входы, некоторые функции, некоторые выходы.Следующей абстракцией на вершине этого будет цифровая абстракция часов, где у нас будет некоторое понятие времени, введенное в систему.
Будут часы, и это будет какая-то функция.
И будут часы, которые вводят время в логические значения, с которыми работают функции.
После этого следующий уровень абстракции, который мы создаем, называется абстракцией набора команд.
Хорошо, теперь вы начинаете видеть вещи, на которые обращают внимание потребители.
Может ли кто-нибудь дать мне пример или назвать набор инструкций или абстракцию набора инструкций? Бинго.
Итак, x86 — это один набор абстракций.
И действительно, во многих университетах образование вполне может начаться с того, что просто скажут: «Хорошо, вот абстракция». Это инструкции для x86, хорошо? Некоторые гуру Массачусетского технологического института разработали этот замечательный маленький микропроцессор, хорошо? Итак, вы просто беспокоитесь о том, вы берете этот слой абстракции, инструкции по сборке, и вы идете и строите системы поверх этого.
Хорошо, это уровень абстракции, называемый уровнем x86.
Есть и другие уровни абстракции.
В 6.004 вы узнаете, я думаю, об альфа или бета, ОК и различных других абстракциях.
Итак, 6.002 идет до сюда.
6.002 переносит меня из мира физики в мир интересных аналоговых и цифровых систем.
Хорошо, 004, курс вычислительных структур, покажет вам, как создавать компьютеры от простых цифровых объектов до больших систем.
После этого вы узнаете об абстракциях языков, Java, C и других языках, и это в 6.002. И есть несколько других курсов, которые охватят это. После этого вы узнаете об абстракциях программных систем и программных системах, вы узнаете об операционных системах. Любой пример абстракции операционной системы, который люди знают?
Что это? Linux.
Что еще? Мне просто интересно, сколько времени мне придется пройти, прежде чем я услышу то, что хочу услышать.
[СМЕХ] Итак, у нас есть несколько программных систем. Итак, если у нас есть несколько программных систем, это не что иное, как абстракции. Linux просто подразумевает набор системных вызовов, которых программы должны придерживаться.
Windows — это еще один набор системных вызовов.
Вот и все. И посмотрите, сколько денег они на этом заработали? Хорошо, все дело в слоях абстракции, которые начинаются с природы.
Хорошо? Постройте абстракцию за абстракцией, абстракцию за абстракцией, и кто-нибудь здесь заработает много долларов.
Итак, на основе этих абстракций мы можем создавать полезные вещи для людей.
Мы можем создавать очень полезные вещи, видеоигры, так что мы можем отправлять космические челноки, и целую кучу других систем. Но он основан на этих слоях абстракции. В чем уникальность образования в Массачусетском технологическом институте? Что уникального в 6.002 и EECS? Насколько мне известно, в мире не так много мест, где вы получите образование во всем, от природы до создания очень сложных аналоговых и цифровых систем.
Хорошо, мы покажем вам слой за слоем слой за слоем, снимая лук, пока вы не дойдете до первозданной природы, хорошо, с помощью уравнений Максвелла.
Итак, 6.002, 004, это 033, ОК, 6.170 и так далее. Хорошо, вся EECS — это создание слоев абстракции, один поверх другого.
Итак, это один путь. Есть аналоговый путь.
Аналоговый тракт должен включать усилитель и строить уровень абстракции, называемый операционным усилителем.
Видите, насколько они все похожи? Вы знаете усилитель, инвертор в цифровом мире и операционный усилитель в аналоговом мире, просто разные взгляды на одни и те же устройства.Итак, построим аналоговую систему, построим операционный усилитель, а затем, в конечном итоге, мы построим целую кучу различных интересных компонентов аналоговой системы.
Хорошо, и эти компоненты могут выглядеть как осцилляторы.
Они могут выглядеть как фильтры. Хорошо, они выглядят как блоки питания, целая куча очень интересных абстрактных компонентов, которые, собранные вместе, могут дать вам следующий набор систем. И эти системы могут быть тостерами или, например, другими аналоговыми системами, такими как различные системы управления для различных электростанций и так далее, и так далее, и, в конечном итоге, развлечения и доллары.Итак, 6.002 — это переход от физики к этому моменту.
Мы создадим интересные аналоговые системы и познакомим вас с интересными компонентами цифровых систем, из которых 004 проведет вас вплоть до создания компьютерных архитектур. Вкратце, это дает вам почувствовать пространство EECS.
Хорошо, этот график — почти виньетка того, что такое EECS в Массачусетском технологическом институте. По словам Агарвала, это мир, потому что он учит 002.
Хорошо, это 6.002, а остальная часть EECS где-то там. Хорошо, так что я сделаю это сейчас на протяжении всего курса; Я хочу, чтобы вы подумали, в какой части этой виньетки мы находимся. Итак, прямо сейчас я собираюсь начать здесь и привести вас сюда.
Хорошо, и по мере того, как вы подходите все ближе и ближе, все становится все проще, проще и проще.
Все-таки финальные абстракции — педаль, тормоз, руль. Я имею в виду, что это абстракция для игры, верно, четыре или пять очень простых интерфейсов, и это все, что вам нужно знать.
И каждый в мире может играть во что угодно.
Так что помните, это сложно.
Это очень и очень просто.
Хорошо, и чем больше мы строим абстракций и переходим к этой стороне, все становится все проще и проще.
Итак, большая часть того, что я расскажу сегодня, — это самое большое упрощение. Самым большим упрощением мы сделаем его переход от уравнения Максвелла к очень и очень простым алгебраическим правилам. Хорошо, я сам выполнил уравнения Максвелла.И я вам скажу, это были очень интересные вещи, но сложные.
Я не могу себе представить построение эффективных систем с использованием уравнений Максвелла. Итак, давайте возьмем пример, хорошо? Итак, допустим, у меня есть аккумулятор.
Просто перейдите на третью страницу заметок к курсу.
И, допустим, я подключаю его к лампочке.
ОК, а это провод. Аккумулятор подает некоторое напряжение V, и я задаю вам простой вопрос.
Какой ток в лампочке?
Хорошо, вот кое-что, что я могу построить с помощью объектов.
Я могу забрать раунд в магазинах и тд.
И я могу собрать их таким образом и задать вопрос, какой ток, я?
Теперь, если все, что вы сделали, это узнали об уравнениях Максвелла, вы можете закатать рукава и сказать: ага!
Первый шаг — записать все уравнения Максвелла, и вы можете сказать, дель кросс E — это минус дель, и продолжайте, и продолжайте, и продолжайте, хорошо, и выпишите все уравнения Максвелла и скажите, как теперь Я доберусь оттуда сюда? Хорошо, это очень хорошо.
Вы можете это сделать. Хорошо, вы можете это сделать, но это очень сложно. Хорошо, вместо этого вы собираетесь пойти по легкому пути.
Итак, я хочу вам напомнить, что этот курс на самом деле очень простой. Хорошо, помните, мы собираемся строить абстракцию за абстракцией, чтобы облегчить вам жизнь. Если вы думаете, что ваша жизнь усложняется, значит, вы недостаточно пользуетесь интуицией. Хорошо, просто запомни большое слово I. Все дело в простоте. Хорошо, позвольте мне провести аналогию.Итак, предположим, у вас есть объект.
Хорошо, и я прикладываю силу к объекту.
Это аналогия, хорошо, чтобы понять, как это сделать. Итак, я говорю, что вот объект.
Применяю силу и задаю вам вопрос.
Каково ускорение объекта при приложении силы F? Итак, как бы вы это сделали?
Хорошо, это может сделать ученик восьмого, девятого или десятого класса. Хорошо, меня спросят, какова масса объекта? Хорошо, я спрашиваю, какое ускорение? Вы бы обернулись и спросили меня, какова масса объекта?
Говорю вам, масса объекта М.
И затем вы говорите, конечно, A — это F, разделенное на M, готово. Это так просто.
Хорошо, я мог бы войти во все виды дифференциальных уравнений и так далее, чтобы выяснить это, но вы спросили меня о массе.
И вы дали мне ответ: A — это F, разделенное на M.
Итак, вы проигнорировали кучу вещей.
Вы проигнорировали форму объекта.
Вы проигнорировали его цвет. Вы проигнорировали его температуру.
Хорошо, и вы проигнорировали мягкое или жесткое, или что-то еще.
Хорошо, вы проигнорировали целую кучу вещей.
Вы были сосредоточены на одном. Хорошо, вы сосредоточены на его массе.
И, оказывается, процесс действительно был разработан из набора упрощений. Это называется, кто-нибудь это помнит? Упрощение точечной массы.
Хорошо, в физике вы уже делали это раньше.
Хорошо, вы упростили свою жизнь, рассматривая объекты как имеющие массу в точке, и в этой точке действует сила. Хорошо, M — это то свойство объекта, которое вас интересует.
Этот процесс в физике называется дискретизацией точечной массы. Хорошо, теперь, используя аналогию, я собираюсь показать вам аналогичный простой процесс решения проблемы с лампочкой. Хорошо, так что возьмите мою лампочку снова, и я сосредоточусь на нити лампочки.
Хорошо, меня волнует только ток, протекающий через лампочку. Ладно, меня не волнует, скручена ли нить, горячая ли.
Меня не волнует его форма. Меня не волнует его цвет.
Меня волнует только ток.
Хорошо, чтобы сделать это, мы можем сделать здесь на очень высоком уровне, поскольку нам просто нужен ток и не заботятся о кучу других свойств, мы просто заменим лампочку на дискретный объект, называемый резистор.
Итак, дискретный объект — это резистор, очень похожий на упрощение точечной массы, которое мы сделали ранее, когда заменили нить накала лампы на объект, называемый резистором, дискретный объект, называемый резистором. Или кусковой объект, называемый сопротивлением, и укажите рядом с ним значение, аналогичное массе объекта, значение сопротивления R.
Хорошо, теперь я могу таким же образом заменить батарею на объект, называемый батарейным объектом, и подключить к нему напряжение V, приложенное к нему.
В падает на резистор, и я получаю свое I просто из закона Ома, когда мы делим на R. Итак, обратите внимание, чтобы заменить эту сложную лампочку, эту действительно извилистую, странную старую штуку на эту незаметную штуку, называемую резистором, и его единственное интересное свойство — это значение сопротивления R, прямая аналогия тому, что мы там делали.
Итак, поскольку R представляет единственное интересующее нас свойство, мы можем просто игнорировать все остальные вещи.
Итак, обратите внимание, мы сделали все просто. И помните, что в электротехнике мы делаем все просто. Хорошо, мы могли бы пойти по сложному пути и решить уравнения Максвелла, получить докторскую степень по физике и так далее. Но здесь мы стремимся создавать полезные, интересные системы самым простым способом. Хорошо, мы делаем все просто.
Хорошо, мы только что сделали это, и бум, я узнал, какой был ток.Я немного обманул.
Я немного схитрил. R — это сосредоточенная абстракция для лампочки. Итак, вы посмотрите на этот резистор. Это просто заполнитель.
Это заменитель такой сложной штуки, которая называется лампочкой.
Это незаметный объект. Это сосредоточенный объект, представляющий лампочку. Итак, большая часть 6.002 будет взлетать отсюда, хорошо, и все.
Для очень простых вещей, например, V равно IR, это простая алгебра средней школы, которая может двигаться в этом направлении.Но прежде чем мы туда перейдем, важно понять, почему мы смогли сделать упрощение? Хорошо, мы сделали кое-что еще.
Здесь что-то творится под одеялом.
С одной стороны, я говорю, давайте использовать Максвелла, а затем я выскакиваю и говорю, эй, мы можем просто использовать эту простую вещь. Я сделал кое-что, что позволило мне продвинуться отсюда сюда. И вам нужно понять, почему я это сделал и как я это сделал. Поймите это один раз, и тогда эта информация вам больше не понадобится.
Вам просто нужно это понять. Итак, давайте поближе познакомимся с нитью накала лампы и посмотрим, что мы на самом деле сделали.
Итак, вот моя нить накала A, и, допустим, здесь площадь поверхности, я помечу эту SA, а ту, что внизу, SB, мое напряжение V, приложенное туда, и это то, что я называю своим черным ящиком, который я Заменил резистор.
Обратите внимание, что для того, чтобы это работало, необходимо определить V и I. Итак, я должен быть определен, а V — определен. Хорошо, если я дам вам случайный объект и больше ничего не скажу об этом объекте, не ясно, что я могу это сделать.Хорошо, если это более общая ситуация, мне нужно записать уравнения Максвелла, и это то, что я бы записал.
Запишите J dot dS как функцию координаты здесь, проинтегрированной по площади минус, хорошо, я бы начал с этого из одного из уравнений Максвелла.
Хорошо, обратите внимание, что это становится IA, а это становится IB в нашем упрощении. Но, если я вам больше ничего не скажу, вам нужно начинать отсюда.
Здесь ток будет изменяться по точкам.
Здесь может протекать другой ток, потому что внутри может происходить накопление заряда.
Если внутри нити накала накапливается заряд; тогда я должен был бы поставить здесь del q на del t, так, ток в минус ток на выходе должен равняться накоплению заряда. Эй, где это и где это? Так что это реальность.
Это действительно то, что я должен делать.
Но как я туда попал? Как я туда попал?
Ключевой ответ — как инженеры, в случае сомнений мы упрощаем.Помните, мы инженеры.
Наша цель в жизни — создавать интересные системы.
Хорошо, некоторые мотивированы деньгами.
Хорошо, наша цель — создавать интересные системы и приносить пользу человечеству. Итак, пока мы можем построить хорошую лампочку, мы счастливы.
Итак, что мы можем сделать, так это сказать: слушайте, все, что меня волнует, — это создание интересных систем. Так что я могу сказать, эй, это слишком сложно. Предположим, что во всех рассматриваемых нами системах эта штука будет равна нулю.Хорошо, другими словами, если я возьму законченный объект, если я возьму такой элемент, как резистор или конденсатор, рамку вокруг всего элемента, хорошо, и я хочу просто иметь дело с теми системами, в которых эта вещь равна нулю. Вы можете прийти, избить меня и сказать, но почему? Почему нет?
Почему я это делаю? И я говорю, что мир произвольный. Я инженер; Я хочу построить хорошие системы. Делая это упрощение, я устраняю эту фигню и так далее.
Я не хочу с этим иметь дело.Я хочу упростить свою жизнь.
Итак, это обнуляется, потому что почему?
Потому что я сказал, что в будущем буду иметь дело только с теми элементами, для которых это верно.
Я буду наказывать себя. Я собираюсь дисциплинировать себя, чтобы иметь дело только с этими системами. Хорошо, Максвелл оборачивается и, знаете, злится на меня и все такое, но круто. Итак, это то, что я сказал здесь об упрощении, и это одно из тех упрощений, которые я делаю.И я даю название упрощению. И это называется дисциплиной сосредоточенной материи. Хорошо, поэтому я говорю, что буду иметь дело только с элементами, для которых, если я обведу их черным ящиком, это будет правдой. И если это будет правдой, то заметьте, никакого накопления заряда нет.
Ток на входе должен равняться току на выходе.
Ага! Итак, это становится ИА.
Это становится IB. Да.
Хорошо, теперь я могу разобраться с IA и IB.
И IB и IA равны, потому что это ноль.
Обратите внимание на то, что здесь есть целая куча глубины в прыжке отсюда сюда. Как выпускникам Массачусетского технологического института, вам действительно, действительно нужно понять, почему мы сделали этот прыжок, а затем пойти, использовать его и делать крутые вещи. Хорошо, это позволяет нам определить I. У нас есть уникальный I, связанный с элементом для тока через элемент.
Нам все еще нужно беспокоиться о B, и я не буду вдаваться в подробности. В примечаниях к курсу это обсуждается, как и в учебнике.
Итак, V, AB определяется, когда дель фи B, скорость изменения магнитного потока равна нулю. Итак, если я возьму элемент и любую область за пределами элемента, это должно быть так.
И вы говорите, почему это должно быть правдой?
В общем, это не так. Абсолютно.
В общем, неправда. Но я, потому что решил, что буду иметь дело только с этими элементами.
Я буду наказывать себя. Но это только те элементы, для которых это верно, и это правда.
Я ограничу свой мир. Я собираюсь создать для себя игровое поле. Вы хотите играть; следуй моим правилам. Хорошо, и это называется дисциплиной сосредоточенной материи. Итак, как только вы говорите, что я буду придерживаться дисциплины кусков материи, и это верно внутри ваших элементов. Это верно вне элементов. Вы можете определять VA и VB, и с вами случаются хорошие вещи. Хорошо, позвольте мне показать вам несколько примеров сосредоточенных элементов. Но помните, что большая часть того, что мы делаем, основывается на этих двух предположениях.И чтобы просто просмотреть предысторию этого, я бы посоветовал вам перейти к главе 1 ваших заметок к курсу и прочитать, как это произошло, что происходит.
Итак, делая это, придерживаясь дисциплины сосредоточенной материи, мы теперь можем объединять объекты в одну группу. Мы можем вставить лампочку в резистор. Хорошо, чтобы было ясно, определенное количество сгруппированных объектов, и теперь Вселенная будет состоять из сгруппированных объектов.
Хорошо, так что до этого, когда он шел домой, мы говорили о яйцах, омлетах, лампочках и выключателях, но как только вы приедете в Массачусетский технологический институт, и после того, как вы взяли 6.002, вы начинаете говорить о сосредоточенных элементах, вы знаете, резисторах, источниках напряжения, конденсаторах, маленьких чернильно-изящных объектах, которые следуют дисциплине сосредоточенной материи.
Хорошо, они придерживаются очень простых правил, и математические расчеты, которые вам нужно выполнить для их анализа, невероятно просты.
Что может быть проще, чем V равно IR?
Итак, позвольте мне привести вам пример интересных сосредоточенных элементов, а затем показать вам пару действительно неприятных сосредоточенных элементов.
ОК.
Хорошо, вот что вы видите здесь, поэтому мы характеризуем сосредоточенные элементы по характеристикам VI.
ОК, подаешь напряжение, измеряешь ток.
Хорошо, что я могу сделать, так это нарисовать здесь I, а здесь V и посмотреть, как это выглядит. Хорошо, я могу охарактеризовать элементы по их взаимосвязи VI. И есть несколько элементов, которые я могу создать на основе отношения VI.
Итак, позвольте мне показать вам несколько примеров.
Итак, для резистора, поскольку V прямо пропорционально I, а R — постоянная величина, я получаю прямую линию. Это ось I, ось V, а это резистор.
На самом деле у меня есть переменный резистор, поэтому я собираюсь изменить значение сопротивления R, и кривая также изменит наклон.
Хорошо, я изменил значение R, потому что это переменный резистор, и крутизну, потому что у меня R другое.
Хорошо, теперь позвольте мне перейти к фиксированному резистору, и этот парень здесь, на экране слева от вас, представляет собой фиксированный резистор.
И вы видите, что его IV характеристика — это линия с заданным наклоном, 1 на R, и все.
Я не могу это изменить.Номер три, у меня есть еще один сосредоточенный элемент, называемый стабилитроном, который вы увидите на четвертой неделе этого класса, и характеристики стабилитрона выглядят следующим образом: IV. Если мое напряжение проходит через стабилитрон немного повышается, ток резко возрастает.
Но если напряжение становится отрицательным, в него не течет ток, пока напряжение не достигнет порогового значения, после чего мой ток начинает нарастать.
Хорошо, я могу немного увеличить напряжение, и это может показать, что ток снова начинает нарастать.Это еще один интересный элемент с сосредоточенными параметрами, называемый стабилитроном.
Перейдем к следующему диоду.
Итак, диод выглядит так: IV.
Когда напряжение на диоде становится положительным, около 0,6 В или около того, ток начинает расти. Но когда напряжение ниже порогового значения 0,6, мой ток почти равен нулю.
Это еще один элемент с сосредоточенными параметрами, называемый диодом.
И вы начнете использовать эти элементы в своих 002 жизнях, чтобы строить интересные системы.Следующий пример — термистор. Термистор — это резистор, сопротивление которого зависит от температуры.
Хорошо, это очень дорогой маленький фен, и что я собираюсь сделать, это подуть горячий воздух на свой резистор, и вы увидите, что его значение будет меняться в зависимости от того, насколько я нагреваю Это.
Чтобы он остыл, позвольте мне остыть, чтобы вы могли видеть, как он опускается.
Я могу снова его забить. Я мог бы заниматься этим весь день.
Это так весело.Хорошо, это еще один интересный сосредоточенный элемент. С повышением температуры его сопротивление изменяется. Следующее называется фоторезистором. Это резистор.
Раньше был резистором; Лоренцо?
Ну ладно, все в порядке. Итак, это фоторезистор.
И обратите внимание, что он ведет себя почти как разомкнутая цепь.
Но я собираюсь пролить на это свет.
Когда я освещаю его светом, он начинает проводить и становится резистором некоторого номинала.
Вот и все. Хорошо, это фоторезистор.
А теперь я покажу вам батарейку.
Обратите внимание, что мы уже говорили о батареях раньше.
Я вам батарею покажу. Итак, прежде чем вы покажете батарею, просто подумайте, как должна выглядеть ВАХ батареи?
IV. Аккумулятор обеспечивает постоянное напряжение. Вы знаете свою маленькую ячейку, батарейку АА, 1,5 вольта?
Итак, подумайте, как должна выглядеть ВАХ батареи за три секунды, прежде чем она вам покажется.
Это я показал, Лоренцо ?.
Это прямая линия. Это хороший аккумулятор.
Это прямая вертикальная линия, но с указанием напряжения 1,5 В или около того.
Независимо от того, какой ток он подает в качестве идеального источника напряжения, он имеет фиксированное напряжение, В, и не имеет значения, какой ток проходит через него. Теперь я покажу вам плохую батарею, и вот как выглядит плохая батарея. Итак, у многих из вас разрядились автомобильные аккумуляторы.Когда идешь в магазин, проверяют батарейки. Они используют именно тот принцип, что разряженные батареи имеют сопротивление.
Кстати, здесь есть склоны.
Вы думаете о сопротивлении. Хорошо, они могут использовать это свойство, чтобы выяснить, что ваша батарея разряжена.
Значит, батарея разряжена. И наконец, позвольте показать вам лампочку. Мы начали с лампочки, и мне нужно закончить, хорошо, мы начали с лампочки, поэтому мне нужно закончить лампочкой. И вы увидите, что лампочка просто ведет себя как резистор.
Его кривая IV будет выглядеть так.
Хорошо, обратите внимание, это моя лампочка. И знаете что, он ведет себя как резистор. Это очень интересный вид резистора, поэтому я не буду сейчас вдаваться в подробности.
Но обратите внимание, что его ВАХ ведет себя как резистор. Хорошо, это довольно стандартные элементы с сосредоточенными параметрами. Вы имеете дело с гораздо большим количеством наборов сосредоточенных элементов, переключателей, полевых МОП-транзисторов, конденсаторов, катушек индуктивности и множества других забавных вещей.
Но прежде чем мы это сделаем, то, что я хотел вам сказать, не сходите с ума от этой запойной абстракции.
Слишком много всего вредно для тебя.
Итак, я собираюсь показать вам, что абстракции или модели действительны только при условии, что вы работаете в рамках набора ограничений.
Обратите внимание, у нас уже было это молчаливое рукопожатие, в котором говорилось, что мы следуем дисциплине. Даже после того, как мы будем следовать дисциплине, есть пределы того, насколько хорошо физические элементы могут вести себя как идеальные сосредоточенные элементы.
Хорошо, например, мы покажем вам резистор. И это будет похоже на резистор.И я буду продолжать увеличивать напряжение вокруг него.
Хорошо, что произойдет в какой-то момент?
Я просто продолжаю этим заниматься. Если это идеальный элемент, если вы теоретик, вы скажете: о да, кривая будет продолжать расширяться, пока я не достигну бесконечности.
Но это практичный резистор, поэтому люди здесь могут закрыть вам глаза или что-то в этом роде. Хорошо, значит, вы, абстракция, не можете этого предсказать. Все, что он говорит, это то, что ток — это усилитель. Он не может предсказать жару, свет или запах.Даже в лаборатории чувствуется запах. Вы знаете, что кто-то только что сделал. Это один из примеров разрушения сосредоточенной абстракции.
Итак, если я действительно верю, что моя собственная BS, все является сосредоточенным элементом. Итак, вот маринад.
Рассол — это сосредоточенный элемент. Я могу выбрать его как резистор с сосредоточенными параметрами. Но это очень интересный резистор с сосредоточенными параметрами. Не пытайтесь делать это дома.
Это стандартный рассол, в который вы накачиваете 110 В переменного тока.
Обещаю, это стандартный рассол.
Итак, у него фиксированное сопротивление, но ваша сосредоточенная абстракция не может предсказать хороший световой и звуковой эффект.
Хорошо, последние две или три минуты я хочу сделать, так что помните, не увлекайтесь абстракциями. Есть пределы.
Хорошо, все предсказать нельзя.
Хорошо, это запах маринада.
Хорошо, позвольте мне дать вам предварительный обзор некоторых предстоящих достопримечательностей и показать вам еще одно быстрое упрощение за последние несколько минут.Итак, что мы можем сделать: как только мы построим эти сосредоточенные элементы, мы сможем соединить их в цепи. Хорошо, я могу построить такую схему. Итак, вот источник напряжения с кучей резисторов. Я могу соединить их проводами и построить такую схему. Мы можем задать себе один интересный вопрос: что мы можем сказать о напряжениях в рамках дисциплины сосредоточенной материи?
Хорошо, если я обойду петлю, при условии, что мой мир придерживается дисциплины сосредоточенной материи, что я могу сказать о напряжениях вокруг этой петли? Ага, снова Максвелл, верно? Итак, я могу написать соответствующее уравнение Максвелла, чтобы решить эту проблему.
Хорошо, напряжения имеют какое-то отношение к E и вашему интегралу от E dot dl и тому подобному, верно?
Итак, это подходящие уравнения Максвелла.
И я хочу узнать, что здесь происходит.
Теперь вспомните, что в LMD я сделал предположение. Хорошо, в моем мире, в моей игровой площадке del phi B по del t равняется нулю. Скорость изменения потока равна нулю. Итак, при таких обстоятельствах я могу написать это. Я могу разбить этот линейный интеграл на три части между источником напряжения и двумя резисторами и записать это.
Хорошо, и тогда, когда я смогу это сделать, теперь, когда правая часть равна нулю, я могу просто взять это. И я знаю, что E dot dl в этом элементе — это просто VCA. Это VAB, а это VBC равно нулю. Итак, когда я делаю предположение, что del phi B by del t равно нулю, и обхожу этот цикл, применяя уравнения Максвелла, что я обнаруживаю?
Я обнаружил, что сумма напряжений VCA плюс VAB плюс VBC равна нулю. Это чудесно.
Итак, теперь я могу сказать этому ребенку hasta la vista.
И я могу сосредоточиться на этом парне и сказать, уравнения Максвелла, эта штука с волнистыми линиями, дельтами и всем прочим, могут быть упрощены до суммы напряжений на множестве элементов в петле в цепи, равной нулю.
Хорошо, и это называется первым первым законом Кирхгофа, KVL. Хорошо, аналогично, в разделе декламации вы увидите применение текущего закона Кирхгофа, который исходит из того, что он равен нулю, и все токи, входящие в узел, равны нулю.
Итак, KVL и KCl напрямую выходят из дисциплины сосредоточенной материи.И вы можете использовать их для решения подобных схем.
Изучите электротехнику с помощью онлайн-курсов и занятий
Что такое электротехника?
Электротехника — это раздел инженерной дисциплины, который занимается электрическими системами, электричеством и электромагнетизмом. Инженеры-электрики используют новейшие инструменты информатики, а также более старомодные дисциплины для создания всего, от электромобилей до массивных электрических инфраструктур и систем управления.Это относительно новая область в машиностроении, но она существует с момента появления коммерциализации электричества в 19 веке. Он разделен на широкий спектр подполей, включая традиционные, такие как обработка сигналов, и более новые, такие как компьютерная инженерия.
Чем занимаются инженеры-электрики?
Инженеры-электрики используют знания в области схемотехники и производства электроэнергии для планирования, проектирования и управления производством электрического оборудования, а также для реализации проектов, использующих различные компоненты электричества и мощности.Они используют свои знания в области электрических систем для работы над проектами, настолько маленькими, что они могут поместиться в вашем кармане для более крупных проектов, таких как электрические системы самолетов или системы связи. Они проектируют и тестируют свои проекты, гарантируя безопасность всего созданного. Карьера в области электротехники Эта область по-прежнему остается прибыльной с появлением компьютерных технологий 21 века и электрических устройств, таких как смартфоны и компьютерные системы. Есть также широкие возможности в области биомедицинской инженерии.Вы можете найти место для инженера-электрика в самых разных областях.
Изучите электротехнику
Вам понадобится по крайней мере степень бакалавра, чтобы начать работу, но для получения наиболее прибыльных должностей потребуется ученая степень с минимальной степенью магистра и сильное предпочтение кандидатской диссертации. Программы на получение степени могут быть довольно затратным вложением, но они необходимы для работы в этой области. Вам также понадобится изрядный опыт работы, чтобы получить самые прибыльные рабочие места.
Онлайн-курсы и сертификаты по электротехнике
Область обширна, как и предложения. Вы можете начать с самого начала с введения в основные инженерные принципы в таких областях, как электрическая, механическая и биомедицинская инженерия в Техасском университете в Арлингтоне. Вы также можете пойти на другой конец спектра, изучив специализированные курсы по таким вещам, как Future Robotics от Университета Неаполя. Между ними находится широкий спектр сертификатов и курсов, предназначенных для развития фундаментальных навыков в области электротехники, включая такие принципы, как теория цепей, проектирование систем и производство электроэнергии.Понимание основ электроэнергетики позволяет применять эти принципы к новым инновационным проектам в рамках новейшего технологического горизонта. Курсы компьютерного проектирования также дают вам современные инструменты для работы с текущими проектами в мире профессионального инжиниринга. Даже если у вас уже есть степень, специализированные сертификаты и курсы расширят ваш ассортимент инструментов и позволят вам опередить конкурентов.
Сделайте карьеру в области электротехники
Это уже не ваша электросеть 19 века.Это прибыльная сфера, полная возможностей для инноваций с далеко идущими технологиями. Электронные устройства становятся все более важными для повседневной жизни. Электродвигатели революционизируют автомобильную промышленность, а электронные системы становятся достаточно компактными, чтобы их можно было увидеть под микроскопом. Технологические инновации в реальном мире расширяются, а степень в области электротехники дает вам необходимые навыки для работы в этой области. По оценкам Бюро статистики труда, средняя заработная плата превышает шестизначные цифры и продолжает расти, и это без учета карьеры в области компьютерной инженерии.Пришло время подумать о том, чтобы стать профессиональным инженером в области электротехники и стать частью технологической волны.
Онлайн-курсы по электротехнике — AcademicEarth.org
Инженеры-электрики играют важную роль в создании продуктов, которые люди используют в повседневной жизни. От развлечений до приборов, которые мы используем, чтобы готовить, убирать и управлять своей жизнью, вероятно, был задействован инженер-электрик. Эти профессионалы могут участвовать в нескольких этапах, от проектирования и разработки продукта до тестирования, а затем в процессе производства электрического и электронного оборудования.
На этапе проектирования инженеры-электрики тратят время на изучение того, как электричество будет работать для питания нового продукта или устройства. Они пытаются выяснить, как лучше всего спроектировать блок питания и как этот блок питания будет работать в новом продукте. Они создают прототипы, тестируют их, а затем вносят все необходимые изменения, прежде чем перейти к полноценному производству.
Эти этапы могут быть довольно сложными. Инженеры-электрики должны иметь представление о свойствах электричества, физике, а затем о том, как применять инженерные ноу-хау при создании новых предметов.Эти специалисты должны иметь как минимум степень бакалавра и инженерную лицензию от Национального совета экспертов по проектированию и геодезии (NCES) для работы на должности начального уровня в качестве инженеров-электриков.
Типы степеней
Хотя степень бакалавра является минимально необходимым образованием для должности начального уровня, существуют двухгодичные степени, которые готовят студентов к карьере техников-электриков или техников-электронщиков. Есть степени, доступные как на уровне бакалавриата, так и на уровне магистратуры; ABET аккредитует эти программы и занимается лицензированием.
Сотрудник
Эти двухлетние программы обучения часто называют дипломами в области электротехники. Некоторые из этих курсов могут быть переведены в программы более высокого уровня. Выпускники этих программ могут приступить к работе по сборке или ремонту электрических и электронных устройств, разработанных инженерами-электриками.
Бакалавр
Бюро статистики труда США (BLS) сообщает, что инженеры-электрики должны иметь степень бакалавра, чтобы претендовать на должности начального уровня.Эти программы обычно включают совместное обучение и стажировки, а также регулярную курсовую работу.
Магистратура
Чтобы работать в области исследований и разработок или преподавать в университете, вы должны иметь степень магистра в области электротехники. Студенты могут выбрать степень магистра электротехники или магистра технических наук. Эти двухлетние программы обучения различаются количеством инженерных курсов, которые вы изучаете. Магистр инженерных наук — это профессиональная степень, а степень магистра наук — нет.
Докторантура
Необходимо рассмотреть две докторские степени: доктор философии (Ph.D) в области технических наук или доктор технических наук (Eng.Sc.D.). Эти программы различаются по требованиям к проживанию, но требования к курсу обычно одинаковы. Для большинства программ требуется квалификационный экзамен, предварительный исследовательский экзамен, диссертация и защита, а также заключительный устный экзамен. У студентов обычно есть пять лет, чтобы получить степень доктора философии. или Eng.Sc.D. Некоторые программы позволяют лицам, имеющим степень бакалавра в области электротехники, сразу поступать в докторантуру. Если колледж или университет предлагает как докторскую, так и английскую докторскую степень, студенты, вероятно, должны будут зарегистрироваться в разных школах или отделах колледжа или университета.
Образцы курсов
На уровне бакалавриата курсы охватывают такие темы, как работа и структура устройств и схем, электродинамика и основы инженерии.Студенты обычно проходят курсы проектирования, на которых они проектируют электрическое оборудование, а также проходят совместное обучение или стажировку.
На уровне магистра студенты могут рассчитывать на изучение курсов фотоники, сигналов, систем и средств управления, устройств и электромагнетизма. Ожидается, что студенты завершат исследования по специальности в области электротехники.
На уровне докторантуры студенты должны пройти курсы технической коммуникации, посетить ряд семинаров и сдать несколько квалификационных экзаменов.Курсы исследований помогают студентам подготовить и защитить диссертацию.
Возможные специализации
На уровне бакалавриата студенты, обучающиеся по программам электротехники, обычно выбирают одну из специализаций в области беспроводной связи, управления и обработки сигналов, электроэнергии и силовой электроники, разработки аналоговых интегральных схем со смешанными сигналами и систем СБИС, электрофизики, оптики, микроволнового излучения и нанотехнологий. или биомедицинская визуализация, нанобиосистемы и обработка геномных сигналов.
Специализации уровня выпускника включают разработку аналоговых схем, цифровую обработку сигналов, полупроводниковые устройства, беспроводную связь, силовую электронику VHDL / VLSI, встроенные системы и связь.
Идеальные кандидаты в электротехнику
Инженеры-электрики часто работают в офисах, составляя планы для различных устройств; они также могут посещать рабочие места, чтобы увидеть деталь или продукт в действии. По данным O * Net Online, эти профессионалы выполняют большую часть своей работы на компьютерах, создавая технические чертежи или даже топографические карты.Инженеры-электрики могут отвечать за других лиц на этапах проектирования и строительства.
Идеальный кандидат на карьеру в области электротехники должен быть любознательным и любопытным в отношении того, как все работает; им должно быть комфортно работать руками и за компьютером.
Карьерный путь
BLS прогнозирует пятипроцентный рост в области электротехники в период с 2012 по 2022 год; это медленнее, чем общий рост, прогнозируемый для всех профессий.По прогнозам агентства, в течение десятилетия в области электротехники может быть создано дополнительно 7900 рабочих мест.
Изменения в технологиях происходят быстро, и поэтому такая скорость, вероятно, будет означать, что с годами потребуется больше инженеров-электриков, чтобы не отставать. Но рост, скорее всего, будет происходить в компаниях, оказывающих инженерные услуги, поскольку инжиниринговые компании передают функции на аутсорсинг, чтобы снизить собственные затраты.
В мае 2012 года инженеры-электрики зарабатывали в среднем 87 920 долларов в год, хотя первые 10 процентов зарабатывали 136 690 долларов, а самые низкие 10 процентов зарабатывали в среднем 56 490 долларов.Большинство из них работали в инжиниринговых компаниях (20%), затем следовали производство, передача и распределение электроэнергии (9%), производство навигационных, измерительных, электромедицинских и контрольных приборов (9%), производство полупроводников и других электронных компонентов (8%) и машиностроение (5%).
Связанные темы
курсов — Электротехника
EE 10115 — Введение во встроенные системы и Интернет вещей
Встроенные системы — это вычислительные платформы, которые встроены в более крупную механическую или электрическую систему, где они собирают данные, выполняют вычисления и управляют действиями более крупной системы; примеры включают «умные» термостаты (например,г., Nest), автомобильных подсистем, промышленных роботов и систем управления полетом. Когда встроенным системам предоставляется возможность подключения к сети, получаемая в результате возможность обеспечивает «Интернет вещей» — крупномасштабные межмашинные соединения, которые обеспечивают распределенный интеллект, охватывающий широкие области повседневной жизни. В этом курсе будет использоваться платформа Arduino для исследования фундаментальных проблем, связанных со встроенными системами и их ролью в Интернете вещей.
Кредиты: 3
Семестр: ВЕСНА
Основные требования: EE 12115 и EG 10112
EE 20224 — Введение в анализ электрических цепей
Введение в моделирование и анализ электрических цепей — этот курс охватывает основные принципы анализа линейных цепей, которые включают KCL, KVL, узловые и сеточные методы анализа, сетевые теоремы, операционные усилители в качестве элементов линейных цепей и анализ переходных процессов RC первого порядка. / RL схемы.
Кредиты: 2
Семестр: FALL
Предварительные требования: MATH 10560
Основные требования: EE 22224
EE 20225 — Введение в электротехнику
Этот курс служит введением в область электротехники на основе практического опыта. Студенты получат навыки использования макетов, электронных компонентов и электрического испытательного оборудования. Студенты познакомятся с концепциями электрических систем и устройств, которые будут более полно разработаны в последующих курсах, поэтому этот курс служит обзором всего разнообразия курсов по электротехнике в Нотр-Дам.Курс включает одно трехчасовое лабораторное занятие и одну 50-минутную лекцию в неделю. Оценка основывается на предварительных лабораторных заданиях, лабораторных отчетах и заключительном экзамене.
Кредиты: 2
Семестр: ОСЕНЬ
Предварительные требования: EG 10112
Основные требования: EE 21225
EE 20234 — Электрические цепи
Анализ цепей первого, второго и более высокого порядка, включая естественный отклик, принудительный отклик, концепции векторов, методы переменного тока, частотный отклик и методы преобразования Лапласа.
Кредиты: 3
Семестр: ВЕСНА
Предварительные требования: (EE 20224 или EE 24224 или EE 20222 или EE 24222) и (PHY 10320 * или PHYS 10094)
EE 20242 — Электроника
Введение в электронные схемы и системы. Основные диодные и транзисторные схемы и связанный с ними анализ смещения постоянного тока и анализ малых сигналов низкочастотного переменного тока. Усилители напряжения и обратной связи. Логические и аналоговые схемы на дискретных твердотельных устройствах.
Кредиты: 4
Семестр: ВЕСНА
Предварительные требования: EE 20224 или EE 24224 или EE 20222 или EE 24222, EE 20225
Основные требования: EE 21242
EE 30321 — Встроенные системы
Встроенные системы повсюду.Используйте свой телефон, посмотрите на часы, включите телевизор — и вы взаимодействуете со встроенной системой. Сложные системы, такие как автомобили, роботы и самолеты, будут иметь десятки встроенных систем, которые работают вместе для выполнения сложной задачи. В этом курсе вы изучите основы проектирования, программирования и взаимодействия, необходимые для создания встроенной системы. Он предоставит практический опыт использования встроенной системы для решения проблем электротехники
Кредиты: 3
Семестр: ВЕСНА
Пререквизиты: CSE 20221 и (CSE 20133 или CSE 20232)
EE 30342 — Проектирование микроэлектронных схем
Основы проектирования транзисторных интегральных схем, включая частотную характеристику, обратную связь, стабильность и частотную компенсацию, применительно к операционным усилителям, контурам фазовой автоподстройки частоты, а также передаче и приему AM / FM.Включает лабораторию.
Кредиты: 4
Семестр: ВЕСНА
Предварительные требования: EE 20242
Основные требования: EE 31342
EE 30344 — Сигналы и системы
Поведение линейных систем в представлениях как во времени, так и в области преобразований; интегралы свертки и суммирования, разложения сигналов в ряд Фурье, анализ преобразований Фурье и Лапласа линейных систем; дискретное время преобразования Фурье.
Кредиты: 3
Семестр: FALL
Предварительные требования: EE 20234 и MATH 20580
Основные требования: EE 32344
EE 30347 — Основы полупроводников
Введение в твердотельные электронные устройства, представляющее основы полупроводниковых материалов, процессы проводимости в твердых телах и другие физические явления, фундаментальные для понимания транзисторов, оптоэлектронных устройств и технологии кремниевых интегральных схем.
Кредиты: 3
Семестр: FALL
Предварительные требования: PHYS 10320 или PHYS 10094
Основные требования: EE 32347
EE 30348 — Электромагнитные поля
Базовый курс теории электромагнитного поля с использованием уравнений Максвелла в качестве центральной темы. Широко применяется векторный анализ.
Кредиты: 3
Семестр: FALL
Предварительные требования: MATH 20550 и (PHYS 10320 или PHYS 10094)
Основные требования: EE 32348
EE 30357 — Электронные и оптоэлектронные устройства
Применение явлений переноса в полупроводниках для объяснения поведения выводов различных современных электронных устройств, таких как транзисторы с биполярным переходом, МОП-структуры и полевые транзисторы.
Кредиты: 3
Семестр: ВЕСНА
Предварительные требования: EE 30347 или EE 34347
Основные требования: EE 32357
EE 30358 — Волноводы и антенны
Распространение бегущих волн по линиям передачи: переходные волны, установившиеся синусоидальные временные и пространственные вариации. Волновые уравнения для неограниченных сред и в волноводах.
Кредиты: 3
Семестр: ВЕСНА
Пререквизиты: EE 30348 или EE 34348
EE 30363 — Случайные явления в электротехнике
Введение в вероятность, случайные величины и случайные процессы, встречающиеся в системах обработки информации.Анализ и оценка стохастических сигналов и шума в линейных системах.
Кредиты: 3
Семестр: ВЕСНА
Пререквизиты: MATH 10560
EE 30372 — Электрические машины и энергетические системы
Введение в электроэнергетические системы и электромеханическое преобразование энергии, включая генераторы, трансформаторы, трехфазные цепи, двигатели переменного и постоянного тока, линии передачи, поток энергии и анализ неисправностей.
Кредиты: 3
Семестр: ВЕСНА
Пререквизиты: EE 20234 и (PHYS 10320 или PHYS 10094)
EE 40345 — Аудиотехнология
Этот курс исследует научные и инженерные принципы, лежащие в основе аудиотехнологий и звуковых явлений.Изучит акустику, характеристики микрофона и динамика, эквалайзер, преобразования Фурье, цифровые форматы, запись, синтезаторы и многое другое.
Кредиты: 3
Семестр: ОСЕНЬ
Предварительные требования: PHYS 10320 или PHYS 10094
EE 40354 — Мультимедийные сигналы и системы
Этот курс исследует мультимедийные сигналы и проектирование систем для захвата, хранения, передачи и воспроизведения таких сигналов. Сигналы, представляющие особый интерес, будут включать звуковые и визуальные сигналы.В рамках курса будут рассмотрены как теоретические основы представлений, так и методы обработки, а также общие стандарты сигналов, такие как MP3, JPEG и MPEG.
Кредиты: 3
Семестр: ОСЕНЬ
Предварительные требования: (EE 30344 или EE 34344) и EE30363 *
EE 40432 — Введение в системную биологию
Цель этого курса — выделить элементарные принципы проектирования, присущие биологии. Многие из основных принципов, управляющих биохимическими реакциями в живой клетке, могут быть связаны с мотивами сетевых цепей с множественными входами / выходами, обратной связью и прямой связью.Этот курс основан на теории управления и элементарной биологии, чтобы обеспечить математическую основу для понимания биологических сетей. Темы, изучаемые в курсе, основаны на текущих исследованиях и включают в себя: сети транскрипции, стохастическую индукцию генов, адаптацию, осцилляторы (циркадные ритмы), рибопереключатели, пластичность, метаболизм, развитие паттернов и рак. Курс предназначен для продвинутых студентов и аспирантов. Есть дополнительная лаборатория, которая занимается трансформацией бактерий, биологией стволовых клеток и стохастическим моделированием.Существует дополнительная лаборатория (обязательная для аспирантов), которая специализируется на трансформации бактерий, биологии стволовых клеток и стохастическом моделировании.
Кредиты: с 3 по 4
Семестр: FALL
Предварительные требования: CHEM 10122 и MATH 20580
Основные требования: EE 41432
EE 40446 — Изготовление ИС
Этот курс знакомит студентов с принципами изготовления интегральных схем. Фотолитография, осаждение и перераспределение примесей, осаждение и определение металлов и другие темы.Студенты изготовят схему на 5000 транзисторов CMOS LSI.
Кредиты: 4
Семестр: ОСЕНЬ
Предварительные требования:
Основные требования: EE 41446
EE 40453 — Системы связи
Введение в генерацию, передачу и обнаружение информационных сигналов. Аналоговые и цифровые методы модуляции, включая AM, FM, PSK, QAM и PCM. Мультиплексирование с временным и частотным разделением каналов.
Кредиты: 3
Семестр: ВЕСНА (четные годы)
Предварительные требования: (EE 30344 или EE 34344) и EE 30363 *
Основные требования: EE 41453
EE 40455 — Системы управления
Проектирование систем линейного управления с обратной связью методами переменных состояния и классическим корневым множеством, методами Найквиста, Боде и Рауса-Гурвица.
Кредиты: 4
Семестр: FALL
Предварительные требования: EE 30344 или EE 34344
Основные требования: EE 41455
EE 40458 — ВЧ и СВЧ схемы для лаборатории беспроводной связи
Этот курс представляет собой введение в методы проектирования и анализа микроволновых цепей с особым акцентом на приложениях для современных систем микроволновой связи и датчиков. Интегрированный лабораторный опыт дает возможность познакомиться с фундаментальными методами измерения для определения характеристик устройств и схем на микроволновых частотах.Студенты получат углубленное понимание принципов проектирования схем и анализа применительно к современным микроволновым схемам, а также познакомятся с методами проектирования как для ручного анализа, так и для автоматизированного проектирования. Также будет развито понимание основных методов измерения для определения характеристик микроволновых устройств, схем и систем с помощью лабораторных экспериментов.
Кредиты: 3
Семестр: FALL
Предварительные требования: EE 30348 или EE 34348
Основные требования: EE 41458
EE 40468 — Оптика и фотоника
Практический обзор важной роли фотонов наряду с электронами в современной электротехнике.Изученные технологии фотоники включают лазеры, оптические волокна, интегральную оптику, обработку оптических сигналов, голографию, оптоэлектронные устройства и оптические модуляторы. Обзор свойств света, его взаимодействия с веществом, а также методов генерации, направления, модуляции и обнаружения когерентного лазерного света.
Кредиты: 3
Семестр: ВЕСНА
Предварительные требования: EE 30347 или EE 34347
Основные требования: EE 41468
EE 40471 — Цифровая обработка сигналов
Введение в теорию и применение цифровой обработки информации: аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование, представление области преобразования сигналов и систем с дискретным временем, Z-преобразование, графы потоков сигналов, дискретное преобразование Фурье, быстрое преобразование Фурье, частота анализ, проектирование фильтров, структуры фильтров, фильтр Винера, эффекты конечной точности, приложения в коммуникациях, а также анализ и синтез данных аудио и изображений.
Кредиты: 3
Семестр: ВЕСНА (нечетные годы)
Пререквизиты: EE 30344 или EE 34344
EE 40472 — электрические и гибридные автомобили
Курс ознакомления с современными электрическими и гибридными электромобилями. Он охватывает основные аспекты аккумуляторов, электродвигателей, систем трансмиссии и дорожно-транспортной системы. Акцент будет сделан на потоки энергии и мощности в электрических и гибридно-электрических транспортных системах. Оптимизация использования энергии для заданных ездовых циклов также будет рассмотрена более подробно.Будут представлены некоторые коммерчески доступные схемы управления питанием и изучены возможные альтернативы.
Кредиты: 3
Семестр: FALL
Предварительные требования: EE 20234 и (PHYS 10320 или PHYS 10094)
EE 40478 — Введение в квантовые вычисления
Этот курс познакомит с матричной формой квантовой механики и обсудит концепции, лежащие в основе теории квантовой информации. Будут обсуждены некоторые важные алгоритмы, а также физические системы, которые были предложены для квантовых вычислений.
Кредиты: 3
Семестр: ВЕСНА
Пререквизиты: MATH 20580 или MATH 20610
EE 47040 — Техника и физика биомедицинских устройств
Технические достижения на переднем крае физики часто способствуют биомедицинским инновациям и улучшают наше понимание и лечение болезней. В этом курсе мы изучим физику, лежащую в основе нескольких современных медицинских диагностических, терапевтических и визуализационных технологий в контексте биомедицинских потребностей, которые они решают.
Кредиты: 3
Семестр: ОСЕНЬ
Пререквизиты: МАТЕМАТИКА 20580
EE 47055 — Введение в биофотонику и биомедицинскую оптику
Цель этого курса — дать студентам знания для понимания и применения современных методов биомедицинской оптической визуализации и зондирования. Этот курс будет преподавать основы взаимодействия света с биологическими тканями, доклинические и клинические применения биомедицинских оптических изображений / зондирования, а также инструменты, необходимые для этого.Изучаемые темы включают диффузную оптику, тканевую спектроскопию, флуоресцентную визуализацию, оптическую когерентную томографию, методы конфокальной и нелинейной микроскопии, эндоскопию, фотоакустику и лазерную хирургию.
Кредиты: 3
Семестр: ВЕСНА
Пререквизиты: PHYS 10320
EE 41430 — Senior Design I
Первая часть годичного старшего дизайн-проекта. В этой части студенты выберут проект, разработают дизайн бумаги, спланируют реализацию и приобретут необходимые материалы.
Кредиты: 3
Семестр: ОСЕНЬ
EE 41440 — Senior Design II
Вторая часть годичного старшего дизайн-проекта. В этой части студенты реализуют, тестируют и документируют свой старший проект.
Кредиты: 3
Семестр: ВЕСНА
Пререквизиты: EE 41430
EE 48499 — Исследования в бакалавриате
Исследовательский проект на уровне бакалавриата под руководством преподавателя. См. Страницу бакалавриата для получения информации о возможностях.
Кредиты: переменная
Семестр: ОСЕНЬ и ВЕСНА
* — указывает на предварительное условие, которое может выполняться одновременно
Электротехнических специальностей: структура курсов, специализации и карьера
В чем разница между электротехникой и электроникой?
Разница между электротехникой и электроникой часто размыта, но в целом верно сказать, что инженеры-электрики в основном озабочены крупномасштабным производством и распределением электроэнергии, в то время как инженеры-электронщики сосредотачиваются на гораздо меньших электронных схемах.
Получив степень в области электроники , вы, вероятно, разовьете экспертное понимание схем, используемых в компьютерах и других современных технологиях, и по этой причине электронная инженерия часто преподается вместе с информатикой. Диплом в области электротехники или электроники также перекликается с механикой и гражданским строительством.
Чего ожидать от степени электрика /
Если вам интересно, как работают электрические устройства, вы любознательны и сильно интересуетесь математикой и естественными науками, то, вероятно, у вас уже есть некоторые важные инженерные навыки, и вам вполне может подойти степень в области электротехники или электроники.Хотя технические знания важны, инженеры-электрики также участвуют в проектировании и создании ряда устройств, часто в рамках команд.
На уровне бакалавра степень электротехники направлена на ознакомление студентов с основополагающими принципами электронной и электротехники, прежде чем они смогут получить специализацию в интересующей области позже в рамках курса. Студенты также будут вовлечены в проекты, работая в группах.
Как и большинство инженерных предметов, лучше всего представить, что вы будете заниматься своим курсом каждый день рабочей недели.Хотя вы почти наверняка не будете сидеть на лекциях по восемь часов в день, ваше учебное расписание будет насыщенным и будет включать в себя ряд методов обучения, включая лабораторные работы, учебные пособия, лекции, проектную работу, групповую работу и индивидуальные исследования.
Помимо запланированных уроков, вам также необходимо будет развивать свои знания, работая со списком литературы вашего курса.
Вам также могут быть поставлены технические задачи, которые необходимо решить, а также сдача курсовых заданий и лабораторных отчетов.Дополнительные практические занятия могут также включать физический демонтаж электронных устройств, чтобы увидеть, как они работают, а затем их повторное соединение. Это помогает учащимся научиться развивать и применять свои инженерные навыки, а не просто заучивать их наизусть из учебника.
Требования к поступающим
Чтобы получить степень в области электротехники, вам потребуется сильный опыт в области математики и естественных дисциплин (особенно физики). Однако не бойтесь; многие курсы будут начинаться с некоторых базовых модулей, разработанных для обеспечения того, чтобы эти базовые знания соответствовали требуемым стандартам.
В ведущих университетах часто спрашивают о наивысших оценках. Например, Университетский колледж Лондона (UCL) просит студентов из Великобритании получить оценки A-level AAA / A * AB, и ожидается, что иностранные студенты получат эквивалент.
Откройте для себя лучшие университеты мира в области электротехники
Электротехнические специальности
Во время обучения на получение степени в области электротехники студентам будет предоставлена возможность специализироваться в ряде смежных областей.Общие специализации в области электротехники включают производство и передачу энергии, магнитостатику и электростатику (типы электрического заряда), а также электрические установки (например, системы отопления и освещения).
Между тем, специализация в области электроники может охватывать такие темы, как проектирование аналоговых и цифровых схем, цифровая связь, беспроводные технологии и компьютерное программирование. Если вас интересует карьера, основанная на менеджменте, вы можете изучать электротехнику наряду с управленческими темами.Специальные программы инженерного менеджмента дают возможность изучить методы промышленного управления в контексте электротехники, включая управление операциями и цепочками поставок.
По мере прохождения курса у вас может быть возможность специализироваться на применении электротехники или электроники в определенной отрасли. Примеры включают:
Энергетика и электроснабжение
Одна из основных специализаций инженеров-электриков — и одна из самых важных проблем современного общества — это производство и распределение электроэнергии.Специализации в этой области должны подготовить студентов к работе на различных этапах энергосистемы, от проектирования объектов по производству и преобразованию энергии до управления энергоснабжением отдельных пользователей и устройств. Студенты могут выбрать дополнительную специализацию на конкретном типе источника энергии, таком как энергия ветра или солнца.
Связь и СМИ
Здесь могут быть возможности для изучения приложений электротехники в широком диапазоне технологий и средств массовой информации, включая цифровое и спутниковое вещание, волоконно-оптическую связь, а также проводные и беспроводные сети.Студенты, заинтересованные в этой специализации, могут продолжить работу в сфере теле- и радиовещания, мобильной или наземной телефонной связи, интернет-услуг — или, конечно, в следующей новой разработке в этой постоянно развивающейся области.
Компьютерные системы
Здесь темы могут включать искусственный интеллект, компьютерную архитектуру, безопасность и криптографию, сетевые коммуникации, проектирование схем и цифровую обработку сигналов. Это может привести к карьере инженера-электрика в области разработки программного обеспечения, микросхем или систем, но также и в гораздо более широком диапазоне ролей — от видеонаблюдения до автоматизированных систем для тяжелой промышленности.
Робототехнические комплексы
Эта специализация даст вам обзор проектирования, управления, конструирования и использования роботов в различных средах и задачах, а также даст вам практический опыт программирования роботов, решения любых проблем проектирования или управления, которые могут возникнуть с роботизированными системами.
См. Полный список руководств по инженерным и технологическим курсам
Карьера в области электротехникиКарьера в области электротехники открывает большие перспективы во многих частях мира.В Австралии, например, правительство сообщает об уровне безработицы для инженеров-электриков ниже среднего, о сравнительно высоких доходах и прогнозирует устойчивый рост рабочих мест до 2016-17 гг. В США и Великобритании наблюдались аналогичные тенденции из-за потребности всей отрасли в выпускниках инженерных специальностей.
Если вы получили степень бакалавра в области электротехники (BEng) и хотите продолжить обучение и стать дипломированным инженером (CEng), вам нужно будет продолжить обучение после того, как вы приобретете опыт работы в этой области в качестве выпускника.Получение стажировки во время получения степени также является хорошей идеей как способ получить практическое понимание конкретных систем и отраслей.
Инженер-электрик
Инженеры-электрики проектируют, разрабатывают и обслуживают электрические системы управления и / или компоненты, сочетая технические знания и коммерческую осведомленность, и могут рассчитывать на заработок от 61 000 до 85 000 долларов США. Помимо технических знаний, инженеры-электрики должны иметь коммерческую осведомленность и уметь управлять проектами и выполнять многозадачность.
Как инженер-электрик, вы можете рассчитывать на работу в составе команды над многопрофильными проектами вместе со специалистами, такими как архитекторы, техники и другие инженеры (гражданские, проектные и т. Д.). В зависимости от вашей конкретной роли и масштаба проекта вы, как инженер-электрик, можете участвовать на одном или всех этапах проектирования и разработки. Это может включать изготовление моделей и прототипов, чтение и / или написание проектных спецификаций, исследование, составление бюджета и калькуляцию затрат, поддержание связи с клиентами и подрядчиками, проведение испытаний, интерпретацию данных и обслуживание оборудования.
Некоторые основные сектора занятости для тех, кто занимается электротехникой, включают:
- Производство и поставка электроэнергии
- Строительство
- Поддержание и развитие транспортной инфраструктуры
- Производство
- Связь и СМИ
- Разработка компьютерной техники и программного обеспечения
- Здравоохранение
- Наука и исследования
В каждой из этих отраслей доступны должности в области исследований и разработок, проектирования, тестирования и технического обслуживания.Карьерный рост может означать принятие на себя руководящих и управленческих ролей.
Что касается ожиданий по заработной плате, работники сектора электроники, как правило, зарабатывают немного больше. Payscale сообщает, что средняя годовая зарплата инженеров-электронщиков в США составляла 72 139 долларов в 2015 году по сравнению с 70 675 долларами для инженеров-электриков.
Другие профессии со степенью инженера-электрика
Если вы решили не заниматься традиционной карьерой в области электротехники, существует множество альтернативных вариантов.Студенты со степенью инженера-электрика также пользуются большим спросом за пределами инженерного сектора. Навыки в области ИТ, математики и решения проблем необходимы многим работодателям в таких областях, как ИТ, финансы и менеджмент. Например, вам может подойти карьера консультанта по информационным технологиям .
Как выпускник электротехники, ваш опыт в области информационных технологий будет приветствоваться в различных организациях. ИТ-консультанты работают в партнерстве с клиентами, помогая им использовать информационные технологии для достижения бизнес-целей или решения проблем.Наличие хорошей степени, предшествующий опыт работы и искренний интерес к ИТ и консалтингу увеличат ваши шансы найти работу на этой должности.
Авиационный инженер
Это еще одна карьера, которая может подойти выпускникам электротехнических специальностей. В качестве авиационного инженера вы будете применять научные, технологические и математические принципы для исследования, проектирования, разработки, обслуживания и тестирования характеристик гражданских и военных самолетов, включая оружие, спутники и даже космические аппараты.Вам нужно будет уметь решать любые проблемы, возникающие в процессе проектирования, разработки и тестирования, включая расследование любых авиационных происшествий и управление проектами.
Откройте для себя лучшие университеты мира в области электротехники
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
E E 201 Навыки компьютерного оборудования (1) QSR Роберт Б. Дарлинг
Класс исключительно в лаборатории, ориентированный на базовые практические навыки для инженеров-электриков и компьютерных инженеров.Темы включают пайку, компоновку печатной платы, базовое кодирование микроконтроллера, 3D-печать, использование основного испытательного и измерительного оборудования, управление файлами и контроль версий. Предварительное условие: CSE 142 или CSE 143, любой из которых можно использовать одновременно.
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 201
E E 205 Введение в формирование сигнала (4) QSR
Представляет аналоговые схемы, связывающие датчики с цифровыми системами. / включает в себя подключение, ослабление, усиление, дискретизацию, фильтрацию, согласование, элементы управления, законы Кирхгофа, источники, резисторы, операционные усилители, конденсаторы, катушки индуктивности, PSice и MATLAB.Предназначен для специалистов, не связанных с EE. Предпосылка: MATH 126 или MATH 136; PHYS 122.
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 205
E E 215 Основы электротехники (4) NW
Введение в электротехнику. Основные концепции схем и систем. Математические модели компонентов. Законы Кирхгофа. Резисторы, источники, конденсаторы, катушки индуктивности и операционные усилители. Решение линейных дифференциальных уравнений первого и второго порядка, связанных с основными схемами.Предварительное условие: MATH 136 или MATH 126 и MATH 307 или AMATH 351, любой из которых может приниматься одновременно; PHYS 122.
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 215
E E 235 Линейные системы с непрерывным временем (5)
Введение в анализ сигналов с непрерывным временем. Основные сигналы, включая импульсы, импульсы и единичные шаги. Периодические сигналы. Свертка сигналов. Ряды и преобразования Фурье в дискретном и непрерывном времени. Компьютерная лаборатория. Предварительное условие: MATH 136, MATH 307 или AMATH 351, любой из которых может приниматься одновременно; PHYS 122; либо CSE 142, либо CSE 143, любой из которых может использоваться одновременно.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 235
EE 332 Devices and Circuits II (5)
Характеристики биполярных транзисторов, большие и малосигнальные модели для биполярных и полевых транзисторов, применения в линейных схемах, включая низкие и высокие частотный анализ дифференциальных усилителей, источников тока, каскадов усиления и выходных каскадов, внутренних схем операционных усилителей, конфигураций операционных усилителей, стабильности и компенсации операционных усилителей. Еженедельная лаборатория. Предпосылка: 1.0 в E E 331.
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 332
E E 351 Энергетические системы (5)
Развивает понимание современных энергетических систем посредством теории и анализа системы и ее компонентов. Обсуждения генерации, передачи и использования дополняются темами окружающей среды и энергоресурсов, а также электромеханическим преобразованием, силовой электроникой, электробезопасностью, возобновляемыми источниками энергии и отключениями электроэнергии. Предварительное условие: 1.0 в EE 233.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 351
EE 371 Design of Digital Circuits and Systems (5)
Предоставляет теоретические знания и практический опыт работы с инструментами и методами для моделирования комплекса цифровые системы с языком описания оборудования Verilog, поддерживающие целостность сигнала, управляющие энергопотреблением и обеспечивающие надежную внутри- и межсистемную связь.Предпосылка: E E 205 или E E 215; либо EE 271, либо CSE 369. Предлагается: совместно с CSE 371.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 371
EE 398 Введение в профессиональные вопросы (1)
Охватывает темы, представляющие интерес для студентов, планирующих свой образовательный и профессиональный путь, включая заработную плату, ценность ученых степеней, общественные ожидания инженеров, корпоративное предприятие, этические дилеммы, патенты и коммерческую тайну, аутсорсинг и мировой рынок.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 398
EE 414 Инженерные инновации в здравоохранении (4) Эрик Дж. Сейбел, Джонатан Д. Познер
Знакомит с ролью инноваций и инженерии в разработке медицинских устройств и технологий здравоохранения, применимо как к медицинской практике, так и к медицинской инженерии. Может служить первым курсом в последовательности проектов старшего дизайнера, связанных с медициной. Обсуждает медицинскую практику, выявление клинических потребностей, правила FDA, страховое возмещение, интеллектуальную собственность и процесс проектирования медицинских устройств.Предлагается: совместно с M E 414; A.
См. Подробности курса в MyPlan: E E 414
E E 417 Современные беспроводные коммуникации (4)
Введение в беспроводные сети как приложение основных теорем коммуникации. Изучает методы модуляции для цифровой связи, пространство сигнала, оптимальную конструкцию приемника, характеристики ошибок, кодирование с контролем ошибок для обеспечения высокой надежности, многолучевое замирание и его эффекты, анализ бюджета РЧ-линии, системы WiFi и Wimax. Предварительное условие: E E 416
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 417
E E 419 Введение в компьютерно-коммуникационные сети (4) Sumit Roy
Архитектура и протоколы компьютерных сетей.Уровни OSI и анализ производительности. Среда передачи, коммутация, арбитраж множественного доступа. Сетевая маршрутизация, контроль перегрузки, контроль потока. Транспортные протоколы, реальное время, многоадресная рассылка, сетевая безопасность. Предпосылка: CSE 143; либо STAT 390, STAT 391, либо IND E 315.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 419
EE 421 Квантовая механика для инженеров (3) Anant MP Anantram
Освещает основную теорию квантовой механики в контексте современных примеров технологического значения с использованием одномерных, двухмерных и трехмерных наноматериалов.Развивает качественное и количественное понимание принципов квантования, зонной структуры, плотности состояний и золотого правила Ферми (оптическое поглощение, электрон-примесное / фононное рассеяние). Предпосылка: MATH 135, MATH 307 или AMATH 351; рекомендуется: Исчисление с помощью дифференциальных уравнений.
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 421
E E 423 Введение в синтетическую биологию (3)
Изучение математического моделирования транскрипции, трансляции, регуляции и метаболизма в клетке; методы компьютерного проектирования для синтетической биологии; реализация законов обработки информации, булевой логики и обратной связи с генетическими регуляторными сетями; модульность, согласование импеданса и изоляция в биохимических цепях; и методы оценки параметров.Предпосылка: MATH 136, MATH 307 или AMATH 351; и либо MATH 308, AMATH 352, либо CSE 311 Предлагается: совместно с BIOEN 423 / CSE 486.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 423
EE 424 Advanced Systems and Synthetic Biology (3) H. Kueh
Охватывает передовые концепции системной и синтетической биологии. Включает кинетику, моделирование, стехиометрию, теорию управления, метаболические системы, сигналы и мотивы. Все темы противопоставляются задачам синтетической биологии.Предпосылка: либо BIOEN 401, BIOEN 423, E E 423, либо CSE 486. Предлагается: совместно с BIOEN 424 / CSE 487; Sp.
См. Подробности курса в MyPlan: E E 424
E E 425 Лабораторные методы в синтетической биологии (4)
Конструирует и создает трансгенные бактерии, используя промоторы и гены, взятые из различных организмов. Использует методы конструирования, включая рекомбинацию, синтез генов и выделение генов. Оценивает дизайн с использованием секвенирования, флуоресцентных анализов, анализов активности ферментов и исследований отдельных клеток с использованием покадровой микроскопии.Предпосылка: BIOEN 423, E E 423 или CSE 486; либо CHEM 142, CHEM 144, либо CHEM 145. Предлагается: совместно с BIOEN 425 / CSE 488.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 425
EE 438 Проект проектирования приборов Capstone (5) Роберт Б. Дарлинг
Команда -проектирование для разработки электронной контрольно-измерительной системы, а также создания и проверки прототипа с использованием современной технологии печатных плат. Команды разрабатывают требования к дизайну; исследовать компромиссы для миниатюризации, интеграции, производительности и стоимости; и рассмотреть варианты использования, режимы отказа, технологичность и тестируемость.Включает обширную лабораторию. Предварительное условие: E E 433 или E E 436.
Просмотрите подробности курса в MyPlan: E E 438
E E 442 Цифровые сигналы и фильтрация (3)
Методы и методы цифровой обработки сигналов. Обзор теорем выборки, аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей. Демодуляция квадратурной дискретизацией. Методы Z-преобразования, системные функции, линейные инвариантные к сдвигу системы, разностные уравнения. Графики потоков сигналов для цифровых сетей, канонические формы. Дизайн цифровых фильтров, практические соображения, БИХ и КИХ фильтры.Цифровые преобразования Фурье и методы БПФ. Предварительное условие: 1.0 в EE 341.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 442
EE 443 Разработка и применение цифровой обработки сигналов (5)
Применение изученных теорий / алгоритмов и доступных компьютерных технологий для решения современных задач обработки изображений и речи . Двумерные сигналы и системы. Преобразование изображений, улучшение, восстановление, кодирование. Характеристики речевых сигналов, линейное прогнозирующее кодирование (LPC) речи, обнаружение основного тона и синтез речи LPC, распознавание речи, устройства для обработки сигналов.Предварительное условие: 1.0 на E E 442.
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 443
E E 448 Системы, средства управления и робототехника Capstone (4-)
Глубокий опыт проектирования систем управления в небольших проектных группах. Включает в себя планирование и управление проектом, отчетность и техническую коммуникацию. Студенческие команды проектируют, внедряют, тестируют и отчитываются о результатах своих проектов. Включает лекции по выбранным темам, например, по управлению проектами, интеллектуальной собственности и некоторым темам управления.Предварительное условие: E E 447.
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 448
E E 449 Системы, средства управления и робототехника Capstone (-4)
Глубокий опыт проектирования систем управления в небольших проектных группах. Включает в себя планирование и управление проектом, отчетность и техническую коммуникацию. Студенческие команды проектируют, внедряют, тестируют и отчитываются о результатах своих проектов. Включает лекции по выбранным темам, например, по управлению проектами, интеллектуальной собственности и некоторым темам управления.Предварительное условие: EE 448.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 449
EE 460 Neural Engineering (3) Azadeh Yazdan-Shahmorad, Chet T Moritz
Знакомство с нейронной инженерией: обзор нейробиологии, записи и стимуляции нервная система, обработка сигналов, машинное обучение, питание и связь с нейронными устройствами, инвазивные и неинвазивные интерфейсы мозг-машина, спинномозговые интерфейсы, интеллектуальные протезы, стимуляторы глубокого мозга, кохлеарные имплантаты и нейроэтика.Большой упор на первичную литературу. Необходимое условие: BIOL 130, BIOL 162 или BIOL 220; и одно из следующих: MATH 308, AMATH 301 или AMATH 352. Предлагается: совместно с BIOEN 460; A.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 460
EE 464 Антенны: анализ и проектирование (4)
Основы антенн, анализа, синтеза и компьютерного проектирования, а также приложений в области связи, дистанционного зондирования и радаров . Диаграмма направленности, направленность, импеданс, проволочные антенны, решетки, численные методы анализа, рупорные антенны, микрополосковые антенны и рефлекторные антенны.Предварительное условие: 1.0 в EE 361.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 464
EE 468 Компьютерная, сетевая и встроенная безопасность (4) QSR Raadhakrishnan Poovendran
Основные принципы безопасности программного обеспечения и встроенных систем и их применения к сетевые, веб-и встроенные системы. Введение в практические инструменты, используемые для защиты программного обеспечения, криптографии и протоколов, которые позволяют применять его для обеспечения безопасности сети и системы. Предпосылка: E E 205 или E E 215; CSE 373; CSE 374.
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 468
E E 472 Операционные системы реального времени и встроенные операционные системы (4) QSR
Программно-интенсивный курс по современным операционным системам с упором на приложения реального времени (RT) и встроенные приложения. Охватывает широкий круг тем, от классических концепций ОС до операционных систем RT, включая ядро ОС — абстракцию процессов и задач, планирование, параллелизм, управление памятью, файловые системы и операции ввода-вывода, ОСРВ и тематические исследования программирования ОСРВ для Bluetooth или IoT. сети.Предварительные требования: CSE 373 и CSE 374.
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 472
E E 475 Embedded Systems Capstone (5)
Capstone опыт проектирования. Создайте прототип серьезного проекта, сочетающего оборудование, программное обеспечение и средства связи. Сосредоточен на встроенных процессорах, устройствах с программируемой логикой и новых платформах для разработки цифровых систем. Предоставляет всесторонний опыт в области спецификации, проектирования и управления современными встраиваемыми системами. Предпосылка: E E 271 или CSE 369; либо CSE 466, E E 472, либо CSE 474 / E E 474.Предлагается: совместно с CSE 475.
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 475
E E 476 Введение в очень крупномасштабную интегрированную архитектуру (5) Visvesh Sathe
Краткое введение в разработку цифровых СБИС. Интегрированная логическая конструкция CMOS. Логическая задержка CMOS и анализ мощности. Введение в макет IC-маски, определение размеров ворот, строительные блоки СБИС (сумматоры, умножители, счетчики, переключатели и т. Д.), Дизайн для тестируемости и памяти. Проекты включают некоторую компоновку и в основном схематическое проектирование транзисторов и затворов.Предпосылка: E E 215; и либо E E 271, либо CSE 369; рекомендуется: базовая теория схем и базовый опыт цифрового проектирования.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 476
EE 482 Semiconductor Devices (4)
Основы современных полупроводниковых устройств и новейших полупроводниковых технологий, включая диоды, светодиоды, солнечные элементы, фотодетекторы, полевые МОП-устройства транзисторы, силовые транзисторы и устройства нанометрового масштаба. Углубленный анализ устройств с использованием диффузии носителей, дрейфа, эффективной массы и плотности состояний.Предварительное условие: EE 331.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 482
EE 486 Основы технологии интегральных схем (3)
Физика, химия и технология обработки, включая испарение, распыление, эпитаксиальный рост, диффузию, ионную имплантацию, лазерный отжиг, оксидирование, химическое осаждение из газовой фазы, фоторезисты. Рекомендации по проектированию биполярных и МОП-устройств, материалов и характеристик процесса. Будущие тенденции. Предпосылка: EE 331 или MSE 351. Предлагается: совместно с MSE 486; AW.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 486
EE 496 Engineering Entrepreneurial Systems and Design (2) P. ARABSHAHI, J. SAHR
Основы методов системной инженерии, жизненный цикл системы, управление проектами и планирование, исследования в сфере торговли , снижение рисков, управление конфигурацией, бюджетирование, закупки, прототипирование, технические обзоры и сопутствующие инструменты; жизненный цикл стартапа, интеллектуальная собственность, коммерческая тайна, патенты, финансирование стартапа, регистрация, бизнес-план, исследование рынка, роли должностных лиц.Предлагается: A.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 496
EE 503 Моделирование MEMS (4)
Микроэлектромеханические системы (MEMS), включая моделирование с сосредоточенными параметрами, сопряженные переменные мощности, электростатические и магнитные приводы, линейные преобразователи, линейная система динамика, оптимизация конструкции и термический анализ. Темы численного моделирования включают электро (квази) статические, механические, электромеханические, магнито (квази) статические и жидкостные явления; параметрический анализ, визуализация многомерных решений; и проверка результатов.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 503
EE 505 Вероятность и случайные процессы (4)
Основы инженерного анализа случайных процессов: основы теории множеств, основные аксиомы вероятностных моделей, условные вероятности и независимость, дискретные и непрерывные случайные величины, множественные случайные величины, последовательности случайных величин, предельные теоремы, модели случайных процессов, шум, стационарность и эргодичность, гауссовские процессы, спектральные плотности мощности.Предварительные требования: статус выпускника и понимание вероятности на уровне EE 416.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 505
EE 508 Стохастические процессы в инженерии (3) ARCHIS GHATE
Теоретические основы без меры в стохастические процессы . Темы включают пуассоновские процессы, процессы обновления, марковские и полумарковские процессы, броуновское движение и мартингалы, с приложениями к проблемам в очередях, управлении цепочками поставок, обработке сигналов, контроле и коммуникациях.Предварительное условие: EE 505. Предлагается: совместно с IND E 508.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 508
EE 511 Введение в статистическое обучение (4)
Охватывает классификацию и оценку векторных наблюдений, включая параметрический и непараметрический подходы . Включает классификацию с функциями правдоподобия и общими дискриминантными функциями, оценку плотности, контролируемое и неконтролируемое обучение, сокращение функций, выбор модели и оценку производительности.Предварительное условие: EE 505 или CSE 515.
Просмотр сведений о курсе в MyPlan: EE 511
EE 512 Графические модели в распознавании образов (4)
Байесовские сети, марковские случайные поля, факторные графы, марковские свойства, стандартные модели как графические модели, теория графов (например, морализация и триангуляция), вероятностный вывод (включая распространение веры Перла, Хугина и Шафера-Шеноя), тройки соединений, динамические байесовские сети (включая скрытые модели Маркова), изучение новых моделей, модели на практике.Предпосылка: E E 508; EE 511.
Просмотрите подробности курса в MyPlan: EE 512
EE 514 Теория информации I (4)
Включает энтропию, взаимную информацию, теорему кодирования источника Шеннона, сжатие данных до предела энтропии, метод типов, кодирование Хаффмана, Крафт неравенство, арифметическое кодирование, сложность Колмогорова, связь с пропускной способностью канала (кодирование канала), теория кодирования, введение в современные методы статистического кодирования, дифференциальная энтропия и гауссовские каналы.Предварительное условие: EE 505.
Просмотр сведений о курсе в MyPlan: EE 514
EE 515 Information Theory II (4)
Включает передовые современные методы статистического кодирования (статистическое кодирование), расширенные коды и графики, исходное кодирование с ошибками (искажение скорости) ), чередующиеся принципы минимизации, кодирование каналов с ошибками, теория сетевой информации, кодирование с множественным описанием и теория информации в других областях, включая распознавание образов, биоинформатику, обработку естественного языка и информатику.Предварительное условие: EE 514.
Просмотреть подробности курса в MyPlan: EE 515
EE 517 Обработка языка в непрерывном пространстве (4)
Введение в технологию человеческого языка с углубленным изучением статистических моделей языка и приложений в непрерывном пространстве к задачам обработки естественного языка. Охватываемые методы включают представления распределения с низким рангом, нейронные сети и логарифмические билинейные статистические модели, которые используются для языкового моделирования, оценки сходства, классификации и перевода / генерации.Предварительное условие: E E 505.
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 517
E E 519 Стохастический анализ данных физических систем (4)
Компьютерные системы для сбора и обработки стохастических сигналов. Вычисление типовых дескрипторов таких случайных процессов, как корреляционные функции, спектральные плотности, плотности вероятностей. Интерпретация статистических измерений, выполненных на различных физических системах (например, электрических, механических, акустических, ядерных). Лекция плюс лаборатория.Предварительное условие: E E 505.
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 519
E E 520 Спектральный анализ временных рядов (4)
Оценка спектральных плотностей для одного и нескольких временных рядов. Непараметрическая оценка спектральной плотности, кросс-спектральной плотности и когерентности для стационарных временных рядов, реальных и сложных спектральных методов. Биспектр. Методы цифровой фильтрации. Наложение, предварительное отбеливание. Выбор лаговых окон и окон данных. Использование быстрого преобразования Фурье.Предварительное условие: STAT 342, STAT 390, STAT 509 / CS & SS 509 / ECON 580 или IND E 315. Предлагается: совместно со STAT 520.
Подробности курса можно посмотреть в MyPlan: EE 520
EE 521 Квантовая механика для инженеров (4 )
Охватывает основы теории квантовой механики в контексте современных примеров технологической важности, включающих 1D, 2D и 3D наноматериалы. Развивает качественное и количественное понимание принципов квантования, зонной структуры, плотности состояний и золотого правила Ферми (оптическое поглощение, электрон-примесное / фононное рассеяние).Предварительные требования: MATH 307 или AMATH 351.
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 521
E E 523 Введение в синтетическую биологию (3)
Изучение математического моделирования транскрипции, трансляции, регуляции и метаболизма в клетке; методы компьютерного проектирования для синтетической биологии; реализация законов обработки информации, булевой логики и обратной связи с генетическими регуляторными сетями; модульность, согласование импеданса и изоляция в биохимических цепях; и методы оценки параметров.Предварительные требования: MATH 136 или MATH 307, AMATH 351 или CSE 311 и MATH 308 или AMATH 352. Предлагается: совместно с BIOEN 523 / CSE 586 / MOLENG 525.
Подробности курса в MyPlan: EE 523
EE 524 Advanced Системная и синтетическая биология (3)
Охватывает передовые концепции системной и синтетической биологии. Включает кинетику, моделирование, стехиометрию, теорию управления, метаболические системы, сигналы и мотивы. Все темы противопоставляются задачам синтетической биологии. Предпосылка: BIOEN 523, E E 523 или CSE 586.Предлагается: совместно с BIOEN 524 / CSE 587; Sp.
См. Подробности курса в MyPlan: E E 524
E E 527 Микропроизводство (4)
Принципы и методы производства устройств микроэлектроники и интегральных схем. Включает лабораторные методы чистых помещений и химическую безопасность, фотолитографию, влажное и сухое травление, окисление и диффузию, металлизацию и осаждение диэлектрика, системы сжатого газа, вакуумные системы, системы термической обработки, плазменные системы и метрологию.Обширная лаборатория с ограниченным набором. Рекомендуется: не может быть засчитан, если кредит получен за EE P 527.
Подробности курса можно посмотреть в MyPlan: EE 527
EE 535 Applied Nanophotonics (4) Arka Majumdar
Концепции оптики на длине волны, масштабе- структурированная среда. Темы включают фотонный кристалл, диэлектрические и металлические оптические резонаторы и метафотонные устройства. Введение в квантовую электродинамику резонатора. Учащиеся узнают о наноразмерных фотонных устройствах с помощью обзора литературы, решения проблем и численного моделирования.Предварительные требования: E E 361, PHYS 321 или эквивалентный курс или опыт работы с нанофотоникой.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 535
EE 547 Теория линейных систем (4)
Линейность, линеаризация, конечномерность, изменяющиеся во времени и неизменные во времени линейные системы, взаимосвязь линейных систем, функциональные / структурные описания линейные системы, нули и обратимость системы, устойчивость линейных систем, нормы системы, переход состояний, матричные экспоненты, управляемость и наблюдаемость, теория реализаций.Не может быть использован для зачета, если кредит получен для EE P 547. Предварительное условие: EE 510 / AA 510 / CHEM E 510 / ME 510. Предлагается: совместно с AA 547.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 547
EE 548 Linear Многопараметрическое управление (3)
Введение в системы MIMO, последовательное сравнение проектов с одним контуром, теорема Ляпунова об устойчивости, дизайн контроллера с полной обратной связью, дизайн наблюдателя, постановка задачи LQR, проектирование, анализ устойчивости и проектирование слежения. Конструкция LQG, принцип разделения, устойчивость и надежность.Предварительное условие: AA 547 / EE 547 / ME 547. Предлагается: совместно с AA 548 / ME 548.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 548
EE 550 Нелинейное оптимальное управление (3)
Расчет вариаций для динамических систем, определение задачи динамической оптимизации, ограничения и множители Лагранжа, принцип максимума Понтрягина, необходимые условия оптимальности, уравнение Гамильтона-Якоби-Беллмана, особые дуговые задачи, вычислительная техника для решения необходимых условий.Предлагается: совместно с AA 550 / ME 550.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 550
EE 560 Neural Engineering (3) Azadeh Yazdan-Shahmorad, Chet T Moritz
Знакомство с нейронной инженерией: обзор нейробиология, запись и стимуляция нервной системы, обработка сигналов, машинное обучение, питание и связь с нейронными устройствами, инвазивные и неинвазивные интерфейсы мозг-машина, спинномозговые интерфейсы, интеллектуальные протезы, стимуляторы глубокого мозга, кохлеарные имплантаты и нейроэтика.Большой упор на первичную литературу. Предлагается: совместно с BIOEN 560; A.
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 560
E E 563 Субмодульные функции, оптимизация и приложения (4) Jeffrey A Bilmes
Субмодульность и супермодульность. Определения, свойства, операции, которые сохраняют субмодулярность, варианты, некоторые специальные субмодулярные функции, вычислительные свойства, матроиды и решетки, многогранные свойства, полудифференциалы, выпуклые / вогнутые расширения, ограниченная и неограниченная минимизация и максимизация, а также обобщения субмодульности и использования в машинном обучении.Предпосылка: E E 510 / A A 510 / CHEM E 510 / M E 510. Предлагается: четные годы.
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 563
E E 575 Радиолокационное дистанционное зондирование (4)
Представляет радиолокационное дистанционное зондирование. Охватывает основы радиолокационных систем, моностатических и бистатических топологий, радиолокационное уравнение, диаграмму дальности и времени; функция неоднозначности, сжатие импульсов, элементарная теория оценки и обнаружения, оценка спектра для недостаточно распространенных и перекрывающихся целей; интерферометрия, визуализация источников; и разница во времени прибытия, синтез апертуры (SAR и ISAR).
Подробная информация о курсе в MyPlan: E E 575
E E 578 Convex Optimization (4)
Основы выпуклого анализа: выпуклые множества, функции и задачи оптимизации. Теория оптимизации: метод наименьших квадратов, линейное, квадратичное, геометрическое и полуопределенное программирование. Выпуклое моделирование. Теория двойственности. Условия оптимальности и ККТ. Приложения в обработке сигналов, статистике, машинном обучении, управляющих коммуникациях и проектировании инженерных систем. Предпосылка: A A 510, CHEM E 510, E E 510 или M E 510.Предлагается: совместно с AA 578 / CSE 578 / ME 578.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 578
EE 594 Robust Control (3)
Базовые основы линейного анализа и теории управления, реализация модели и редукция, сбалансированная реализация усечение, задача стабилизации, взаимно простые факторизации, параметризация Юла, матричные неравенства, H-бесконечность и управление h3, лемма KYP, неопределенные системы, робастный h3, интегральные квадратичные ограничения, линейный синтез с изменяющимся параметром, приложения робастного управления.Предпосылка: A A 547 / E E 547 / M E 547. Предлагается: совместно с A A 594 / M E 594; Сп, нечетные годы.
Подробная информация о курсе в MyPlan: EE 594
EE 595 Расширенные темы в теории коммуникации (1-5, макс.