Wydział Elektryczny - Elektrotechnika (S1)
Sylabus przedmiotu Metody matematyczne w elektrotechnice:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Elektrotechnika | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Metody matematyczne w elektrotechnice | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki Stosowanej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Stanisław Gratkowski <Stanislaw.Gratkowski@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Andrzej Brykalski <Andrzej.Brykalski@zut.edu.pl>, Irena Karpik <Irena.Karpik@zut.edu.pl>, Krzysztof Stawicki <Krzysztof.Stawicki@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 5,0 | ECTS (formy) | 5,0 |
| Forma zaliczenia | egzamin | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Zaliczenie przedmiotu Algebra. |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Zdobycie przez studenta wiedzy i umiejętności w zakresie omawianych treści programowych, niezbędnych do dalszego kształcenia na kierunkach technicznych oraz do korzystania z metod matematycznych do opisu procesów fizycznych. |
| C-2 | Zapoznanie z podstawowymi metodami numerycznymi oraz poszerzenie zakresu znajomości metod matematycznych, co ma umożliwić nabycie umiejętności tworzenia algorytmów numerycznych i podejmowanie decyzji projektowych na poziomie inżynierskim w zakresie zadań obliczeniowych elektrotechniki. |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| T-A-1 | Algorytmy rozwiązywania układów równań algebraicznych. | 1 |
| T-A-2 | Algorytmy wykorzystywane w interpolacji i aproksymacji. | 1 |
| T-A-3 | Analiza numerycznych metod całkowania, algorytmy, zastosowanie w elektrotechnice. | 2 |
| T-A-4 | Różniczkowanie numeryczne – porównanie metod różniczkowania, zastosowanie w elektrotechnice. | 2 |
| T-A-5 | Algorytmy numerycznej realizacji gradientu, dywergencji i rotacji – zastosowanie w elektrotechnice. | 4 |
| T-A-6 | Numeryczne metody rozwiązywania równań różniczkowych cząstkowych. | 5 |
| 15 | ||
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Wprowadzenie do Matlaba. | 2 |
| T-L-2 | Przybliżone metody numerycznego rozwiązywania równań nieliniowych. | 2 |
| T-L-3 | Rozwiązywanie układów równań liniowych w Matlabie na przykładach obwodów elektrycznych. | 2 |
| T-L-4 | Interpolacja. | 2 |
| T-L-5 | Całkowanie numeryczne, całkowanie danych pomiarowych, wykorzystanie całkowania numerycznego w obliczeniach obwodów elektrycznych. | 2 |
| T-L-6 | Różniczkowanie numeryczne, różniczkowanie danych pomiarowych, wykorzystanie różniczkowania numerycznego w obliczeniach obwodów elektrycznych. | 2 |
| T-L-7 | Operatory różniczkowe: gradient, dywergencja, rotacja. | 6 |
| T-L-8 | Metoda odbić zwierciadlanych. | 2 |
| T-L-9 | Metoda różnic skończonych w dwuwymiarowym układzie kartezjańskim, w zagadnieniach elektrostatycznych. | 2 |
| T-L-10 | Wykorzystanie oprogramowania Femm, PDE Toolbox w Matlabie oraz Comsol Multiphysics do obliczeń metodą elementów skończonych dwuwymiarowych zagadnień elektrostatycznych. | 8 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Numeryczne metody analizy obwodów liniowych w elektrotechnice. | 2 |
| T-W-2 | Numeryczne metody analizy obwodów z nieliniowością w elektrotechnice. | 2 |
| T-W-3 | Numeryczne metody analizy stanów nieustalonych w teorii obwodów elektrycznych. | 4 |
| T-W-4 | Numeryczna analiza wyników eksperymentów pomiarowych. Rozkłady prawdopodobieństwa i statystyczne opracowanie wyników. | 6 |
| T-W-5 | Układy współrzędnych; operatory różniczkowe: dywergencja, gradient, rotacja, operator Laplace’a dla funkcji skalarnej i wektorowej; przykłady równań różniczkowych cząstkowych w zagadnieniach elektrotechniki. | 4 |
| T-W-6 | Metoda rozdzielenia zmiennych i jej zastosowania, funkcje specjalne. | 4 |
| T-W-7 | Specjalne metody w zagadnieniach elektrotechniki, metoda odbić zwierciadlanych. | 4 |
| T-W-8 | Metody różnicowe, wprowadzenie do metody elementów skończonych w zagadnieniach pola elektromagnetycznego. | 4 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| ćwiczenia audytoryjne | ||
| A-A-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 15 |
| A-A-2 | Przygotowanie do zajęć | 10 |
| 25 | ||
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 30 |
| A-L-2 | Przygotowanie do zajęć (wejściówki). | 20 |
| 50 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Uczestnictwo w zajęciach. | 30 |
| A-W-2 | Samodzielne studiowanie tematyki wykładów wraz ze studiowaniem literatury. | 13 |
| A-W-3 | Przygotowanie do egzaminu. | 5 |
| A-W-4 | Egzamin | 2 |
| 50 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjno-problemowy. |
| M-2 | Ćwiczenia laboratoryjne z użyciem komputera. |
| M-3 | Metody problemowe z użyciem dostępnego na zajęciach sprzętu i oprogramowania. |
| M-4 | Ćwiczenia audytoryjne. |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Wykład: na podstawie dyskusji. |
| S-2 | Ocena formująca: Sprawdziany przed rozpoczęciem ćwiczenia laboratoryjnego. |
| S-3 | Ocena formująca: Ocena pracy studenta podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych. |
| S-4 | Ocena podsumowująca: Egzamin pisemny połączony z egzaminem ustnym. |
| S-5 | Ocena formująca: Test. |
| S-6 | Ocena podsumowująca: Kolokwium. |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EL_1A_C03_W01 Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do matematycznego opisu i zagadnień inżynierskich. | EL_1A_W01 | — | — | C-2, C-1 | T-W-1, T-W-2, T-W-4, T-W-7, T-W-8, T-W-3, T-W-6 | M-1 | S-1, S-4 |
| EL_1A_C03_W02 Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do matematycznego opisu i analizy zagadnień elektrotechniki. | EL_1A_W01 | — | — | C-2, C-1 | T-W-5 | M-1 | S-1, S-4 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| EL_1A_C03_U01 Student potrafi wykorzystać zdobytą wiedzę oraz znalezione w literaturze fakty do rozwiązywania zadań i problemów matematycznych i inżynierskich. | EL_1A_U07 | — | — | C-2, C-1 | T-A-3, T-A-2, T-A-4, T-A-1, T-A-6, T-L-1, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-2, T-L-3, T-A-5 | M-2, M-4 | S-3, S-2, S-5, S-6 |
| EL_1A_C03_U02 Student potrafi wykorzystać poznane metody, modele matematyczne i symulacje komputerowe do rozwiązywania problemów matematycznych i inżynierskich. | EL_1A_U07 | — | — | C-2 | T-L-8, T-L-9, T-L-10 | M-2, M-3 | S-3, S-2 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| EL_1A_C03_W01 Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do matematycznego opisu i zagadnień inżynierskich. | 2,0 | Student nie uzyskał z każdej formy oceny min. 3,00. |
| 3,0 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 3,00 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| 3,5 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 3,25 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| 4,0 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 3,75 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| 4,5 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 4,25 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| 5,0 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 4,75 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| EL_1A_C03_W02 Student ma uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę niezbędną do matematycznego opisu i analizy zagadnień elektrotechniki. | 2,0 | Student nie uzyskał z każdej formy oceny min. 3,00. |
| 3,0 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 3,00 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| 3,5 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 3,25 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| 4,0 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 3,75 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| 4,5 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 4,25 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| 5,0 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 4,75 i z każdej formy oceny min. 3,00. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| EL_1A_C03_U01 Student potrafi wykorzystać zdobytą wiedzę oraz znalezione w literaturze fakty do rozwiązywania zadań i problemów matematycznych i inżynierskich. | 2,0 | Student nie uzyskał z każdej formy oceny min. 3,00. |
| 3,0 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 3,00 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| 3,5 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 3,25 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| 4,0 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 3,75 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| 4,5 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 4,25 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| 5,0 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 4,75 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| EL_1A_C03_U02 Student potrafi wykorzystać poznane metody, modele matematyczne i symulacje komputerowe do rozwiązywania problemów matematycznych i inżynierskich. | 2,0 | Student nie uzyskał z każdej formy oceny min. 3,00. |
| 3,0 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 3,00 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| 3,5 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 3,25 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| 4,0 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 3,75 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| 4,5 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 4,25 i z każdej formy oceny min. 3,00. | |
| 5,0 | Student uzyskał średnią z form ocen min. 4,75 i z każdej formy oceny min. 3,00. |
Literatura podstawowa
- Baron B., Piątek Ł., Metody numeryczne w C++ Builder, Helion, 2004
- Dahlgquist G., Bjöck A., Metody numeryczne, PWN, Warszawa, 1983
- Fortuna Z., Macukow B., Wąsowski J., Metody numeryczne, WNT, Warszawa, 1982
- Kiełbasiński A., Schwetlick H., Numeryczna algebra liniowa, WNT, Warszawa, 1992
- Ralston A., Wstęp do analizy numerycznej, PWN, Warszawa, 1983
- Kosma Z., Metody numeryczne dla zastosowań inżynierskich, Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom, 1999
- Kącki E., Równania różniczkowe cząstkowe w zagadnieniach fizyki i techniki, WNT, Warszawa, 1992
- Grzymkowski R., Kapusta A., Nowak I., Słota D., Metody numeryczne. Zagadnienia brzegowe, Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 2003
Literatura dodatkowa
- Chari M.V.K., Salon S.J., Numerical methods in electromagnetism, Academic press, New York, 2000