Ficha Unidade Curricular (FUC)

Informação Geral / General Information

Carga Horária / Course Load

Área científica / Scientific area

Electrónica

Departamento / Department

Departamento de Ciências e Tecnologias da Informação

Ano letivo / Execution Year

2024/2025

Pré-requisitos / Pre-Requisites

Não existem pré-requisitos formais mais espera-se que os estudantes estejam familiarizados com conhecimentos elementares de física, equações algébricas lineares, números complexos e derivadas ordinárias.

Objetivos Gerais / Objectives

Esta UC introduz conceitos teóricos fundamentais sobre circuitos eléctricos que são usados típicamente nas áreas de engenharia ligadas às Telecomunicações e Informática, focando-se na forma como estes podem ser utilizados para dimensionar e prever o comportamento de circuitos práticos. As técnicas e métodos de análise ministrados são especialmente direccionados para circuitos resistivos, circuitos reactivos e circuitos com AmpOps, servindo de base para os tópicos abordados nas UCs seguintes da área de Electrónica. É dado ênfase a conceitos básicos tais como tensão, corrente, potência, fontes, resistências, Lei de Ohm, teoremas de circuitos, métodos de análise de circuitos, condensadores, bobines, transformadores, amplificadores operacionais (AmpOps), análise AC e resposta em frequência. Para permitir consolidar todos os conceitos relacionados com a análise de circuitos, a UC possui uma componente prática forte focada na verificação experimental/simulação.

Objetivos de Aprendizagem e a sua compatibilidade com o método de ensino (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver pelos estudantes) / Learning outcomes

No final da UC cada estudante deverá ter adquirido as seguintes competências: OA1: ser capaz de identificar as grandezas elétricas básicas bem como os elementos elétricos essenciais usados para implementar um circuito resistivo. OA2: ser capaz de aplicar os teoremas fundamentais e métodos de análise de circuitos para prever o comportamento de circuitos resistivos. OA3: ser capaz de calcular o comportamento temporal bem como a resposta em frequência de circuitos reativos compostos por resistências, condensadores, bobines e transformadores. OA4: ser capaz de analisar e dimensionar circuitos com AmpOps tendo em visto diferentes tipos de funções pretendidas (circuito que implementam operações matemáticas, amplificadores, filtros, etc.). OA5: ser capaz de aplicar as técnicas de análise de circuitos e ferramentas de simulação para dimensionar e implementar circuitos elétricos experimentalmente, recorrendo a instrumentos eléctricos fundamentais para medir e testar o comportamento destes.

Conteúdos Programáticos / Syllabus

CP1:Redes resistivas CP1.1: Redes de parâmetros concentrados CP1.2: Variáveis das redes eléctricas CP1.3: Elementos resistivos CP1.4: Leis de Kirchhoff CP1.5: Teoremas (teorema da sobreposição, teorema de Thévenin-Norton) CP2: Redes reactivas CP2.1: Elementos reactivos (condensador, bobine, ligação em série e em paralelo, transformador, continuidade de energia armazenada) CP2.2: Redes de 1ª ordem (regime forçado e regime livre, circuito RC, circuito RL) CP2.3 Redes de 2ª ordem CP2.4 Regime forçado sinusoidal (grandezas sinusoidais, representação complexa, regime forçado sinusoidal, exemplos, potência, potência reactiva, compensação do factor de potência) CP2.5: Funções de rede (transformada de Laplace, redes lineares, funções de rede, resposta em frequência, diagramas de Bode) CP3: Amplificador operacional CP3.1: Características ideais CP3.2: Funcionamento linear CP3.3: Funcionamento não-linear (comparador) CP3.4: Características não-ideais

Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objetivos de aprendizagem da UC / Evidence that the curricular units content dovetails with the specified learning outcomes

- Os conteúdos programáticos das Redes Resistivas (CP1) encontram-se associados ao OA1 e ao OA2, já que é nesta componente do programa que se introduzem os conceitos básicos relacionados com as variáveis elétricas e componentes necessários para implementar um circuito resistivo (OA1), bem como todas as leis e teoremas fundamentais para se poder analisar um circuito elétrico (OA2). - Os conteúdos programáticos das Redes Reativas (CP2) encontram-se associados ao OA3 que pressupõe desenvolver a capacidade de analisar circuitos reativos envolvendo condensadores, bobinas e transformadores. - Os conteúdos programáticos do Amplificador operacional (CP3) encontram-se associados ao OA4 que está relacionado com a análise e dimensionamento de circuitos baseados em AmpOps. - Todos os contéudos programáticos (CP1, CP2 e CP3) contribuem para o OA5, uma vez que serão todos utilizados na análise,dimensionamento, implementação e medição dos circuitos implementados no laboratório.

Avaliação / Assessment

O processo de avaliação de conhecimentos desta UC contempla as seguintes modalidades de avaliação: 1. Avaliação ao longo do semestre. Nesta modalidade a avaliação é composta por duas componentes obrigatórias e uma facultativa: a) Trabalhos (obrigatórios) - Três trabalhos de laboratório realizado em grupo com pesos de 5%+10%+15%. A presença nas sessões de laboratório é obrigatória caso contrário o aluno terá 0V no respetivo trabalho. b) Prova Escrita Final (obrigatória) - Prova escrita individual realizada em simultâneo com o exame, com nota mínima de 8V e peso de 70%. A nota final máxima possível para os alunos com nota na Prova Escrita abaixo de 9.5v é de 10v. c) Participação nas aulas teórico-práticas (opcional) - As participações nas aulas teórico-práticas durante todo o semestre, mais concretamente considerando a resolução dos exercícios nas aulas, pode contribuir com um peso até 20% na nota final, ficando a Prova Escrita Final com um peso de 50%. 2. Avaliação por Exame (100%). Esta modalidade integra uma prova escrita (peso de 70%) e uma prova prática (peso de 30%) que incidem sobre toda a matéria lecionada na unidade curricular. A avaliação por exame pode ser realizada em 1ª época, 2ª época e Época Especial. Não é obrigatória a presença nas aulas teóricas/práticas em nenhuma das modalidades (excepto laboratórios no caso da avaliação ao longo do semestre).

Metodologias de Ensino / Teaching methodologies

O estudo individual, tendo por base a bibliografia recomendada, será orientado e apoiado pela realização de aulas teóricas, práticas e de laboratório. Em particular, a seguinte abordagem será utilizada: - nas aulas teóricas serão realizadas apresentações em Powerpoint de forma a exporem o estudante aos conceitos fundamentais sobre circuitos eléctricos, recorrendo-se em paralelo à análise de vários circuitos de exemplo no quadro; - nas aulas teórico-práticas serão resolvidos vários exercícios de análise e dimensionamento de circuitos elétricos quer pelo docente, quer pelos estudantes (individualmente ou em grupo); - nas aulas teóricas e teorico-práticas será exibido regularmente um simulador de circuitos eléctricos onde é possível testar e observar o funcionamento de vários circuitos analisados; - nas aulas de laboratório que decorrem ao longo de todos o semestre abrangendo todo o programa, os estudantes trabalham em grupos com até três elementos, e terão a oportunidade de efectuar simulações de vários tipos de circuitos (resistivos, reativos e com AmpOps), procedendo também à sua montagem e testes experimentais de forma a confirmar a análise e dimensionamento teórico realizados previamente; - como parte do trabalho autónomo, as aulas de laboratório são preparadas previamente, sendo necessário efetuar a análise e dimensionamento dos circuitos a implementar com antecedência de forma a ser entregue um relatório com todos os resultados teóricos, de simulação e experimentais no final de cada sessão. - para complementar as aulas teórico-práticas está previsto uma série de trabalho autónomo adicional, através da disponibilização vários conjuntos de exercícios na plataforma de e-learning (Moodle) cobrindo todas as partes do programa;

Demonstração da coerência das metodologias de ensino e avaliação com os objetivos de aprendizagem da UC / Evidence that the teaching and assessment methodologies are appropriate for the learning outcomes

- Esta UC requer a aquisição de uma série de conceitos teóricos fundamentais relacionados com a análise de circuitos elétricos, pelo que as aulas teóricas permitem abranger a grande maioria dos objetivos de aprendizagem, nomeadamente OA1-OA4. - Para ajudar a consolidar todos os conceitos teóricos a UC prevê a resolução de uma quantidade vasta de exercícios práticos de análise de circuitos resistivos (OA1, OA2), reativos (OA3) e com AmpOps (OA4), os quais serão realizados quer nas aulas teórico-práticas (pelo docente e pelos estudantes), quer na plataforma de e-learning (Moodle) como trabalho autónomo. - Uma das componentes importantes da UC são as aulas de laboratório que não só requerem trabalho autónomo tendo em vista a preparação previa de análise, dimensionamento e simulação dos circuitos a implementar, como permitem também aos estudantes terem contato com instrumentos eléctricos fundamentais para medir e testar o comportamento dos circuitos, verificando experimentalmente o funcionamento dos mesmos. Para além de ajudarem a consolidar OA1-OA4, estas aulas permitem assim abranger o objetivo de aprendizagem OA5.

Observações / Observations

Bibliografia Principal / Main Bibliography

Manuel de Medeiros Silva, Introdução aos Circuitos Eléctricos e Electrónicos, 6ª Ed., Fundação Calouste Gulbenkian, 2014 Hayt, Kemmerly, Durbin, "Engineering Circuit Analysis", 9th Edition, McGraw Hill, 2018

Bibliografia Secundária / Secondary Bibliography

J. David Irwin, Basic Engineering Circuit Analysis, 12th Ed., Wiley, 2020 Richard C. Dorf, James Svoboda, Introduction to Electric Circuits, 9th Ed., Wiley, 2013 James W. Nilsson, Susan A. Riedel, Introductory Circuits for Electrical and Computer Engineering, Prentice-Hall, 2002 Vítor Meireles, Circuitos Eléctricos, Lidel, 2009 John O'Malley, Análise de Circuitos, Colecção Schaum, McGraw-Hill, 1993 Jaime B. Santos, Análise de Circuitos Elétricos, Publindústria, 2016 Nuno Souto - Teoria dos Circuitos - Diapositivos, ISCTE/2024. Nuno Souto - Conjunto de Exercicios de Exames com Resolução - ISCTE/2024.

Data da última atualização / Last Update Date

2024-07-25