midterm exam/Ενδιάμεση Εξέταση 2021

HMY 100/ ECE 100 Εισαγωγή στην Τεχνολογία Introduction to Engineering

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Πολυτεχνική Σχολή – Πανεπιστήμιο Κύπρου

1

Midterm Exam/Ενδιάμεση Εξέταση – 2021

Name/Όνομα: Date/Ημερ.:

You may need some (or none) of the following equations

Μπορεί να χρειαστείτε κάποιες (ή καμία) από τις πιο κάτω εξισώσεις

VI

R=

22 V

P IV I RR

= = =

1 2 3T R R RV V V V= + + 1 2 3TR R R R= + + 1 2 3T R R RI I I I= + +

1 2 3

1 1 1 1

TR R R R= + +

( )( )

dV tI t C

dt= ( )

t

T TV t V V e −

= − ( )t

TV t V e −

= RC =

1 2 3

1 1 1 1

eqC C C C= + + 1 2 3eqC C C C= + +

( ) ( )d

V t L I tdt

= ( )t

T TI t I I e −

= − ( )t

TI t I e −

= RL =

1 2 3eqL L L L= + +

1 2 3

1 1 1 1

eqL L L L= + +

( ) sin(2 )pv t V ft = + 2

p

rms

VV =

2

p

rms

II =

( ) sin(2 )pi t I ft = + = −

1

2CX

fC= 2LX fL= ( )

22

L CZ R X X= + − 1tan

L CX X

R −

−=

rmsrms

VI

Z=

*

rms rmsS V I P jQ= = + ( )cosrms rmsP V I = ( )sinrms rmsQ V I =

*

L S L L S SZ Z R jX R jX= + = −

p p s

s s p

V INa

N V I= = =

0 ( )E E cos kz t = − + 2

/k radians m

= 2 /f radians sec =

wave wave wavev f= wave

cv

n=

arg2

t et

d

wave

vf

=

2

2

noise

signal signal

noise

P VSSNR

N P V= = = 10log 20log

signal signal

dB

noise noise

P VSNR

P V

= =

2 1S

C B logBN

+

=

( )1 2

1

1 1...

n

n i

i

x x x x xn n =

= + + + =

( )2

1

n

i

i

x x

n =

−

=

TP

SETP FN

=+

TN

SPTN FP

=+

At the end of the homework, there is an additional question for 5 extra points (bonus)

Στο τέλος της εργασίας υπάρχει μια επιπρόσθετη άσκηση για 5 έξτρα βαθμούς (bonus)




2

Multiple Choice Questions (10 x 3 = 30 pts) Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής (10 x 3 = 30 μ.)

1. A company working on a new drug against SARS-COV2, is recruiting a/an (1), to investigate

possible options for automating the synthesis of the drug and a/an (2), to install the equipment

required.

Μια εταιρεία που ετοιμάζει ένα νέο φάρμακο κατά του SARS-COV2, στρατολογεί ένα (1), για να

διερευνήσει πιθανές επιλογές για την αυτοματοποίηση της σύνθεσης του φαρμάκου και ένα (2),

για την εγκατάσταση του απαιτούμενου εξοπλισμού.

A. (1) scientist - (2) engineer (1) επιστήμονα - (2) μηχανικό

B. (1) scientistν- (2) technician (1) επιστήμονα - (2) τεχνικό

C. (1) engineer - (2) technician (1) μηχανικό - (2) τεχνικό

D. (1) technician - (2) engineer (1) τεχνικό - (2) μηχανικό

2. Apple’s has been extremely successful in the market because of their

Η Apple’s είναι εξαιρετικά επιτυχημένη στην αγορά εξαιτίας των/του

A. inventions / εφευρέσεων της.

B. innovations / καινοτομιών της.

C. design / σχεδιασμού της.

D. Steve Jobs

3. In a circuit with a total resistance of 1kΩ, a capacitor with capacitance 5 pF will take ______ to

discharge completely.

Σε ένα κύκλωμα με συνολική αντίσταση 1kΩ, ένας πυκνωτής με χωρητικότητα 5 pF θα χρειαστεί

______ για να εκφορτιστεί πλήρως.

A. 5x10-9 sec B. 25x10-9 sec C. 5x10-6 sec D. 25x10-6 sec

4. The correct answer for the equation 130 + 22 x 40 is

Η σωστή απάντηση της εξίσωσης 130 + 22 x 40 είναι

A. 930 B. 1000 C. 1010 D. 1030

5. The figure to the right is the universe superheroes. The labels in

black indicate the categories whereas the labels in white are all

the available superheroes. The simplest search to give “Captain

Planet” is

Το σχήμα στα δεξιά είναι ο κόσμος των υπερηρώων. Οι

ονομασίες με μαύρο χρώμα είναι οι κατηγορίες ενώ με άσπρο

είναι όλοι οι υπάρχοντες υπερήρωες. Η πιο απλή αναζήτηση που

θα επιστρέψει “Captain Planet” είναι

A. Fights Crime AND Wears Red NOT Rich NOT Dead Parents

B. Fights Crime NOT Rich NOT Dead Parents

C. Wears Red NOT Rich NOT Dead Parents

D. NOT Dead Parents NOT Rich

6. The letter, submitted with the CV for a job application, serves as

Η επιστολή, που υποβάλλεται με το βιογραφικό για αίτηση εργασίας, χρησιμεύει ως

A. a foreword

ένας πρόλογος

B. a description of your main strengths and suitability for the job

περιγραφή των βασικών δυνατοτήτων και της καταλληλόλητας σας για τη δουλειά

C. a summary of your qualifications and experiences

μια περίληψη των προσόντων και των εμπειριών σας

D. a statement of your job objective

δήλωση του στόχου της εργασίας σας




3

7. Paraphrasing (i.e. expressing using different words) too closely to the original text, even if you do credit

the source, is still considered as plagiarism because:

Η παράφραση (δηλ. διατύπωση με άλλες λέξεις) πολύ κοντά στο αρχικό κείμενο, ακόμη και αν

αναφέρετε την πηγή, εξακολουθεί να θεωρείται λογοκλοπή επειδή:

A. By changing a few words or the order of the original words, you have changed the author's exact

words.

Αλλάζοντας μερικές λέξεις ή τη σειρά των αρχικών λέξεων, έχετε αλλάξει τις ακριβείς λέξεις του

συγγραφέα.

B. By not providing the exact words of the author in their entirety, you are attributing to the author

some words that he/she did not write.

Μη παρέχοντας τα ακριβή λόγια του συγγραφέα στο σύνολό τους, αποδίδετε στον συγγραφέα

κάποιες λέξεις που δεν έγραψε.

C. You must never use the words of others when you are using their ideas.

Δεν πρέπει ποτέ να χρησιμοποιείτε τα λόγια των άλλων όταν χρησιμοποιείτε τις ιδέες τους.

D. You have failed to indicate, by means of direct quotation marks, which are the exact words of the

original.

Δεν καταφέρατε να υποδείξετε, με εισαγωγικά, ποιες είναι οι ακριβείς λέξεις του πρωτοτύπου.

8. If the original image is the one shown to the right. Which of the following would

represent the image from a camera good precision but bad accuracy?

Εάν η αρχική εικόνα είναι αυτή που εμφανίζεται στα δεξιά. Ποια από τις πιο κάτω

θα αντιπροσώπευε την εικόνα από μια κάμερα με καλή ακρίβεια αλλά κακή

ορθότητα;

Α. Β. C. D.

9. MCBs protect a domestic circuit from too much current but do not protect the user from electrocution

because they interrupt

Τα MCB προστατεύουν ένα οικιακό κύκλωμα από υπερβολικό ρεύμα, αλλά δεν προστατεύουν τον

χρήστη από ηλεκτροπληξία επειδή διακόπτουν

A. only the ground / μόνο τη γείωση

B. only the line / μόνο τη γραμμή

C. both the line and the neutral / τόσο τη γραμμή όσο και τον ουδέτερο

D. both the line and the ground / τόσο τη γραμμή όσο και την γείωση

10. Magnetic Resonance Imaging (MRI) uses a large magnet and

Η μαγνητική τομογραφία (MRI) χρησιμοποιεί ένα μεγάλο μαγνήτη και

A. Radiofrequency Waves / Κύματα ραδιοσυχνοτήτων

B. Magnetic Waves / Μαγνητικά Κύματα

C. X-rays / Ακτίνες Χ

D. Gamma-rays / Ακτίνες Γ




4

Short Answer Questions (70 pts) Ερωτήσεις με σύντομες απαντήσεις (70 μ.)

1. For the circuit below

Για το πιο κάτω κύκλωμα

a. At which operating frequency will we get maximum power transfer?

Σε ποια συχνότητα λειτουργίας θα έχουμε τη μέγιστη μεταφορά ισχύος; (5)

b. For an operating frequency of 50 Hz, how much energy will be consumed by the load every day, if

the load is connected and operating continuously?

Για συχνότητα λειτουργίας 50 Hz, πόση ενέργεια θα καταναλώνει το φορτίο κάθε μέρα, εάν το

φορτίο είναι συνδεδεμένο και λειτουργεί συνεχώς; (10)

c. At the above operating frequency, what percentage of the power generated DOES NOT produce any

work at the load?

Στην παραπάνω συχνότητα λειτουργίας, ποιο ποσοστό της παραγόμενης ισχύος ΔΕΝ παράγει έργο

στο φορτίο; (2)

d. Why is reactive power a problem for the power generating company?

Γιατί η άεργος ισχύς αποτελεί πρόβλημα για την εταιρεία παραγωγής ενέργειας; (3)

C2 10 μF

Vs

240 VrmsL2

1 H

1

2

Load/Φορτίο

L1

1 H

1

2

R2

500 Ω

Source/ΠηγήC1 10 μF

R1 500 Ω




5




6

2. Below you can see the magnetic field of an electromagnetic radiofrequency (RF) wave as a function of

time.

Πιο κάτω βλέπετε το μαγνητικό πεδίο ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος ραδιοσυχνοτήτων (RF) ως

συνάρτηση του χρόνου.

a. What is the wavelength of this wave? Show your work.

Ποιο είναι το μήκος κύματος αυτού του κύματος; Δείξτε τις πράξεις σας. (5)

b. On the graph above, draw the electric field of the wave, assuming its phase is 90o ahead of the magnetic

field and its amplitude is also 1. (Suggestion: use a ruler to complete the axis grid!)

Στην πιο πάνω γραφική παράσταση, σχεδιάστε το ηλεκτρικό πεδίο του κύματος, υποθέτοντας ότι η

φάση του είναι 90o μπροστά από το μαγνητικό πεδίο και το πλάτος του είναι επίσης 1. (Εισήγηση:

χρησιμοποιήστε ένα χάρακα για να συμπληρώσετε το πλέγμα του άξονα!) (5)

c. How could such a wave be generated? Explain the mechanism. Don’t just answer: “from an antenna”

or “from a TV station”!

Πώς θα μπορούσε να δημιουργηθεί ένα τέτοιο κύμα; Εξηγήστε τον μηχανισμό. Μην απαντήσετε

απλώς: “από κεραία” ή “από τηλεοπτικό σταθμό”! (5)

d. If electromagnetic waves with a frequency of 50 MHz were used to demonstrate the production of

current by the photoelectric effect, would the wave depicted here also produce current in the same

experiment? Explain your answer.

Εάν ηλεκτρομαγνητικά κύματα με συχνότητα 50 MHz χρησιμοποιήθηκαν για την παραγωγή ρεύματος

μέσω του φωτοηλεκτρικού φαινομένου, το κύμα που απεικονίζεται εδώ θα παρήγαγε επίσης ρεύμα

στο ίδιο πείραμα; Εξήγησε την απάντησή σου. (3)

e. Is this radiation ionizing? Give another example of an ionizing radiation.

Είναι αυτή η ακτινοβολία ιονίζουσα; Δώστε άλλο ένα παράδειγμα ιονίζουσας ακτινοβολίας. (2)

Note/Σημείωση: c = 3x108m/s




7




8

3. You are hired by a company developing the “most accurate and precise voltmeter in the world” which give

readings to the sixth decimal! They have a prototype of the device which you are asked to evaluate.

Σε προσλαμβάνουν μια εταιρεία που αναπτύσσει το “πιο ακριβές και ορθό βολτόμετρο στον κόσμο” που

δίνει μετρήσεις στο έκτο δεκαδικό! Έχουν ένα πρωτότυπο της συσκευής που σας ζητείται να

αξιολογήσετε.

a. In order to test the system, you must buy a very accurate the precise voltage source. However, the

company director does not want to spend too much on “unnecessary” equipment! The following

sources are available in the market. Which one should you choose to minimize the cost but still be

able to test the system? Explain your answer.

Για να ελέγξεις το σύστημα, πρέπει να αγοράσεις μια πηγή τάσης ψηλής ακριβείας. Ωστόσο, ο

διευθυντής της εταιρείας δεν θέλει να ξοδέψει πάρα πολλά σε “περιττό” εξοπλισμό! Οι ακόλουθες

πηγές είναι διαθέσιμες στην αγορά. Ποια θα πρέπει να επιλέξεις για να ελαχιστοποιήσεις το κόστος,

αλλά να μπορέσεις να δοκιμάσεις το σύστημα; Εξήγησε την απάντησή σου. (5)

Source 1 - Output voltage: 5 V, Accuracy: 0.1 %, Cost: € 10

Τάση Εξόδου: Ακρίβεια: Κόστος:







b. Using the voltmeter prototype, you get the measurements to the right. If a good

estimate of the measured value is the average of the measurements and the uncertainty

of the instrument is half the range of the measurements, what can you say about the

precision and accuracy of the voltmeter with respect to what the company is claiming?

Explain your answer?

Χρησιμοποιώντας το πρωτότυπο του βολτόμετρου, παίρνεις τις μετρήσεις στα δεξιά.

Εάν μια καλή εκτίμηση της μετρούμενης τιμής είναι ο μέσος όρος των μετρήσεων και

η αβεβαιότητα του οργάνου είναι το μισό του εύρους των μετρήσεων, τι μπορείς να

πεις για την ακρίβεια και την ορθότητα του βολτόμετρου σε σχέση με το τι καθορίζει η

εταιρία; Εξήγησε την απάντησή σου? (5)

c. How could you improve the accuracy of the device?

Πως θα μπορούσες να βελτιώσεις την ορθότητα της συσκευής; (3)

d. What is the minimum number of decimal digits necessary to accurately represent the measurement of

this voltmeter? Explain your answer.

Ποιος είναι ο μικρότερος αριθμός δεκαδικών ψηφίων που χρειάζονται για να αναπαραστήσουν

σωστά τη μέτρηση αυτού του βολτόμετρου; Εξήγησε την απάντησή σου. (2)

6.002503

6.000360

6.001854

5.996384

5.996808

6.004706

5.997484

6.000889




9




10

4. In a power generation and distribution network, electrical power is generated at the power plant and

distributed all the way to the consumers from multiple routes. See a portion of the Cyprus grid below.

Σε ένα δίκτυο παραγωγής και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται στο

ηλεκτροπαραγωγικό σταθμό και διανέμεται μέχρι και τους καταναλωτές από πολλαπλές διαδρομές. Δείτε

ένα τμήμα του πλέγματος της Κύπρου πιο κάτω.

a. The line from the Vasilikos power plant to “Costas Petrou” (blue line) is a 220 kV line but operated at

132 kV. If the power plant produces the same power, but begins to distribute it at the higher voltage,

how much lower be the losses, as a fraction of what the losses are now?

Η γραμμή από τον ηλεκτροπαραγωγικό σταθμό Βασιλικού έως τον “Κώστα Πέτρου” (μπλε γραμμή)

είναι γραμμή 220 kV αλλά λειτουργεί στα 132 kV. Εάν ο ηλεκτροπαραγωγικός σταθμός παράγει την

ίδια ισχύ, αλλά αρχίσει να τη διανέμει στην ψηλότερη τάση, πόσο μικρότερες θα είναι οι απώλειες,

ως κλάσμα των τωρινών απωλειών; (5)

b. If the above line is broken, will Nicosia necessarily face a blackout? Explain your answer.

Εάν κοπεί η πιο πάνω γραμμή, η Λευκωσία θα αντιμετωπίσει οπωσδήποτε πλήρη διακοπή ρεύματος

(blackout); Εξήγησε την απάντησή σου. (5)

c. If some of these routes are broken, what problems might arise in other portions of the grid? (Hint:

think of the American northeast blackout!)

Εάν κάποιες από αυτές τις διαδρομές διακοπούν, ποια προβλήματα μπορεί να προκύψουν σε άλλα

τμήματα του δικτύου; (Υπόδειξη: σκεφτείτε τη διακοπή ρεύματτος στα βορειοανατολικά της

Αμερικής!) (5)




11




12

Bonus Question / Επιπρόσθετη Ερώτηση

Όταν κοιτάξω με τον μεγεθυντικό

φακό θα μπορέσω να δω αν το φως

είναι σωματίδιο ή κύμα.

Ωχ! Τί; Τι βλέπεις; Ένα ζωύφιο.

Το φως είναι ζωύφιο.

Another theory as to the nature of light is presented above! What is the main reason that lead Fluff’s to this

erroneous conclusion (besides that he is using the wrong instrument!)?

Ακόμη μια θεωρία ως προς τη φύση του φωτός παρουσιάζεται πιο πάνω! Ποιος είναι ο κύριος λόγος που

οδήγησε τον Fluff σε αυτό το λανθασμένο συμπέρασμα (πέρα από το ότι χρησιμοποιεί λάθος όργανο!);

midterm exam/Ενδιάμεση Εξέταση 2021

Documents