DEJAN
 
 

 

OSNOVE ELEKTROTEHNIKE  I

in 

OSNOVE ELEKTROTEHNIKE II

Dejan Križaj


 
  Na tej spletni strani najdete vse informacije, ki so potrebne za uspešno opravljanje predmeta in tudi določene dodatne informacije, povezane s poučevanjem predmetov Osnove elektrotehnike I in Osnove elektrotehnike II pri prof. D. Križaju..
 

V letu 2009 začenjamo z Bolognjskim načinom študija, ki tako od vas študentov kot od nas (pedagogov) terja nekoliko drugačen način dela. Predvsem je bistvena razlika v primerjavi s prejšnjim načinom dela večji poudarek na sprotnosti opravljanja študijskih obveznosti. Pogoji za vpis v višji letnik so mnogo bolj strogi, kot so  bili v preteklosti. V skladu z duhom bolonje (Bologne), bomo pri predmetu Osnove elektrotehnike imeli štiri različne načine dela:

  1. Predavanja. Obiskovanje predavanj je ključnega pomena za uspešnost študija. Na predavanjih bomo vpeljevali osnovne koncepte, potrebne za razumevanje električnih pojavov, poiskali njihov pomen in jih opisali v matematični obliki. Predavanja bomo nadgradili z realnimi eksperimenti, pa tudi simulacijami, animacijami in podobno.
  2. Auditorne vaje so namenjeno poglabljanju razumevanja snovi iz predavaj. Tu ste razdeljeni v manjše skupine, ki omogočajo  lažji kontakt do predavatelja. Na auditornih vajah je ključnega pomena vaše udejstvovanje, saj se na njih naučite uporabiti znanja iz predavanj.
  3. Laboratorijske vaje so namenjene samostojnemu a vodenemu raziskovanju in opazovanju elektromagnetnih pojavov. So obvezne, kar pomeni, da brez opravljenih laboratorijskih vaj ne morete opravljati izpita.
  4. Sestavni del laboratorijskih vaj je tudi opravljanje seminarskih nalog. V vsakem semestru boste opravili dve seminarski nalogi. Eno samostojno, ki bo temeljila na izračunu in izrisu z enim od računalniških orodij (najpogosteje Matlab ali Matematica) in drugo, skupinsko, v kateri boste obdelali eno poljubno temo s področja, ki ga obravnava predmet. Na tej spletni strani so pripravljene predloge, ki jih uporabite za pripravo seminarskih nalog.
  5. Samostojno delo. V smislu vzpodbujanja samostojnega dela boste po vsakem sklopu predavanj lahko preverili razumevanje obdelane snovi z reševanjem spletnega kviza. 


Skupne spletne strani vseh pedagogov predmetov Osnove elektrotehnike I in Osnove elektrotehnike II za univerzitetni in visokošolski študij so na straneh:

http://oe.fe.uni-lj.si/  (informacije o predavateljih in asistentih, snovi, rokih izpitov, stari kolokviji in izpiti, itd.)



Vabljeni ste tudi k sodelovanju pri našem razvojnem/raziskovalnem in inovativnem delu. Pogoj sta opravljena izpita iz OE1 in OE2 in seveda vaš interes.. Spletna stran Laboratorija za bioelektromagnetiko, če vas slučajno zanima s čem se ukvarjam poleg poučevanja, je

http://lbm.fe.uni-lj.si/  

LITERATURA za OE

 

 

 

 

 

 

 

 Študij na univerzi se nekoliko razlikuje od srednješolskega. Potrebno se je navaditi, da ste veliko bolj odvisni od samega sebe, od lastnih ambicij, interesov, vztrajnosti, itd. Znanje pri predmetu osnove elektrotehnike boste prav gotovo najlažje osvojili s sprotnim sodelovanjem na predavanjih in auditornih vajah. Prav gotovo bo za lažje razumevanje potrebno poseči po dodatni literaturi. Najbolje je poseči po literaturi, ki jo predlaga profesor, včasih pa je koristno pogledati tudi kakšno knjigo iz bogate zakladnice. Poiščite si primerna berila na strani http://www.izum.si/

Učbeniki in skripte:

Osnove elektrotehnike 1:

Za leto  2013 sem dopolnil skripte, ki so bile doslej brez slikovnega materiala. Tako je mogoče v tem letu dobiti učbenik/skripto za elektrostatiko, ki bo dostopna v skriptarnici za tiste, ki jo bodo naročili na predavanjih. 

Starejša skripta je na strani http://lbm.fe.uni-lj.si/oe/OE1/OE1_elektrostatika_2010.pdf

(elektrostatika) in http://lbm.fe.uni-lj.si/oe/OE1/OE1_vezja_2010.pdf ( vezja).

 

 

Osnove elektrotehnike 2:

Leta 2012 je izšel učbenik za Magnetostatiko. Dobite ga v skriptarnici.

Obstajata še stari skripti (brez slikovnega materiala) v PDF formatu iz leta 2011:

OE2 magnetostatika: http://lbm.fe.uni-lj.si/oe/OE2/oe2magn_2011.pdf

 

OE2 izmenični signali:

 http://lbm.fe.uni-lj.si/oe/OE2/2011_OE2_izmenicni_signali.pdf

Ddodatni viri:

Osnovne matematične pripomočke (tabele odvodov, integralov, itd.) zlahka dobimo na spletu: Literatura_matematika.htm

V letu 2006 je profesor A. SInigoj izdal zbirko treh knjig (zvezkov), ki so namenjene boljšim dijakom in profesorjem na srednjih šolah, koristno pa jo lahko uporabili tudi študenti FE. Matematična obravnava je manj zahtevna, saj je prilagojena srednješolskemu znanju matematike, zato pa je morda ravno bolj primerna za tiste, ki se prvič resneje srečujejo z elektrotehniko. Zbirka je na voljo v skriptarni FE. 

Poleg omenjenega obstaja tudi zelo kakovostna tuja literatura, ki se je ne bi smeli braniti vzeti v roke. V začetku predstavlja morda nekoliko bolj zahtevno branje in študij se bo kasneje obrestoval. Nekaj knjig iz knjižnice FE je zbranih na tem seznamu:

DODATNA LITERATURA ZA OSNOVE ELEKTROTEHNIKE iz knjižnice FE

SEMINARSKE NALOGE

Namen priprave seminarskih nalog:

Vsak študent mora v okviru laboratorijskih vaj pripraviti dve seminarski nalogi iz tematike, ki je v skladu s snovjo, ki se predava pri  predmetu. Namen izdelave seminarskih nalog je večplasten:

  • dopolnjevanje znanja pridobljenega na predavanjih, vajah, laboratoriju
  •  vzpodbujanje samostojnega dela
  • pridobivanje prakse pravilnega pisanja seminarskih nalog 
  • dodatna znanja uporabe računalniških orodij
  • vzpodbujati ustvarjalnost 
  • spoznavanje pomena skupinskega dela

Prva seminarska naloga:

Prva seminarska naloga je samostojna. Namenjena je uporabi enega od računalniških orodij (praviloma Matlab (ali klon) ali Matematica) za reševanje in grafični izris dobljenih rezultatov. Pri tem seminarju je poudarek na seznanitvi s strukturiranim podajanjem problema in rešitve, pridobivanju znanja računalniških orodij in pravilnem označevanju in izrisu grafov.


Druga seminarska naloga:

Druga seminarska naloga je skupinska. Izdelata naj jo dva ali več študentov skupaj. Glede na obravnavano tematiko predmeta si izberejo temo, ki jo želijo podrobneje obdelati in jo  razdelajo v obliki krajšega seminarja. Tu je poudarek na ustvarjalnem iskanju zanimive teme in skupinskem delu pri iskanju virov, načinu prikazov itd.


Predloge za pripravo seminarske naloge:


Način oddaje in ocenjevanje

Zadnji rok za oddajo seminarskih nalog je ob koncu dodatnega termina laboratorijske vaje, ki je običajno v zadnjih dneh semestra. Način ocenjevanja je predstavljen v dokumentu: Vrednotenje lab.pdf
 

KVIZI 

kvizi slika

Sprotno delo je za uspešen rezultat (opravljen izpit) bistvenega pomena.

Kvizi za predmet Osnove elektrotehnike 1 so na strani
http://lane.fe.uni-lj.si/oe/oe1/Kvizi_oe1/Kvizi_OE1.html
 Geslo za opravljanje kvizov izveste na predavanjih.

Kvizi za Osnove elektrotehnike 2 so na strani:

 http://lbm.fe.uni-lj.si/oe/OE2_KVIZ/KVIZI_OE2.htm

 

PRIPRAVE NA KOLOKVIJE IN IZPITE

 STARI IZPITI IN KOLOKVIJI ( z rešitvami!)

V zadnjih letih smo vse izpitne in kolokvijske naloge opremili z rešitvami, ki ji tudi komentiramo. Na ta način lahko izpitne in kolokvijske naloge služijo kot učbeni pripomoček, ki se ga študentje vedno pogosteje poslužujejo. Te naloge je smiselno reševati sproti. Le tako boste lahko dobro sledili pedagpškemu procesu. Predlagam, da vsak teden poskušate rešiti nekaj nalog, ki se skladajo z reševanjem na auditornih vajah.

Stare kolokvijske in izpitne naloge so na osnovni spletni strani predmetov OE1 in OE2:

http://oe.fe.uni-lj.si/ 

 Ker je morda včasih nejasno, ali je bila problematika, ki jo obravnava naloga že obdelana na predavanjih in vajah, sem sestavil seznam nalog po področjih. 

Oglejte si Pregled nalog iz OE1 po tematikah - elektrostatika in Pregled nalog iz OE2  po tematikah.

Pri pripravah in študiju si pomagajte s formulami, ki jih boste lahko imeli tudi na kolokvijih in izpitih. Nahajajo se na osnovni spletni strani predometov OE1 in OE2. 


USTNI IZPITI

Vprašanja na ustnem izpitu so sicer lahko iz poljubnega področja, ki smo ga obravnavali. Za lažjo pripravo na ustni izpit pa so na osnovni spletni strani tudi osnovna izpitna vprašanja.
 

MATEMATIČNI LABORATORIJ- MATLAB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Dandanes so nam za reševanje in vizualizacijo rešitev na voljo raznovrstni pripomočki. Za reševanje in prikaz algebrajsko (v obliki enačb) zapisanega problema se na Fakulteti za elektrotehniko (in tudi drugod) pogosto uporabljata programa MATLAB in MATEMATICA. To sta zelo zmogljiva programa, ki vam kot "za šalo" rešita sistem enačb 100x100 ali  integral, odvod, diferencialno enačbo itd. in na koncu še omogočata izredno kvalitetno vizualizacijo. Programa se redno uporabljata pri pedagoškem pa tudi raziskovalnem delu na naši fakulteti, zato se je koristno z njimi čimprej seznaniti in ju uporabljati. V ta namen smo pripravili nekaj primerov možnih izračunov, ki vam lahko služijo na poti spoznavanja programa.

Lahko si naložite predlogo uporabe programa MATLAB pri nalogah iz predmeta Osnove elektrotehnike I v PDF obliki (ki je morda bolj primerna za tiskanje) http://lbm.fe.uni-lj.si/dejan/OE/MATLAB/OE_MATLAB_oe1_OE1_1e.pdf

ali pa v html obliki http://lbm.fe.uni-lj.si/dejan/OE/MATLAB/Mlab_oe1.html

ki je morda bolj primerna za direkten ogled z brskalnikom in uporabo ukazov copy/paste.

Zaenkrat imamo le 2 primera uporabe MATLABA za OE2, dobrodošli ste, da dopolnete zbirko http://lbm.fe.uni-lj.si/dejan/OE/MATLAB/oe2_mlab.htm. 

Osnovna navodila za delo z MATLABOM lahko najdete na mnogih straneh. V slovenskem jeziku recimo na:

http://www.ro.feri.uni-mb.si/predmeti/navodila/Matlab_nav/matlab_65_and.htm ali pa

http://193.77.182.141/FAX/files/matlab.pdf

 
 

MATEMATICA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Nekaj primerov uporabe programa Matematica je prispeval mag. Edi Bulić

[Graphics:HTMLFiles/index_10.gif][Graphics:HTMLFiles/index_8.gif]
PITON - PYTHON
PITON SLIKA		 Python nas bo zanimal predvsem kot orodje za osnovne izračune in izrise funkcij, seveda pa je to le ena od mnogih možnosti njegove uporabe. Podobno kot Matlab je Python skriptni jezik, torej se izvaja vrstica za vrstico in ukaze lahko izvajate direktno iz ukazne vrstice. Python torej svetujem kot alternativo Matlabu, Octave ali drugim programskim orodjem. Ima vrsto prednosti pred drugimi programskimi jeziki, saj je njegova zasnova moderna, izvajamo ga lahko na zelo raznovrstnih platformah in omogoča integracijo vrste knjižnic, ki omogočajo delo s perifernimi enotami, matematičnimi operacijami in podobno.

Obstaja vrsta dobrih navodil kako začeti s Pythonom, kljub temu pa bom v tem zapisu opisal nekaj osnovnih korakov, ki vas hitro uvedejo v uporabo Pythona, še posebno v kontekstu njegove uporabe pri predmetu Osnove elektrotehnike:
Moji začetki s Pythonom2.pdf

NUMERIČNA SIMULACIJA ELEKTRIČNEGA IN MAGNETNEGA POLJA - FEMLAB

 

 

 

 Poleg MATLABA in MATEMATICE obstaja vrsta programov, ki računajo Maxwellove enačbe z numeričnimi metodami na disktretizirani "mreži". Pri predmetu Osnove elektrotehnike govorimo o Maxwellovih enačbah le posredno, saj so to enačbe, ki so večinoma zbrane od drugih velikanov elektrotehnike kot so na primer Gauss, Ampere, Faraday. Te enačbe zapišemo v integralski obliki (z uporabo integrala), lahko pa bi jih zapisali tudi v t.i. diferencialni obliki (z "operatorji" kot so gradient in rotor).

 

 

V pedagoške in raziskovalne namene je izredno primeren program FEMLAB, ki je nadgradnja MATLABA in ima vrsto orodij za numerično reševanje enačb. Poglejte si nekaj preprostih izračunov polj narejenih z omenjenim programom. 

Primer uporabe FEMLABA za preproste primere polj iz Osnov elektrotehnike I: 

http://lbm.fe.uni-lj.si/dejan/OE/FEMLAB/primeri_iz_elektrike_FEMLAB.htm

 

 

SIMULACIJA Z DELCI - JACOB

 

 Alternativni način numeričnemu reševanju sistema diferencialnih enačb na diskretizirani strukturi predstavlja dinamično reševanje osnovne enačbe za silo med naelektrenimi delci (t.i. Lorentzovo silo). V tem primeru izračunamo rezultančno silo, s katero vsi ostali naelektreni delci delujejo na delec. Le tega v naslednjem časovnem koraku premaknemo v smeri rezultančne sile premosorazmerno z velikostjo izračunane sile. Če to naredimo za vse delce, lahko opazujemo dinamiko gibanja delcev v prostoru. Ostale veličine, kot so električna poljska jakost ali potencial v prostoru določimo iz že znane postavitve naelektrenih delec (nabojev) v prostoru. Tak program z imenom JaCoB je bil z večletnim razvojnim delom razvit v našem laboratoriju (sedaj Laboratorij za bioelektromagnetiko), njegov idejni vodja in tudi realizator je pokojni profesor Vojko Valenčič. Program je izredno primeren v didaktične namene, saj pokaže, da je pravzaprav porazdelitev elektrin (nabojev) v prostoru in sile med njimi sam srž elektrike (fizike), električno polje, potencial itd. pa so pojmi, ki nam omogočajo lažji prehod v uporabo električnih pojavov v praksi.

Celoten program JaCoB (Java COnstructive OBjects) s celovitimi primeri iz elektrostatike in magnetostatike je na voljo na spletni strani http://jacob.fe.uni-lj.si/

 

 

RAZISKOVALNO DELO

 

 

 

 

 Tistim, ki sprotno opravljajo študijskih obveznosti (izpitov) svetujem, da se tvorno vključijo v raziskovalno/razvojno delo kakšnega od laboratorijev. V laboratorijih imamo najraje, da potrka na vrata nekdo, ki ima že nekaj malega znanja (recimo iz osnovnega progrmiranja, sestavljanja vezij, ...) in ga zanima delo laboratorija. Spisek laboratorijev na FE se nahaja na spletni strani fakultete.

 

Laboratorij za bioelektromagnetiko, ki ga vodim, se ukvarja z vrsto elektrotehniških problematik (tako teoretičnih kot praktičnih) in je vedno pripravljen medse sprejeti študente z veseljem do raziskovalno/razvojnega dela. Dejavnosti laboratorija si lahko ogledate na spletni strani http://lbm.fe.uni-lj.si.

 

Oglejte si tudi možne teme za diplomske naloge na študentski strani http://lbm.fe.uni-lj.si

ali plakat pripravljen v predstavitvene namene: Hevreka2006_Web.htm.

 

Če imate dobro internetno povezavo si lahko ogledate tudi slike prezentacije dela laboratorija: Laboratorij za bioelektromagnetiko.htm