DEJAN
 
 

 

OSNOVE ELEKTROTEHNIKE  I in II

Dejan Križaj


 
 
 
Na tej strani najdete nekaj povezav na internetne strani, ki so lahko zanimive za tiste, ki bi želeli dopolniti ali poglobiti znanje iz osnov elektrotehnike, predvsem iz elektrostatike in magnetostatike.

Električna poljska jakost, električni potencial, gostota energije, ..., vse to so abstraktni pojmi, ki jih uporabljamo za opisovanje in razumevanje električnih pojavov. Predmet osnove elektrotehnike predvsem poskuša uvesti te pojme, pokazati njihovo povezavo in pomen, najpogosteje tako, da uporabimo matematičen zapis. V osnovi torej zapišemo enačbe, ki primerno opisujejo problem, ki ga želimo rešiti in ga nato rešimo. Tak način reševanja se uporablja tudi na preverjanjih znanja. 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. Najdete jih na naslovu http://torina.fe.uni-lj.si/~oe/ .

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 rešita integral, odvod, diferencialno enačbo itd. in na koncu še omogočata izredno kvalitetno vizualizacijo. 

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, ..). V diferencialni obliki so (večinoma) enačbe bolj primerne za numerične postopke reševanja. 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. 

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 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.

 

MATLAB

 

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 so zbrana na strani http://lbm.fe.uni-lj.si/dejan/OE/MATLAB/Short_help.html.

MATEMATICA Nekaj primerov uporabe programa Matematica je prispeval mag. Edi Bulić
FEMLAB

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

 

JACOB

Celoten program JaCoB (Java COnstructive OBjects) s celovitimi primeri iz elektrostatike in magnetostatike:

http://jacob.fe.uni-lj.si/

 

 

DODATNO:

Pomoč pri načrtovanju učenja s pomočjo rešenih kolokvijskih in izpitnih nalog iz OE:   

1) Rešene naloge: http://torina.fe.uni-lj.si/~oe/lf.html

2) Pregled nalog iz OE1 po tematikah - elektrostatika

3) Pregled nalog iz OE2 po tematikah

4) Osnovne enačbe iz elektrostatike

5) Teme za seminarske naloge iz OE1

6) Teme za seminarske naloge iz OE2 


7) PRIPOROČLJIVA LITERATURA ZA OSNOVE ELEKTROTEHNIKE II