Osnove elektrotehnike I

Opis predmeta

Elektrina in tok. Elektrina in porazdelitve elektrine. Električni tok, gostota električnega toka. Zakon o ohranitvi elektrine, kontinuitetna enačba. Prvi Kirchhoffov zakon.

Električno polje. Coulombov zakon električne sile. Električna poljska jakost. Izvornost električnega polja. Delo električne sile, električna potencialna energija, nevrtinčnost električnega polja. Električni potencial. Električna napetost. Drugi Kirchhoffov zakon. Električni dipol. Prevodnik in električno polje. Zrcaljenje. Dielektrik in električno polje. Polarizacija. Gostota električnega pretoka, električni pretok. Dielektričnost. Mejna pogoja električnega polja. Kapacitivnost. Kondenzator. Delne kapacitivnosti. Energija električnega polja. Gibalni procesi v električnem polju. Kondenzatorsko vezje.

Tokovno polje. Ohmov zakon. Joulov zakon. Specifična električna prevodnost. Mejni pogoji tokovnega polja. Električna upornost in električna prevodnost. Ozemljitvena upornost. Upor. Nelinearen upor. Napetostno-tokovna karakteristika. Napetostni in tokovni vir. Enosmerna električna vezja. Analiza preprostih vezij in teoremi.

Predmet učimo na programih

Elektrotehnika 1. stopnja

Cilji in kompetence

Cilj je spoznati osnovne električne pojave in jih opisati z matematičnimi enačbami (relacijami). Študent spozna osnovne veličine, ki jih uporabljamo za opis električnih pojavov ter njihove povezave. Spozna tudi osnovne zakone električnega in tokovnega polja ter enosmernih električnih vezij ter način izračunavanja – tako analitičen kot numeričen. Snov predmeta je hkrati osnova za razumevanje strokovnih predmetov v višjih letnikih študija elektrotehnike.

Metode poučevanja in učenja

Na predavanjih se študenti seznanijo z vso potrebno teorijo iz Vsebine predmeta vključno z osnovnimi primeri uporabe. Dodatno se na predavanjih uporablja demonstracijske eksperimente ter podkrepi vizualizacijo polj z računalniškimi orodji. Prikaže se tudi način uporabe teh orodij, kar študenti uporabijo pri pripravi seminarske naloge. Na avditornih vajah dodatno razdelajo problematiko z reševanjem konkretnih nalog/primerov z analitičnimi rešitvami. Laboratorijske vaje vsebujejo priprave, kjer se študenti seznanijo z delom v laboratoriju, domače delo, kjer študenti doma samostojno rešijo pred-pripravljen primer in dodaten študij literature ter eksperimentalno delo v laboratoriju, kjer po navodilih sestavijo eksperimente, jih izvedejo ter opišejo eksperimentalne rezultate. V določenih primerih jih tudi primerjajo z analitičnimi rešitvami iz domače naloge.

Predvideni študijski rezultati

Po uspešno opravljenem izpitu naj bi študenti:

poznali osnovne veličine potrebne za opis elektrostatičnih pojavov, tokovnega polja in enosmernih vezij
poznali in razumeli povezave med osnovnimi veličinami v matematični in grafični obliki
uporabili povezave med veličinami za analitične izračune
znali grafično izrisati odvisnost veličine od določenega parametra s poljubnim računalniškim programom (Matlab, Octave, Python, …)
znali z uporabo računalniških orodij izračunati porazdelitev električnega in/ali tokovnega polja in ga vizualizirati
razumeli navodila za pripravo eksperimentov, po navodilih sestaviti eksperiment, ga po navodilih izvajati ter iz opazovanja zapisati opažanja

Temeljni viri in literatura

Humar I., Bulić E., Sinigoj A. R.: Osnove elektrotehnike I. 1. izd. Ljubljana: Založba FE, 2017.

Sinigoj A. R., Humar I.: Video Osnove elektrotehnike II. Ljubljana, 2012.

Humar I.: Fundamentals of electrical engineering through computationally supported laboratory experiments. 1. izd. Ljubljana: Založba FE, 2018.

Sinigoj A. R.: Osnove elektromagnetike, Založba FE in FRI, Ljubljana, 1994.

Sinigoj A. R.: Elektrotehnika 1 in 2, Založba FE in FRI, Ljubljana, 2006.

Humar I., Bulić E., Penič S., Sinigoj A. R.: OE I – LAB, Laboratorijske vaje. Založba FE in FRI, Ljubljana, 2020.

Duffin W. J.: Electricity and magnetism, McGraw-Hill, London, 1990.Popović D. B.: Osnovi elektrotehnike 1 in 2, Građevanska knjiga, Beograd, 1986.

Halliday D, Resnick R., Walker J., Fundamentals of Physics, John Wiley, 1997.

Purcell E. M.: Electricity and magnetism, McGraw-Hill, New York, 1965.

Albach M.:Grundlagen der Elektrotechnik 1 und 2, Pearson Studium, Muenchen, 2005.

Notaroš B. M.: Electromagnetics, Pearson, 2010.

spletna učilnica e.fe.