Książka zawiera podstawowe wiadomości z dziedziny pola elektrycznego i magnetycznego oraz opisuje zjawiska związane z przepływem prądu elektrycznego w różnych środowiskach.

Podano w nim metody obliczania obwodów prądu stałego, obwodów magnetycznych oraz obwodów jednofazowych i trójfazowych prądu sinusoidalnie zmiennego.

Omówiono również obwody zawierające sprzężenie magnetyczne, obwody nieliniowe i obwody zasilanie napięciami odkształconymi oraz zdefiniowano pojęcie stanu nieustalonego.

Treści podręcznika są zgodne z obowiązującą podstawą programową oraz programem nauczania dla zawodu technik elektryk – przedmiot podstawy elektrotechniki i elektroniki.

Wiadomości i forma ich przekazu są dostosowane do poziomu uczniów i ich wiedzy z matematyki i fizyki zdobytej w gimnazjum. Ograniczono do niezbędnego minimum skomplikowany aparat matematyczny.

Dla uczniów szczególnie zainteresowanych elektrotechniką lub studentów wydziałów elektrycznych i pokrewnych podano wiadomości rozszerzające – ponadprogramowe (specjalnie wyróżnione).

Po każdym rozdziale zamieszczono przykłady rozwiązanych zadań oraz zestawy prostych poleceń i zadań, w tym o charakterze testowym.

Rozdziały:

1. Wprowadzenie           7
1.1. Charakterystyka ogólna elektrotechniki   7
1.2. Wielkości fizyczne i jednostki używane w elektrotechnice        7
1.3. Cząstki. Ładunek elektryczny       12
1.4. Wiązania chemiczne w cząsteczkach i kryształach             13
1.5. Własności elektryczne ciał. Zjawisko prądu elektrycznego    14
1.6. Pole elektromagnetyczne i jego cechy    16

2. Pole elektryczne           18
2.1. Zjawisko elektryzowania ciał. Prawo zachowania ładunku elektrycznego  18
2.2. Rozkład ładunków elektrycznych     18
2.3. Prawo Coulomba. Przenikalnośç elektryczna środowiska        19
2.4. Natężenie pola elektrycznego       20
2.5. Obraz graficzny pola elektrycznego   21
2.6. Potencjał i napięcie elektryczne      22
2.7. Dielektryk w polu elektrycznym. Polaryzacja dielektryka    24
2.8. Indukcja elektryczna. Strumień indukcji elektrycznej    25
2.9. Twierdzenie Gaussa komputeks.pl         27
2.10. Zastosowanie twierdzenia Gaussa do obliczania pola elektrycznego     27
2.10.1. Pole elektryczne w otoczeniu naładowanej płyty metalowej      27
2.10.2. Pole elektryczne w otoczeniu przewodu prostoliniowego      28
2.10.3. Pole elektryczne naładowanej kuli dielektrycznej       29
2.11. Przewodnik w polu elektrycznym     30
2.12. Pojemnośç elektryczna. Kondensatory   30
2.13. Wyznaczanie pojemności kondensatorów  31
2.13.1. Pojemnośç kondensatora płaskiego    31
2.13.2. Pojemnośç kondensatora cylindrycznego  32
2.14. Łączenie kondensatorów        33
2.15. Energia pola elektrycznego kondensatora  34
2.16. Wytrzymałośç elektryczna        36
2.17. Elektrycznośç atmosferyczna     36

3. Prąd elektryczny           43
3.1. Rodzaje prądu elektrycznego. Gęstośç prądu elektrycznego      43
3.2. Prąd elektryczny w przewodnikach     44
3.2.1. Prawo Ohma. Rezystancja i konduktancja przewodnika          44
3.2.2. Zależnośç rezystancji od temperatury    47
3.2.3. Moc i energia prądu elektrycznego     47
3.2.4. Rezystory i ich charakterystyki      48
3.2.5. Zasady grzejnictwa rezystancyjnego    49
3.3. Prąd elektryczny w próżni        50
3.4. Prąd elektryczny w gazach        51
3.5. Prąd elektryczny w elektrolitach      53
3.6. Prąd elektryczny w półprzewodnikach    54

4. Obwody elektryczne prądu stałego   60
4.1. Elementy obwodu. Pojęcia podstawowe  60
4.2. Liniowośç i nieliniowośç obwodu. Zasada superpozycji     62
4.3. Znakowanie zwrotu prądu i napięcia    63
4.4. Prawa obwodu elektrycznego      64
4.4.1. Prawo Ohma            64
4.4.2. Prawa Kirchhoffa           65
4.5. Schematy zastępcze i stany pracy śródeł energii elektrycznej    67
4.6. Obwody nierozgałęzione  styczna.pl      70
4.6.1. Połączenie szeregowe rezystorów i śródeł napięcia           70
4.6.2. Bilans mocy             72
4.6.3. Wykres zmienności potencjału      73
4.7. Obwody rozgałęzione o dwóch węzłach   74
4.7.1. Połączenie równoległe rezystorów i śródeł       74
4.7.2. Bilans mocy             76
4.8. Obliczanie obwodów metodą przekształcania    76
4.8.1. Połączenie szeregowe elementów     76
4.8.2. Połączenie równoległe elementów    77
4.8.3. Połączenie mieszane elementów      78
4.8.4. Połączenie elementów w trójkąt oraz w gwiazdę     80
4.9. Obliczanie obwodów metodą praw Kirchhoffa           82
4.10. Obliczanie obwodów metodą superpozycji             83
4.11. Obliczanie obwodów metodą prądów oczkowych         84
4.12. Obliczanie obwodów metodą potencjałów węzłowych    86
4.13. Elementy nieliniowe prądu stałego     88

5. Źródła energii elektrycznej       98
5.1. Wiadomości wstępne              98
5.2. Źródła elektromechaniczne       98
5.3. Źródła chemiczne                99
5.3.1. Ogniwa galwaniczne            99
5.3.2. Akumulatory                  101
5.3.3. Ogniwa paliwowe              102
5.4. Źródła cieplne            103
5.4.1. Zjawisko termoelektryczne        103
5.4.2. Generator termoelektryczny       104
5.4.3. Generator magnetogazodynamiczny  104
5.4.4. Inne śródła cieplne              105
5.5. Źródła świetlne                    105
5.6. Źródła piezoelektryczne            106

6. Działania fizjologiczne prądu elektrycznego na organizm ludzki    107
6.1. Skutki działania prądu elektrycznego na organizm ludzki         107
6.1.1. Wiadomości ogólne          107
6.1.2. Działanie prądu elektrycznego na krążenie krwi i oddychanie   108
6.1.3. Działanie prądu elektrycznego na układ nerwowy
6.1.4. Uszkodzenie skóry, mięśni i kości     108
6.1.5. Działanie pośrednie prądu elektrycznego   109
6.2. Przyczyny porażeń prądem elektrycznym   109
6.3. Ochrona przed porażeniem       109
6.4. Niebezpieczeństwa związane z działaniem pola elektrostatycznego         111
6.5. Ochrona przed działaniem fal elektromagnetycznych wielkiej częstotliwości   111
6.6. Zasady organizacji pracy podczas eksploatacji urządzeń elektroenergetycznych    112
6.7. Sposoby ratowania porażonych prądem elektrycznym            113
6.7.1. Wiadomości ogólne          113
6.7.2. Sztuczne oddychanie          114
6.7.3. Sztuczne krążenie krwi         114

7. Pole magnetyczne. Elektromagnetyzm          115
7.1. Powstawanie pola magnetycznego     115
7.2. Siła działająca na przewód z prądem umieszczony w polu magnetycznym. Indukcja magnetyczna         116
7.3. Strumień magnetyczny         118
7.4. Prawo Biota i Savarta. Przenikalnośç magnetyczna środowiska        118
7.5. Natężenie pola magnetycznego      119
7.6. Prawo przepływu           120
7.7. Własności magnetyczne materiałów    121
7.8. Magnesowanie materiałów ferromagnetycznych           124
7.9. Strumień magnetyczny skojarzony     127
7.10. Indukcyjnośç własna cewki        127
7.11. Indukcyjnośç wzajemna         128
7.12. Energia pola magnetycznego cewki    130
7.13. Oddziaływanie elektrodynamiczne przewodów z prądem         131
7.14. Elektromagnes. Siła udświgu       133
7.15. Zjawisko Halla            134
7.16. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej   134
7.17. Indukowanie się siły elektromotorycznej w przewodzie z prądem poruszającym się w polu magnetycznym  136
7.18. Zjawisko indukcji własnej i wzajemnej   137
7.19. Prądy wirowe            138

8. Obwody magnetyczne        143
8.1. Definicje. Pojęcia podstawowe      143
8.2. Konstrukcje obwodów magnetycznych   144
8.3. Prawa obwodów magnetycznych     145
8.4. Obliczanie obwodu magnetycznego nierozgałęzionego ze szczeliną powietrzną  149
8.5. Obliczanie obwodów magnetycznych rozgałęzionych            150
8.6. Obliczanie obwodu magnetycznego magnesu trwałego           152

9. Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego           158
9.1. Powstawanie prądu sinusoidalnie zmiennego             158
9.2. Wielkości charakteryzujące przebiegi sinusoidalne     159
9.3. Wartośç skuteczna i wartośç średnia prądu sinusoidalnego   160
9.4. Przesunięcie fazowe przebiegów sinusoidalnych              163
9.5. Przedstawianie przebiegów sinusoidalnych za pomocą obracających się wektorów   164
9.6. Dodawanie przebiegów sinusoidalnych   166
9.7. Analiza obwodów elementarnych z elementami R, L, C         168
9.7.1. Elementy rzeczywiste i elementy idealne   168
9.7.2. Dwójnik o rezystancji R        169
9.7.3. Dwójnik o indukcyjności L      170
9.7.4. Dwójnik o pojemności C         171
9.8. Prawa Kirchhoffa w obwodach prądu zmiennego         173
9.9. Dwójnik szeregowy RL         174
9.10. Dwójnik szeregowy RC        176
9.11. Dwójnik szeregowy RLC       177
9.12. Dwójnik równoległy RLC      179
9.13. Obliczanie obwodów prądu sinusoidalnego metodą liczb zespolonych    181
9.13.1. Metoda liczb zespolonych        181
9.13.2. Zastosowanie metody liczb zespolonych do obliczania obwodów z elementami R, L, C       185

10. Moc w obwodzie prądu sinusoidalnie zmiennego             200
10.1. Moc chwilowa            200
10.2. Moc czynna, bierna i pozorna       201
10.3. Postaç zespolona mocy pozornej     202
10.4. Przebiegi mocy            203
10.4.1. Moc w reztystorze idealnym o rezystancji R          203
10.4.2. Moc w cewce idealnej o indukcyjności L              203
10.4.3. Moc w kondensatorze idealnym o pojemności C         204
10.4.4. Moc w cewce rzeczywistej                            204
10.5. Znaczenie techniczne i ekonomiczne współczynnika mocy 205

11. Rezonans w obwodach elektrycznych         209
11.1. Pojęcia podstawowe        209
11.2. Rezonans napięç           209
11.3. Rezonans prądów           211

12. Metody obliczania obwodów rozgałęzionych prądu sinusoidalnie zmiennego    220
12.1. Obliczanie obwodów metodą przekształcania        220
12.2. Obliczanie obwodów metodą praw Kirchhoffa        222
12.3. Obliczanie obwodów metodą prądów oczkowych       223
12.4. Obliczanie obwodów metodą napięç węzłowych       224
12.5. Obliczanie obwodów metodą śródła zastępczego     225

13. Obwody elektryczne ze sprzężeniami magnetycznymi   229
13.1. Zjawiska występujące w obwodzie ze sprzężeniem magnetycznym cewek   229
13.2. Zaciski jednoimienne i ich oznaczanie    230
13.3. Połączenie szeregowe elementów sprzężonych magnetycznie        232
13.4. Zasada działania transformatora      233
13.5. Transformatory powietrzne        235

14. Układy trójfazowe                     240
14.1. Klasyfikacja układów trójfazowych   240
14.2. Układy trójfazowe symetryczne       241
14.2.1. Pojęcia podstawowe                241
14.2.2. Połączenie odbiornika w gwiazdę   243
14.2.3. Połączenie odbiornika w trójkąt   246
14.3. Układy trójfazowe niesymetryczne    248
14.3.1. Układ czteroprzewodowy            248
14.3.2. Układ trójprzewodowy gwiazdowy    250
14.3.3. Układ trójkątowy                  250
14.4. Pomiar mocy w układach trójfazowych 251
14.5. Składowe symetryczne                254

15. Czwórniki i filtry częstotliwościowe   265
15.1. Klasyfikacja czwórników. Pojęcia podstawowe     265
15.2. Schematy zastępcze czwórników      266
15.3. Stany pracy czwórnika         267
15.4. Czwórniki aktywne. Źródła sterowane    267
15.5. Filtry częstotliwościowe         268
15.5.1. Filtry reaktancyjne           269
15.5.2. Filtry pasywne RC          270

16. Obwody nieliniowe prądu zmiennego          . 273
16.1. Charakterystyka elementów i obwodów nieliniowych prądu zmiennego    273
16.2. Obwody nieliniowe z elementami ferromagnetycznymi          274
16.2.1. Cewka z rdzeniem ferromagnetycznym   274
16.2.2. Zjawisko ferrorezonansu         276
16.3. Obwody nieliniowe z elementami elektronicznymi        278
16.3.1. Charakterystyki elementów prostowniczych            278
16.3.2. Obwody z prostownikami        279

17. Przebiegi niesinusoidalne         282
17.1. Pojęcia podstawowe              282
17.2. Analiza harmoniczna przebiegów niesinusoidalnych okresowych      283
17.3. Symetria krzywych odkształconych     284
17.3.1. Symetria względem osi odciętych    284
17.3.2. Symetria względem osi rzędnych     284
17.3.3. Symetria względem początku układu osi współrzędnych             285
17.4. Obliczanie obwodów napięcia i prądu niesinusoidalnego okresowego  285
17.5. Moc w obwodach napięcia i prądu niesinusoidalnego okresowego      287

18. Stany nieustalone w obwodach liniowych              291
18.1. Pojęcie stanu ustalonego i stanu nieustalonego            291
18.2. Warunki początkowe. Prawa komutacji   292
18.3. Stan nieustalony w dwójniku szeregowym RL           293
18.3.1. Włączenie napięcia stałego w obwodzie RL           293
18.3.2. Stała czasowa obwodu RL       295
18.3.3. Zwarcie obwodu RL przy warunku początkowym niezerowym       296
18.4. Stan nieustalony w dwójniku szeregowym RC           297
18.4.1. Włączenie napięcia stałego w obwodzie RC           297
18.4.2. Zwarcie obwodu RC przy warunku początkowym niezerowym       300
18.5. Stan nieustalony w dwójniku szeregowym RLC          301