Podstawy elektrotechniki w praktyce - Recenzja

Wydawać by się mogło, że to kolejny zwyczajny podręcznik do nauki elektrotechniki. Zawiera on jednak kilka zaskakujących rozdziałów, których brak w konkurencyjnych publikacjach, a które robią ogromną różnicę. Zapraszam do recenzji!

Kto ją napisał i w jakim celu?

Wymienionymi autorami Podstaw elektrotechniki w praktyce są pan Artur Bielawski i pani Joanna Grygiel, choć oczywiście nad redakcją i opracowaniem merytorycznym całości stał niemały sztab ludzi z Wydawnictwa Szkolnego i Pedagogicznego. Omawiana publikacja to bowiem rasowy podręcznik do nauki zawodów takich jak elektryk, elektronik i informatyk. Nie ma tutaj żadnej notki ,,od autora” ani choćby wstępu objaśniającego ideę podręcznika. Od pierwszym stron rzuceni jesteśmy w wir elektrotechnicznego żargonu o szerokim zakresie tematycznym.

O czym jest książka?

Niech nie zmyli was okładka – choć wirnik silnika elektrycznego wygląda efektownie, to w książce temat ten nie został poruszony. Nie jestem nawet pewien czy określenie ,,silnik elektryczny” w ogóle się w niej pojawiło. Ale to nie szkodzi, bo nie o tym miała być ta książka, a jej zakres tematyczny i tak jest spory. Oto lista rozdziałów:

Wiadomości wstępne – o wpływie prądu elektrycznego na organizm człowieka, o jednostkach fizycznych, budowie materii i zjawiskach elektrycznych w niej zachodzących.
Obwód elektryczny – krótko o tym czym jest obwód elektryczny, z jakich elementów się składa oraz jak poprawnie oznaczać na nim kierunek prądu i spadku napięcia.
Pole elektryczne – standardowy, podręcznikowy rozdział o polu elektrycznym, Prawie Coulomba, potencjale, napięciu, pojemności, energii i kondensatorach.
Pole magnetyczne – rozdział porusza tematykę pola magnetycznego, indukcyjności własnej i wzajemnej oraz obwodów magnetycznych.
Materiały stosowane w elektrotechnice i elektronice – prawdziwa perełka. Z tego rozdziału dowiesz się jakie materiały przewodowe, oporowe, stykowe, magnetyczne i półprzewodnikowe stosuje się w praktyce. Kiedy przewody wykonuje się z miedzi, a kiedy z aluminium? Dlaczego srebro i stal zeszły na boczny tor? Z czego robi się magnesy trwałe i dlaczego izolatory się ,,starzeją”? Naprawdę świetny rozdział, o którym więcej napiszę za chwilę.
Elementy elektryczne – budowa, sposób oznaczania i łączenia rezystorów, kondensatorów oraz cewek.
Podstawowe prawa stosowane w obwodach prądu stałego – o przepływie prądu, Prawach Ohma i Kirchhoffa oraz układach regulacji prądu i napięcia.
Zastosowanie podstawowych praw stosowanych w elektrotechnice – rozdział ten to takie ,,mini-podstawy” teorii obwodów. Mamy tutaj zatem tworzenie schematów zastępczych, metody obliczania napięć i prądów, czy wyznaczanie bilansu mocy w obwodach elektrycznych.
Obwody prądu przemiennego – rozdział zaczyna się od wyjaśnienia pojęć takich jak amplituda, okres i faza, a następnie przechodzi do opisu elementów R, L, C oraz dwójników z nich budowanych. Na koniec wyjaśnione zostają też zagadnienia rezonansu, mocy w obwodach prądu przemiennego oraz filtrowania sygnałów.
Układy trójfazowe – ciekawy rozdział na temat budowy sieci trójfazowych, sposobów podłączenia odbiorników i wyznaczaniu współczynnika mocy.
Przyrządy pomiarowe – bardzo treściwa i praktyczna część książki mówiąca o tym jak mierzy się napięcie, prąd, opór i tym podobne wielkości elektryczne. Następnie opisany został sposób obsługi mierników analogowych (wskazówkowych), bezpiecznego wykonywania pomiarów elektrycznych i eliminowania błędów jakie mogą w ich trakcie powstać. Na koniec świetny i wypełniony obrazkami podrozdział na temat budowy mierników elektrycznych.

Czy da się z tego coś zrozumieć?

Książka ma 351 stron i podzieliłbym ją na dwie przeplatające się ze sobą części – teoretyczną i praktyczną. Typowo teoretyczne rozdziały to te dotyczące zjawisk elektrycznych – elektrostatyka, magnetyzm, prąd elektryczny, obwody elektryczne – wszystko co znamy i (średnio) kochamy z innych podręczników. Z tym, że tutaj wszystko jest jakby… skondensowane. Wzory są, ale tylko te najważniejsze i to bez jakiegokolwiek wyprowadzenia. Definicje są krótkie i treściwe, a większość zjawisk zajmuje jedną, maksymalnie dwie strony.

Napięcie elektryczne – niecała strona. Indukcja elektryczna – półtorej strony

Recenzując Elektrotechnikę p. Bolkowskiego pisałem, że jest to książka trudna do samodzielnej nauki i najlepiej, jeśli towarzyszy jej nauczyciel. Książka, którą dziś mam przyjemność recenzować jest jeszcze bardziej skompresowana. Z jednej strony mniejsza ilość wzorów ułatwia samodzielną naukę – z drugiej odbiera nieco obraz całości. Pod tym względem widziałbym ją bardziej jako wygodną (i lepszą niż Wikipedia) przypominajkę najważniejszych zagadnień z elektrotechniki, aniżeli sposób na opanowanie podstaw. Szczególnie, że na końcu wielu rozdziałów znajdują się tabele zbierające wszystkie najważniejsze wzory i zależności, dzięki czemu wszystko co potrzebne mamy w jednym miejscu.

Tabele są duże, przejrzyste i niezwykle wygodne

Prawdziwym wyróżnikiem książki są jednak rozdziały przedstawiające bardziej praktyczne zagadnienia. Jest w nich nieco mniej wzorów ale za to znacznie więcej tekstu, tabel i praktycznych przykładów. Czytając je mamy wrażenie poznawania bardzo interesującej historii dotyczącej wykorzystywanych w elektrotechnice materiałów, podzespołów i sposobów pomiaru wielkości elektrycznych. Tę część książki zdecydowanie poznaje się łatwo i czyta niezwykle przyjemnie, dlatego o niej chciałbym opowiedzieć Ci nieco więcej.

Co mi się w tej książce najbardziej podoba?

Zacznijmy od naprawdę świetnego rozdziału pod tytułem Materiały stosowane w elektrotechnice i elektronice. W pierwszej jego części poznajemy miedź, aluminium i stal. Autorzy opisują ich wady, zalety, sposób wykorzystywania, a także porównują je do wytwarzanych z nich stopów. Dlaczego stal wykorzystuje się do produkcji szyn trakcji elektrycznej i linii napowietrznych? Dlaczego zaciski aluminiowe lubią się luzować nawet po mocnym skręceniu? Czemu nie wolno bezpośrednio łączyć przewodów miedzianych i aluminiowych? Odpowiedzi na te i więcej pytań znajdziesz właśnie w tym rozdziale.

Kolejna część rozdziału przedstawia materiały stosowane do produkcji oporników, grzałek i styków. Masa tabel z rozpisanymi własnościami, zaletami i wadami przeróżnych materiałów jakie wypróbował świat elektrotechniki. Dowiesz tutaj m. in. dlaczego pozłaca się styki przekaźników, z czego wytwarza się szczotki komutatorowe silników i które materiały grzejne mogą osiągać najwyższe temperatury pracy.

Ostatnie podrozdziały dotyczą materiałów specjalnych (takich jak ołów, wolfram, czy przeróżne spoiwa), termoelektrycznych, magnetycznych, izolacyjnych, półprzewodnikowych i nadprzewodnikowych. Dlaczego dielektryki się starzeją? Z czego wytwarza się półprzewodniki typu N i P? Jakie pierwiastki są niezbędne do wytwarzania magnesów? Do czego w elektrotechnice przydaje się wosk pszczeli? I wreszcie: Które materiały są najlepszymi nadprzewodnikami?

Rozdział o materiałach jest jak widzisz dość obszerny, ale to nie koniec. Warto bowiem wspomnieć jeszcze o dwóch rzeczach, które zrobiły na mnie spore wrażenie. Pierwsza z nich to praktyczny rozdział na temat wykonywania pomiarów elektrycznych. Autorzy niezwykle prosto mówią o tym jak należy wpinać w obwód woltomierz, amperomierz i omomierz oraz dlaczego nieprawidłowe podłączenie dwóch ostatnich może grozić ich uszkodzeniem. Oprócz tego rozdział zawiera masę ilustracji i opisów tego na jakiej zasadzie mierzy się różne wielkości elektryczne i jak działają mierniki analogowe. Znajdziemy tutaj też sposoby na pomiary techniczne różnych wielkości. Co to jest pomiar techniczny? W skrócie chodzi o to jak zmierzyć np. opór albo moc jeśli nie mamy pod ręką odpowiednio omomierza i watomierza. Naprawdę sporo ciekawej i przystępnie napisanej treści.

Druga rzecz, to znajdujący się na samym końcu książki niepozorny Wykaz podstawowych pojęć w językach polskim, angielskim i niemieckim. W praktyce jest to kilkustronicowy mini-słownik pojęć elektrotechnicznych i muszę przyznać, że jest to pierwszy podręcznik, w którym spotykam coś takiego. Jeśli tak jak ja lubisz grzebać w technicznej literaturze obcojęzycznej, to taki słownik okaże się na pewno niezwykle pomocny.

Kto powinien ją przeczytać?

Ciężko mi polecić tę książkę początkującym samoukom. Z jednej strony ma ona kilka ciekawych rozdziałów o materiałach i miernikach elektrycznych. Z drugiej zaś połowa podręcznika to sucha i dość zwięzła teoria elektryczności i magnetyzmu, która bez nauczyciela może być trudno przyswajalna. Dlatego myślę, że skorzystają z niej tak naprawdę:

Uczniowie szkół technicznych i zawodowych – jeśli uczysz się już przedmiotów typowo elektrotechnicznych, ale korzystacie w szkole z innego podręcznika, to dodatkowy zakup tej książki na pewno wzbogaci Twoją wiedzę o bardziej praktyczne zagadnienia, a i będzie świetnym zbiorem pojęć, które już do tej pory poznałeś.
Samoukowie średnio zaawansowani – jeśli podstawowe pojęcia elektrotechniczne nie są Ci obce (bo dowiedziałeś się o nich na przykład z mojego bloga 😉 ) to podręcznik ten na pewno świetnie rozszerzy Twoją wiedzę o tematy, których próżno szukać w innych recenzowanych przeze mnie książkach. A i posiada on chyba najwięcej interesujących tabel spośród publikacji z jakimi miałem do czynienia.
Technicy praktycy – jeśli pracujesz u boku doświadczonego elektryka, bądź budujesz swoje pierwsze obwody elektryczne, to wiedza praktyczna z zakresu materiałoznawstwa, wykonywania pomiarów i błędów pomiarowych będzie na pewno bezcenna. A kiedy będziesz musiał coś policzyć, to wszelkie wzory, temperatury graniczne, temperatury pracy, rezystywności i wytrzymałości na pewno w którejś z zawartych tutaj tabel znajdziesz.