Probleme de electrotehnica

COLECTIVUL DE AUTORI

Valentin Stefanescu (coordonator)
Daniela Irimia
Alexandru Miron
Marius Branzila
Marian-Catalin Simtinica
Lucian Ceciliu Nica
Cristi Catalin Paraschiv

PREFATA

Intr-o era in care tehnologia avanseaza cu pasi repezi si provocarile stiintifice devin din ce in ce mai complexe, intelegerea fenomenelor electromagnetice devine esentiala pentru studenti, ingineri si cercetatori. Campul electromagnetic joaca un rol crucial in numeroase aplicatii, de la comunicatii si tehnologii de transfer de energie, pana la medicina moderna si explorarea spatiala. Electromagnetismul nu este doar o disciplina teoretica, ci un domeniu care influenteaza in mod direct tehnologia moderna si viata de zi cu zi.

Aceasta culegere de probleme de electrotehnica isi propune sa ofere o resursa valoroasa pentru toti cei care doresc sa isi imbunatateasca abilitatile de analiza si sa aprofundeze intelegerea conceptelor fundamentale. Problemele continute in lucrare acopera tematica seminariilor aferente disciplinei care studiaza notiuni de teoria campului electromagnetic la programele de studiu din domeniul ingineriei electrice, energetice, electronicii si telecomunicatiilor. Prin urmare, culegerea se adreseaza studentilor de la programele de studiu mentionate dar si inginerilor sau altor specialisti interesati.

Culegerea cuprinde 6 capitole, la inceputul fiecaruia existand un breviar teoretic care prezinta enuntul legilor si teoremelor utilizate pentru rezolvarea problemelor. Toate problemele sunt insotite de solutii detaliate care explica pas cu pas rationamentul si modul de aplicare a teoriei in practica rezolvarii. Exemplele prezentate sunt intuitive pentru intelegerea fenomenelor electromagnetice, astfel ca ele pot constitui baza unor studii suplimentare pentru explorarea si intelegerea mai profunda a fenomenelor electro-magnetice. Scopul culegerii este ca cititorii sa dobandeasca o gandire critica si capacitatea de a aplica cunostintele teoretice in situatii reale.

Speram ca aceasta culegere sa fie un instrument util pe parcursul studiilor si sa contribuie la formarea unor specialisti capabili sa faca fata provocarilor viitoare in domeniul electromagnetismului.

Conf. univ. dr. ing. Elena Crenguta Bobric

CUPRINS

1. Notiuni matematice de baza 13
1.1. Calcul vectorial 13
1.2. Elemente de teoria campurilor 24

2. Campul electric 32
2.1. Breviar teoretic 32
2.2. Probleme rezolvate 35

3. Teorema lui Gauss, potentialul electric si capacitatea electrica 43
3.1. Breviar teoretic 43
3.2. Probleme rezolvate 44

4. Campul magnetic 56
4.1. Breviar teoretic 56
4.2. Probleme rezolvate 57

5. Inductivitati magnetice proprii 73
5.1. Breviar teoretic 73
5.2. Probleme rezolvate 74

6. Legea inductiei electromagnetice 83
6.1. Breviar teoretic 83
6.2. Probleme rezolvate 84

Bibliografie 111

DESPRE AUTORI

Dr. ing. Valentin STEFANESCU (n. 1986), a obtinut titlul de inginer in anul 2009, la Facultatea de Energetica a Universitatii Politehnica din Bucuresti si titlul de doctor inginer in anul 2022, la Facultatea de Inginerie Electrica, UPB. Este recunoscut ca specialist in domeniul electroenergetic, fiind o prezenta activa in cadrul conferintelor stiintifice internationale de retele electrice. Model de rigoare, claritate si concizie, este foarte apreciat pentru profesionalism, integritate, daruire si competenta.

Dr. ing. Daniela IRIMIA (n.1963) a obtinut titlul de inginer in anul 1987, la Institutul Politehnic Iasi, Facultatea de Electrotehnica, specializarea Electroenergetica. Dupa absolvire, activeaza 3 ani in cadrul Intreprinderii de Retele Electrice Iasi. Din 1991 devine cadru didactic la Universitatea „Stefan cel Mare” din Suceava, unde, in prezent, este conferentiar universitar, in cadrul Facultatii de Inginerie Electrica si Stiinta Calculatoarelor. Pe parcursul carierei academice a sustinut cursuri de Bazele electrotehnicii dar si cursuri interdisciplinare, care exploreaza aplicatiile electromagnetismului in tehnologii moderne.

Alexandru MIRON nascut in anul 1949, este absolvent al Facultatii de Electrotehnica, sectia Electroenergetica si doctor in Inginerie Electrica al Universitatii Tehnice „Gh. Asachi” din Iasi, din 1972 si respectiv 1999. Intre anii 1976 – 1998 a lucrat la Intreprinderea de Distributie a Energiei Electrice Suceava unde a indeplinit diverse functii (intre 1990 -1998, seful sectiei PRAM), si din 1998 pana in 2014 la Compania Nationala de Transport a Energiei Electrice „Transelectrica” S.A. unde a fost seful departamentului de inalta tensiune la Sucursala de Transport Bacau. In paralel, din 1999, desfasoara activitatea didactica la Universitatea din Suceava, in calitate de profesor asociat unde preda „Protectia si automatizarea sistemelor energetice”. Domeniul sau de cercetare este monitorizarea, protectia si controlul sistemelor de alimentare bazate pe microcomputer. Este autorul unei carti despre protectia sistemelor electroenergetice si autor si coautor a peste 80 de lucrari. Este membru al IEEE Power Engineering Society si membru al CIGRE, Comitetul de studiu B5 – Protectie si automatizare.

Marius BRINZILA s-a nascut in anul 1977 si a absolvit Facultatea de Electrotehnica a Universitatii Tehnice „Gheorghe Asachi” din Iasi in anul 2001. A obtinut titlul de doctor in Inginerie electrica in anul 2007 in domeniul Sistemelor de monitorizare a parametrilor de mediu. A urmat cursuri postdoctorale 2011-2013 in domeniul Calculatoare si tehnologia informatiei, avand tema „Prelucrarea si analiza unor semnale biologice prin intermediul inteligentei artificiale”. In prezent este Conferentiar la Facultatea de Inginerie Electrica, Energetica si Informatica Aplicata. Domenii de expertiza: sisteme senzoriale, senzori inteligenti, masurari in procese industriale, sisteme distribuite si tehnologii open source. Afiliere organizatii stiintifice: membru METROS, SETIS, Global NEST, Ad ASTRA si in comitetul unor jurnale: Advances in Environmental Biology (AEB) si Journal of Middle East Applied Science and Technology (JMEAST).

Drd. ing. Marian-Catalin SIMTINICA (n. 1971), a obtinut titlul de inginer in anul 1995, la Facultatea de Mecanica, Specializarea Mecanica Fina Echipamente Periferice de Calcul, din cadrul Universitatii Politehnica din Bucuresti. Dupa absolvire isi desfasoara activitatea in domeniul automatizarilor, implementand solutii de smart home si building automation in multiple proiecte de cladiri, atat in domeniul rezidential dar si comercial. Activitatea desfasurata acopera zona de proiectare, implementare si mentenanta a sistemelor de cladiri inteligente. Principalele functionalitati implementate in proiecte automatizeaza iluminatul, umbrirea, incalzirea si racirea. Pe langa aceste functionalitati inteligente de baza, in proiecte au mai fost integrate controlul sistemelor de securitate, al sistemelor audio video dar si contorizare inteligenta. In domeniul cladirilor inteligente, a fondat asociatii de specialitate, a adus tehnologii de automatizare noi in Romania si a activat in domeniul educational prin conferinte si cursuri de specialitate.

Drd. ing. Lucian Ceciliu NICA absolvent al Facultatii de Mecanica in anul 1987 din cadrul Institutul Politehnic „Al. I. Cuza” Iasi si a Facultatii de Constructii si instalatii in anul 2022 din cadrul Universitatii Tehnice „Gheorghe Asachi” Iasi, absolvent cursuri postuniversitare „Auditor Energetic pentru Cladiri” – Universitatea Tehnica Cluj Napoca – 2023, absolvent Master „Cladiri Verzi” – Universitatea Tehnica Cluj Napoca – 2021, atestat „Manager Energetic pentru localitati” – Universitatea Tehnica Cluj Napoca – 2023, atestat „Manager Energetic IMM” – Universitatea Tehnica Cluj Napoca – 2021, Certificat „Proiectant Case Pasive”, este o figura de marca in domeniul eficientei energetice si al sustenabilitatii. Este presedintele Clusterului Pro-nZEB Sucursala Moldova si membru in Comitetul Director Cluster Pro-nZEB Romania. Aportul sau in dezvoltarea solutiilor pentru economisirea de energie si in promovarea unor practici mai durabile este deosebit de valoros. Dezvoltator al unui program de calcul pentru performanta energetica a cladirilor „Q-Energy”. Este recunoscut pentru solutiile inovatoare implementate pentru a face cladirile noastre mai eficiente energetic si mai prietenoase cu mediul inconjurator. Cu o perspectiva asupra viitorul energetic si implementarea standardului nZEB cladirilor, inspira schimbari pozitive si durabile.

Ing. Cristi Catalin PARASCHIV (n. 1986), a obtinut titlul de inginer in anul 2022, la Facultatea de Automatica, Calculatoare, inginerie Electrica si Electronica din cadrul Universitatii „Dunarea de Jos” din Galati. Din 2014 isi desfasoara activitatea in exploatarea instalatiilor de distributie a energiei electrice la joasa si medie tensiune. Principalele activitati ale sale constau in depistarea, izolarea si remedierea defectelor din retelele de joasa si medie tensiune.