Αυτοέκδοση ηλεκτρονικών βιβλίων

Πρόλογος Η Ηλεκτρονική είναι ένα σύγχρονος κλάδος των Φυσικών Επιστημών που περιλαμβάνει το σύνολο των κανόνων και τεχνικών ανάλυσης και σύνθεσης κάθε μορφής διατάξεων επεξεργασίας ηλεκτρικών σημάτων. Ο κλάδος αυτός ασχολείται με τη σχεδίαση και κατασκευή πρακτικών κυκλωμάτων και συσκευών που λειτουργούν με τον έλεγχο ροής των φορέων ηλεκτρικής αγωγιμότητας, χρησιμοποιώντας ενεργά στοιχεία όπως οι ηλεκτρονικές λυχνίες και οι ημιαγωγοί (τρανζίστορ, δίοδοι, ολοκληρωμένα κυκλώματα, κτλ.), υποστηριζόμενα και από παθητικά στοιχεία. Οι βασικές χρήσεις των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων είναι ο έλεγχος συστημάτων, η επεξεργασία και διανομή πληροφοριών, η δημιουργία και ο έλεγχος ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και παλμών και η μετατροπή και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας. Θεματολογία Το πρώτο κεφάλαιο παραθέτει μια σύντομη εισαγωγή στις έννοιες της ηλεκτρονικής, ένα κεφάλαιο απαραίτητο για την κατανόηση των κεφαλαίων που έπονται. Θα συναντήσουμε για παράδειγμα έννοιες όπως ηλεκτρικό κύκλωμα, στοιχείο, γείωση, ηλεκτρικό ρεύμα, ισχύς, πηγές τάσης, ρεύματος, καθώς θα γίνει σύμβαση για τους συμβολισμούς των κυματομορφών. Στο δεύτερο κεφάλαιο μελετούνται τα σήματα και τα συστήματα, εκεί θα τα ταξινομήσουμε στα τεχνικά και στα φυσικά, στα αναλογικά και στα ψηφιακά και θα δούμε και άλλες κατατάξεις των σημάτων ανάλογα με τις ιδιότητες που έχουν. Στο ίδιο κεφάλαιο θα μάθουμε να υπολογίζουμε και την ενεργό και μέση τιμή ενός σήματος. Στη συνέχεια ορίζονται τα συστήματα και μελετούνται διάφορες ιδιότητές τους όπως είναι γραμμικότητά τους, το αν παρουσιάζουν μνήμη, κ.α. Στο τρίτο κεφάλαιο υπάρχουν στοιχεία για την ανάλυση των κυκλωμάτων καθώς επίσης υπάρχει μερική θεωρία για τα τετράπολα. Αναλύονται οι νόμοι του Kirchhoff και αναφέρεται η μέθοδος κόμβων και βρόγχων για την επίλυση κυκλωμάτων. Στα τετράπολα μελετάται η εξαρτημένη πηγή τάσης ή ρεύματος από τάση ή ρεύμα. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται μία εισαγωγή στη χρονική και συχνοτική ανάλυση των κυκλωμάτων. Το πέμπτο κεφάλαιο διαπραγματεύεται τους Τελεστικούς Ενισχυτές, που η βασική τους λειτουργία ισοδυναμεί με αυτή ενός ενισχυτή διαφοράς σημάτων τάσης με πολύ μεγάλο συντελεστή ενίσχυσης. Στο κεφάλαιο αυτό μελετούνται οι διάφορες λειτουργίες τους. Το έκτο κεφάλαιο μελετάει τη φυσική των ημιαγωγών και εστιάζει στη δημιουργία επαφών pn. Το έβδομο κεφάλαιο εμβαθύνει στις διόδους επαφές pn αλλά και στις εφαρμογές τους, όπως είναι το κυκλώματα απλής και διπλής ανόρθωσης. Το όγδοο κεφάλαιο κάνει εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ επαφής. Στο ένατο κεφάλαιο αναφέρεται στο τρανζίστορ επίδρασης πεδίου. Παρουσίαση Βιβλίου Το παρόν βιβλίο αποτελείται από 340 ερωτήσεις περίπου, με τις αντίστοιχες απαντήσεις τους. Σκοπός του βιβλίου Το παρόν βιβλίο απευθύνεται στο χώρο των Θετικών Επιστημών και του Πολυτεχνείου και σκοπός του είναι να βοηθήσει στο εισαγωγικό μάθημα Ηλεκτρονικής που διδάσκεται στα πανεπιστήμια. Για παράδειγμα, στο Τμήμα Φυσικής το διδασκόμενο μάθημα ονομάζεται Ηλεκτρονική Ι. Όλο το βιβλίο αποτελεί μία σειρά ερωτημάτων με τις αντίστοιχες απαντήσεις τους. Αν κάποιος θέλει να ενασχοληθεί περισσότερο με το αντικείμενο καλό είναι να μάθει να χειρίζεται και κάποιον προσομοιωτή ηλεκτρονικής, ώστε να σχεδιάζει απλά κυκλώματα και να μπορεί να βλέπει τις κυματομορφές εισόδου και εξόδου. Στο διαδίκτυο υπάρχουν πολλές επιλογές, εμένα προσωπικά που φάνηκε πολύ χρήσιμη η εφαρμογή: Electronic Workbench Σε μερικά προβλήματα έχουν σχεδιαστεί και στο πρόγραμμα αυτό ώστε ο αναγνώστης να μπορεί να βλέπει απευθείας τις προσομοιώσεις.

Σκοπός του βιβλίου Το παρόν βιβλίο απευθύνεται στο χώρο των Θετικών Επιστημών και του Πολυτεχνείου. Η δομή του βιβλίου ακολουθεί την πορεία της θεωρίας και στη συνέχεια παραδείγματα και λυμένα προβλήματα για την κατανόησή της. Θεματολογία Συνοπτικά, το πρώτο κεφάλαιο κάνει μια ιστορική αναδρομή. Το δεύτερο κεφάλαιο κάνει μία εισαγωγή στα μαθηματικά εργαλεία που θα χρειαστούμε. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται η εξίσωση Schrödinger. Στο τέταρτο κεφάλαιο μελετάται η τροχιακή στροφορμή, το σπιν, τα κεντρικά δυναμικά και τέλος το περίφημο άτομο του Υδρογόνου. Στο πέμπτο κεφάλαιο μαθαίνουμε για τη σύνθεση στροφορμών και τέλος στο έκτο κεφάλαιο μελετούνται οι προσεγγιστικές μέθοδοι για την επί-λυση πιο πολύπλοκων προβλημάτων. Παρουσίαση Βιβλίου Το παρόν βιβλίο αποτελείται από 198 λυμένα παραδείγματα. Επίσης έχουν σχεδιαστεί αρκετά σχήματα τα οποία βοηθούν στην καλύτερη αντίληψη των ασκήσεων. Οι περισσότερες ασκήσεις αποτελούνται από χρήσιμες παρατηρήσεις ή υποσημειώσεις όπου είτε γίνονται αναλυτικά οι πράξεις είτε συμπληρώνουν τη συνοπτική θεωρία του βιβλίου. Τέλος, η ένδειξη παροτρύνει τον αναγνώστη σε περεταίρω βιβλιογραφία για εμβάθυνση. Για παράδειγμα, όπου υπάρχει η ένδειξη: [ 3 chapter 1 § 1.4 page 15] σημαίνει το 3ο βιβλίο που αναγράφεται στη βιβλιογραφία ενώ ο αναγνώστης πρέπει να ψάξει στο κεφάλαιο 1, στην παράγραφο 1.4, στη σελίδα 15.

Πρόλογος Η C αναπτύχθηκε με πρωταρχικό σκοπό την αποδοτικότητα. Ο Bjarne Stroustrup, ανέπτυξε την C++ με πρωταρχικό σκοπό την προσθήκη αντικειμενοστραφών δομών στη γλώσσα. Επειδή η αντικειμενοστραφής τεχνολογία ήταν καινούργια και όλες οι αντικειμενοστραφείς υλοποιήσεις που υπήρχαν ήταν αρκετά αργές και μη αποδοτικές, ένας δευτερεύων σκοπός της C++ ήταν να διατηρήσει την αποδοτικότητα της C. Η C++ μπορεί να θεωρηθεί μια διαδικαστική γλώσσα με κάποιες επιπλέον δομές, μερικές από τις οποίες προστέθηκαν για αντικειμενοστραφή προγραμματισμό, ενώ άλλες για την βελτίωση του συντακτικού της γλώσσας. Ένα καλογραμμένο πρόγραμμα πρέπει να έχει στοιχεία τόσο αντικειμενοστραφή όσο και κλασσικού διαδικαστικού προγραμματισμού. Η C++ είναι ουσιαστικά μια επεκτάσιμη γλώσσα αφού μπορούμε να ορίσουμε νέους τύπους με τέτοιο τρόπο ώστε να λειτουργούν σαν τους προκαθορισμένους τύπους, που είναι τμήμα της γλώσσας. Η C++ σχεδιάστηκε για την ανάπτυξη μεγάλων προγραμμάτων. Η γλώσσα προγραμματισμού C ορίστηκε αρχικά στο κλασσικό σύγγραμμα των Kernigham και Ritchie "The C Programming Language", και ήταν το πρότυπο που χρησιμοποιούσαν όλοι οι προγραμματιστές στη C. Το πρότυπο ANSI για τη C τελικά εγκρίθηκε τον Δεκέμβριο του 1989 και έγινε το επίσημο πρότυπο για τον προγραμματισμό στη C. Το πρότυπο ANSI εισήγαγε αρκετά νέα στοιχεία, που δεν υπήρχαν στην αρχική έκδοση των Kernigham και Ritchie, και άλλαξε κάποια άλλα, έτσι ώστε τα δύο πρότυπα δεν είναι τελείως συμβατά. Η μελέτη αυτού του εγχειριδίου προϋποθέτει την γνώση της γλώσσας προγραμματισμού C, και εξηγεί εν συντομία τα βασικά στοιχεία της γλώσσας. Ωστόσο, επειδή πολλοί προγραμματιστές μπορεί να είναι εξοικειωμένοι με την ορολογία των Kernigham και Ritchie, κάποια τμήματα θα εξηγούν τις αλλαγές που έγιναν από την ANSI-C. Ο καλύτερος τρόπος για να μάθει κανείς τη C++ είναι να την χρησιμοποιήσει. Ο πιο καλός τρόπος για να μάθει κανείς τη γλώσσα C++ είναι να μάθει τις νέες δομές χρησιμοποιώντας τις σε κάθε νέο πρόγραμμα. Θα ήταν λάθος να προσπαθήσει κανείς να χρησιμοποιήσει όλες τις νέες δομές της γλώσσας στο πρώτο του πρόγραμμα στη C++. Θα ήταν πιο σωστό σε κάθε πρόγραμμα να γίνεται η προσθήκη λίγων νέων στοιχείων ώστε να εξοικειωθείτε μαζί τους. Σκοπός του βιβλίου Το παρόν βιβλίο απευθύνεται στο χώρο των Θετικών Επιστημών και του Πολυτεχνείου. Η δομή του βιβλίου ακολουθεί την πορεία της θεωρίας και στη συνέχεια παραδείγματα στη γλώσσα προγραμματισμού C++ για την κατανόησή της. Το βιβλίο αυτό μπορεί να αποτελέσει ένα βοήθημα στις γλώσσες προγραμματισμού που διδάσκονται στα πρώτα έτη σπουδών στις Θετικές σχολές. Για παράδειγμα, στο Τμήμα Φυσικής το διδασκόμενο μάθημα ονομάζεται Υπολογιστές Ι. Αν κάποιος μάθει μία γλώσσα προγραμματισμού ή καλύτερα αν κάποιος κατανοήσει την έννοια του αλγορίθμου τότε μπορεί εύκολα να μάθει και άλλες γλώσσες προγραμματισμού έχοντας ως εφόδιο την αρχική του γλώσσα. Για την λύση απλών μηχανικών προβλημάτων ο προγραμματισμός στις καθιερωμένες γλώσσες προγραμματισμού, Fortran, Basic, Pascal, C++, ή Java, πιθανότατα παίρνει αρκετό χρόνο. Για το λόγω αυτό, ένας επιστήμονας χρειάζεται να γνωρίζει και ένα ή περισσότερα από τα διαθέσιμα πλήρως προγραμματιστικά πακέτα, όπως είναι το MATLAB, MATHEMATICA, MATHCAD και άλλα. Παροτρύνουμε τον φοιτητή θετικών επιστημών πέραν του κλασσικού προγραμματισμού, να χρησιμοποιήσει και ένα από τα προηγούμενα προγραμματιστικά πακέτα. Θεματολογία Το πρώτο κεφάλαιο κάνει μια εισαγωγή στους Υπολογιστές, στο κεφάλαιο αυτό μαθαίνουμε τα βασικά μέρη του υπολογιστή, ορίζουμε βασικές έννοιες όπως είναι το πρόβλημα, το δεδομένο, η πληροφορία, ταξινομούμε τα προβλήματα και ορίζουμε τον αλγόριθμο. Ακολουθεί η περιγραφή και η αναπαράσταση των αλγορίθμων. Επιτακτικό είναι επίσης να γίνει μία ιστορική αναδρομή στις γλώσσες. Κλείνοντας το κεφάλαιο δίνει οδηγίες για την πλατφόρμα Dev-C++ το οποίο διατίθεται δωρεάν και μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για την εκμάθηση της C++ σε ένα υπολογιστή με Windows. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται η εισαγωγή στη C++, γράφουμε το πρώτο μας πρόγραμμα στη γλώσσα, εξηγούμε την έξοδο και την είσοδο σε ένα πρόγραμμα, και συγκεντρώνουμε τις δεσμευμένες λέξης αλλά και τον εξηγούμε και τον τρόπο ονομασίας. Ένα σημαντικό στοιχείο επίσης είναι οι μεταβλητές και οι σταθερές. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται οι μαθηματικές πράξεις με τη χρήση των τελεστών. Το τέταρτο κεφάλαιο ασχολείται με την λήψη αποφάσεων, μελετούνται οι συγκριτικοί τελεστές η εντολή if, swich και οι σύνθετες συνθήκες. Το πέμπτο κεφάλαιο διαπραγματεύεται τις δομές επανάληψης, τους βρόγχους επανάληψης for, while, do while, καθώς την εντολή break και continue. Στο έκτο κεφάλαιο, γίνεται εισαγωγή στους μαθηματικούς πίνακες και στη συνέχεια γίνονται διάφορα προγράμματα και επεξεργασίες στους πίνακες. Είναι ένα από τα σημαντικότερα κεφάλαια του βιβλίου, γιατί με αυτό τον τρόπο μπορούμε να αποθηκεύουμε δεδομένα αλλά και να εκτελούμε διάφορες πράξεις. Το έβδομο κεφάλαιο αναλύει την έννοια των συναρτήσεων που με την βοήθεια αυτών μπορούμε να υποδιαιρέσουμε ένα πρόγραμμα σε μικρότερα τμήματα. Στο όγδοο κεφάλαιο διαπραγματεύεται την αποθήκευση των δεδομενών σε αρχεία αλλά και την ανάγνωση των δεδομένων από αρχεία. Παρουσίαση Βιβλίου Το παρόν βιβλίο αποτελείται από 109 προγράμματα. Κάθε πρόγραμμα έχει την επεξήγησή του και ακολουθεί η εκτέλεσή του και το αποτέλεσμα αυτής.

Πρόλογος Πρώτης & Δεύτερης Έκδοσης Η κλασική μηχανική αποτελεί ένα από τα σπουδαιότερα οικοδομήματα της θεωρητικής φυσικής. Ο όρος «κλασική μηχανική» αναφέρεται στο σύστημα μαθηματικής φυσικής το οποίο ξεκίνησε τον 17ο αιώνα από τον Isaac Newton βασισμένο πάνω στις αστρονομικές θεωρίες του Johannes Kepler και του Tycho Brahe. Η θεωρία αυτή επεκτάθηκε και αναδιατυπώθηκε από τους Lagrange και Hamilton. Η μελέτη των προ-βλημάτων της κλασικής μηχανικής συνεχίστηκε στον 20ο αιώνα από σπουδαίους μαθηματικούς όπως ο Henri Poincare, φτάνοντας μέχρι σήμερα με τη μη γραμμική δυναμική και την εισαγωγή της έννοιας του Χάους. Η κλασική μηχανική ασχολείται με τη μαθηματική περιγραφή της κίνησης σωμάτων υπό την επίδραση δυνάμεων. Η κλασική μηχανική είναι μία ανεξάντλητη πηγή νέων θεμάτων και προβληματισμών. Το παρόν βιβλίο φιλοδοξεί να αποτελέσει ένα μικρό βοήθημα στα χέρια του αναγνώστη που επιθυμεί να ξεκινήσει την ενασχόλησή του με αυτό το σπουδαίο κομμάτι της φυσικής, με σύντομη αλλά περιεκτική αναφορά στη θεωρία και μία ικανοποιητική συλλογή λυμένων ασκήσεων. Αθήνα 2009, 2012 Αντί Προλόγου – Τρίτη Έκδοση Τα βιβλία μας έχουν μοναδικό σκοπό να επιταχύνουν την διαδικασία της γνώσης κατά τα φοιτητικά σας χρόνια. Διαβάζοντας τα βιβλία μας, ελπίζουμε οι προτάσεις σας, οι διορθώσεις σας και τα σχόλια σας να καταφθάσουν σε μας, έτσι ώστε ο καθένας μας θα έχει δώσει το δικό του μικρό ή μεγάλο λίθο για την βελτίωση αυτής της συλλογικής προσπάθειας. «Ας ζητώμεν τα προς ειρήνην, και τα προς οικοδομήν αλλήλων» Ρωμαίους ιδ΄19 Αθήνα 2018 Θα ήθελα να αφιερώσω αυτό το βιβλίο στη σύζυγο μου Βασιλική Σκοπός του βιβλίου Το παρόν βιβλίο απευθύνεται στο χώρο των Θετικών Επιστημών και του Πολυτεχνείου. Η δομή του βιβλίου ακολουθεί την πορεία της θεωρίας και στη συνέχεια παραδείγματα και λυμένα προβλήματα για την κατανόησή της. Θεματολογία Συνοπτικά, το πρώτο κεφάλαιο κάνει μια εισαγωγή στα μαθηματικά εργαλεία που θα χρειαστούμε, όπως τα συστήματα συντεταγμών και ο τελεστής ανάδελτα. Στο δεύτερο κεφάλαιο συνεχίζεται η ύλη της Αναλυτικής Γεωμετρίας με τη σπουδή των κωνικών τομών, οι οποίες για πρώτη φορά μελετήθηκαν από τους Αρχαίους Έλληνες. Σήμερα το ενδιαφέρον για τις κωνικές τομές είναι αυξημένο εξαιτίας του μεγάλου αριθμού των θεωρητικών και πρακτικών εφαρμογών τους. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφονται οι τρεις νόμοι του Νεύτωνα. Το τέταρτο κεφάλαιο ασχολείται με τους Νόμους Διατήρησης Ορμής και Ενέργειας και ορίζονται τα συντηρητικά πεδία. Το πέμπτο κεφάλαιο διαπραγματεύεται ένα σύνολο από προβλήματα ταλαντώσεων. Στο έκτο κεφάλαιο, μελετάται η κίνηση σε πεδίο κεντρικών δυνάμεων. Το έβδομο κεφάλαιο αναλύει την έννοια του κέντρου μάζας και μελετάει το πρόβλημα της κίνησης των δύο σωμάτων. Στο όγδοο κεφάλαιο μελετούνται οι κρούσεις. Στο ένατο κεφάλαιο γίνεται μία εισαγωγή στο σύστημα πολλών σωμάτων. Το δέκατο κεφάλαιο εισάγει την έννοια του βαρυτικού πεδίου. Στο εντέκατο κεφάλαιο αναλύεται η κίνηση φορτισμένων σωματιδίων σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Παρακλήσεις Παρά τις υπέρμετρες προσπάθειες του συγγραφέα και των συναδέλφων που συνέβαλαν στη διόρθωση του βιβλίου ενδέχεται να υπάρχουν λάθη ή ατέλειες. Παρακαλούνται οι αναγνώστες, σε περίπτωση εύρεσης λάθους, να τα κοινοποιήσουν για να διορθωθούν στην επόμενη έκδοση του βιβλίου. Παρουσίαση Βιβλίου Το παρόν βιβλίο αποτελείται από περίπου 200 λυμένα παραδείγματα. Επίσης έχουν σχεδιαστεί αρκετά σχήματα τα οποία βοηθούν στην καλύτερη αντίληψη των ασκήσεων. Οι περισσότερες ασκήσεις αποτελούνται από χρήσιμες παρατηρήσεις ή υποσημειώσεις όπου είτε γίνονται αναλυτικά οι πράξεις είτε συμπληρώνουν τη συνοπτική θεωρία του βιβλίου. Γλώσσες Προγραμματισμού Για την λύση απλών μηχανικών προβλημάτων ο προγραμματισμός στις καθιερωμένες γλώσσες προγραμματισμού, Fortran, Basic, Pascal, C++, ή Java, πιθανότατα παίρνει αρκετό χρόνο. Για το λόγω αυτό, ένας επιστήμονας χρειάζεται να γνωρίζει και ένα ή περισσότερα από τα διαθέσιμα πλήρως προγραμματιστικά πακέτα, όπως είναι το MATLAB, MATHEMATICA, MATHCAD και άλλα. Παροτρύνουμε τον φοιτητή θετικών επιστημών πέραν του κλασσικού προγραμματισμού, να χρησιμοποιήσει και ένα από τα προηγούμενα προγραμματιστικά πακέτα. Για το σκοπό αυτό, πολλά προβλήματα του παρόντος βιβλίου έγιναν στο MATHEMATICA και στο MATHCAD. Σε νέες εκδόσεις, ή στην σελίδα του βιβλίου στο διαδίκτυο φιλοδοξούμε να γίνουν τα προβλήματα στο MATLAB αλλά και σε άλλες γλώσσες.

Η Θεωρία Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων που διδάσκεται στις Ακαδημίες Εμπορικού Ναυτικού είναι ένα σύγχρονος κλάδος των Φυσικών Επιστημών που περιλαμβάνει το σύνολο των κανόνων και τεχνικών ανάλυσης και σύνθεσης κάθε μορφής διατάξεων επεξεργασίας ηλεκτρικών σημάτων και αποτελεί την εξέλιξη του μαθήματος της Ηλεκτροτεχνίας. Το 1ο κεφάλαιο παραθέτει μια σύντομη εισαγωγή στις θεωρητικές έννοιες, αναλύει τον νόμο του Ohm και γίνονται ασκήσεις πάνω στην συνδεσμολογία αντιστατών. Στο 2ο κεφάλαιο επιλύονται ηλεκτρικά κυκλώματα με χρήση των Κανόνων του Kirchhoff . Στο 3ο κεφάλαιο αναλύεται η συνδεσμολογία που μπορεί να έχουν πραγματικές πηγές τάσεως καθώς αναφέρονται και οι διαιρέτες τάσεως, Στο 4ο κεφάλαιο επιλύονται ηλεκτρικά κυκλώματα με το Θεώρημα του Thevenin, του Norton και το θεώρημα της Επαλληλίας. Στο 5ο κεφάλαιο επιλύονται ηλεκτρικά κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος με χρήση των μιγαδικών παραστατικών διανυσμάτων.