1001585 - ELETTROTECNICA A - Z

Il corso ha la finalità di fornire conoscenze di teoria dei circuiti ed elementi di campi elettromagnetici stazionari quasi stazionari e comunque variabili nel tempo. Vengono presentati i metodi per l’analisi dei circuiti elettrici e le conoscenze propedeutiche per i successivi corsi di elettronica, telecomunicazioni, misure, calcolatori elettronici, controlli automatici. Sui temi trattati vengono proposte esercitazioni applicative

Conoscenza e comprensione  Knowledge and understanding

Seguendo il percorso formativo predisposto lo studente apprenderà le metodologie ingegneristiche di base mediante le quali  potrà costruire le competenze specifiche del corso di studi

Capacità di applicare conoscenza e comprensione  Applying knowledge and understanding

L’allievo ingegnere alla fine del corso sarà in grado di risolvere circuiti nel dominio del tempo ed in regime sinusoidale, scegliendo opportunamente i metodi di analisi ed i teoremi fondamentali delle reti.

Autonomia di giudizio Making judgements

Le esercitazioni sono finalizzate a sviluppare capacità critiche e percorsi autonomi sulla base dei dati disponibili

Abilità comunicative Communication skills

Sono forniti esempi e riferimenti per la comunicazione dei risultati

Capacità di apprendere Learning skills

Il percorso formativo predisposto consente di intraprendere eventuali studi successivi con un alto grado di autonomia.

L'insegnamento prevede lezioni frontali ed esercitazioni applicative, tendenti a sviluppare le capacità di analisi circuitale.

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

In tal caso il docente è disponibile anche a incontri di ricevimento in modalità telematica, previo appuntamento

Il corso prevede la propedeuticità  formale di Analisi matematica 1.

Sono inoltre richieste propedeuticità culturali di Algebra (soluzioni di sistemi lineari di equazioni reali e complesse, spazi lineari) e Fisica 1 (lavoro, energia, forze conservative, potenziale del campo, conservazione dell'energia)

La frequenza delle lezioni è fortemente consigliata ove possibile

Circuiti a parametri concentrati

Il modello circuitale. Leggi di Kirchhoff. Limiti di validità del modello circuitale a parametri concentrati.

Elementi circuitali ideali ad una e due  porte

Resistori.  Generatori indipendenti. Capacitori. Induttori. Circuiti semplici: collegamenti serie e parallelo, partitori di tensione e di corrente. Concetto di equivalenza: trasformazione stella-triangolo e viceversa. Resistori non lineari. Metodo grafico per la determinazione della caratteristica equivalente. Punto di lavoro. Diodo ideale. Induttori accoppiati. Trasformatore ideale. Generatori pilotati. Potenza ed energia. Teorema di Tellegen.

Circuiti del primo e del secondo ordine. Circuiti RC ed RL serie e parallelo. Circuito RLC serie e parallelo Concetto di stato. Frequenze naturali. Equazione differenziale e condizione iniziale. Risposta ingresso zero, stato zero e completa. Risposta al gradino. Risposta all'impulso. Cenni sui circuiti di ordine qualsiasi Equazione differenziale di ordine minimo. Risposta ingresso zero, stato zero e completa. Risposta all'impulso. Integrale di convoluzione. Risposta completa ad ingresso arbitrario.

Metodi sistematici per la soluzione delle reti  e teoremi delle reti Grafo di una rete elettrica. Insiemi di taglio e maglie. Analisi dei nodi, dei tagli, delle maglie e degli anelli. Teorema di sostituzione. Teorema di sovrapposizione. Teorema di Thevenin e Norton. Teorema di Millman

Analisi in regime sinusoidale

Teorema fondamentale del regime sinusoidale. Valore efficace. Fasori. Espressione fasoriale delle leggi di Kirchhoff e delle equazioni di lato. Impedenza ed ammettenza. Soluzione delle reti in regime sinusoidale. Potenze in regime sinusoidale. Teorema di Boucherot. Applicazioni: rifasamento, teorema del massimo trasferimento di potenza. Regime periodico non sinusoidale. Risposta in frequenza di circuiti risonanti RLC. Sistemi trifase.

Doppi bipoli. Rappresentazioni dei doppi bipoli. Reciprocità nei doppi bipoli. Interconnessione di doppi bipoli.

Campi elettromagnetici stazionari quasi stazionari e comunque variabili nel tempo

Campo elettrostatico e applicazioni. Campo magnetostatico e applicazioni. Equazioni di Laplace e Poisson, Circuiti magnetici. Campi rapidamente variabili, potenziali elettromagnetici, teorema di Poynting, equazioni d’onda omogenee e non omogenee, potenziali ritardati, radiazione, dipolo hertziano cenni sulle linee di trasmissione.

1. C.A. Desoer,  E.S. Kuh , Fondamenti di Teoria dei Circuiti, Franco Angeli Editore,

2. A. Laurentini, A.R. Meo, R. Pomè,  Esercizi di elettrotecnica, Levrotto&Bella

3. R.Perfetti, Circuiti Elettrici, Zanichelli.

4.  J.A. Edminister, Circuiti Elettrici, coll. Schaum's, McGraw-Hill.

5. Ramo, Whinnery, Van Duser, Campi e onde nell’elettronica per le comunicazioni Franco Angeli Editore

L'esame consiste di norma nella stesura di un elaborato scritto, che prevede la risoluzione di un problema inerente al corso e successiva prova orale. L'elaborato scritto sarà valutato sulla base della correttezza dell'impostazione e dello svolgimento, la successiva parte orale sarà valutata in base alla correttezza delle risposte ai quesiti e del livello di approfondimento e capacità critica dimostrati.

L'elaborato scritto prevede la soluzione di un circuito nel dominio del tempo ed uno nel dominio della frequenza. Viene richiesto di affrontare entrambi i quesiti, al fine di poter raggiungere una valutazione utile al proseguimento con la parte orale. La parte orale consiste nella risposta a tre quesiti teorici sugli argomenti del corso. Almeno uno dei quesiti verte su temi di campi elettromagnetici.

Il voto complessivo dell'esame risulta dalla somma dei punti attribuiti alla valutazione dell'elaborato scritto (fino ad un massimo di 24) e della parte orale (fino ad un massimo di 6)

La durata della parte scritta è tipicamente due ore, la durata tipica della parte orale è 30 minuti.

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata - Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento.

Learning assessment may also be carried out on line, should the conditions require it.

Teorema di Thevenin-Norton

Equazioni d'onda non omogenee e potenziali ritardati

Risposta all'impulso e integrale di convoluzione

Circuiti risonanti e risposta in frequenza

Doppi bipoli