Obiettivi formativi
Il corso fornirà agli studenti agli studenti capacità di:
* comprendere la descrizione dei circuiti elettrici in forma simbolica;
* analizzare il comportamento di reti elettriche lineari in continua, in condizioni sinusoidali stazionarie e in transitorio;
* individuare le relazioni matematiche costitutive di un circuito elettrico a fini di analisi e progettazione;
* conoscere i limiti tecnici del trasporto di energia elettrica;
* applicare la modellazione di strumenti e utilizzatori ai problemi elettrici del proprio ambito di interesse.
Prerequisiti
Non vi sono propedeuticità obbligatorie. Nel corso si utilizzano contenuti di:
* algebra dei numeri complessi;
* calcolo trigonometrico;
* soluzione di sistemi lineari;
* soluzione di equazioni differenziali;
* equazioni di Maxwell.
Contenuti dell'insegnamento
Il corso si propone di fornire allo studente i criteri generali per analizzare il comportamento dei circuiti elettrici impiegati per le applicazioni industriali.
Programma esteso
> Introduzione all'Elettrotecnica (2 ore)
* Elettrotecnica ed Elettronica
* Modelli, metodologie di analisi e sistemi di rappresentazione
* Motivazioni in Meccanica e Informatica
* Questioni logistiche del corso
> Reti in continua - Introduzione (2 ore)
* Grandezze fondamentali
- Carica e densità di carica
- Campo elettrico, potenziale, tensione
- Corrente e densità di corrente
- Conducibilità e resistività
* Leggi di Ohm
- Prima legge di Ohm
- Seconda legge di Ohm
* Modelli dei componenti
- Generatori
- Resistori
- Condensatori
- Induttori
- Convenzioni (utilizzatore, generatore)
> Reti in continua - Metodi 1 (2 ore)
* Da Maxwell a Kirchhoff
- Maglie e nodi
- KVL e KCL
- Cenni alla derivazione dalle equazioni di Maxwell
* Metodi di analisi
- Analisi ai nodi
* Esercizi
> Reti in continua - Metodi 2 (2 ore)
* Metodi di analisi
- Analisi alle maglie
* Esercizi
> Reti in continua - Metodi 3 (2 ore)
* Esercizi
> Reti in continua - Metodi 4 (2 ore)
* Esercizi
> Reti in continua - Teoremi 1 (2 ore)
* Teoremi delle reti
- Linearità
- Sovrapposizione degli effetti
* Esercizi
> Reti in continua - Teoremi 2 (2 ore)
* Teoremi delle reti
- Teorema di Thevenin
- Teorema di Norton
* Esercizi
> Reti in continua - Applicazioni 1 (2 ore)
* Applicazioni
- Resistenze in serie e in parallelo
- Partitori di tensione e di corrente
* Esercizi
> Reti in continua - Applicazioni 2 (2 ore)
* Applicazioni
- Teorema di Millman
- Strumenti di misura
* Esercizi
> Reti in stato stazionario sinusoidale - Fasori (2 ore)
* Fasori
* Impedenza e ammettenza
* Esercizi
> Reti in stato stazionario sinusoidale - Risonanza (2 ore)
* Risonanza e antirisonanza
* Esercizi
> Reti in stato stazionario sinusoidale - Potenza 1 (2 ore)
* Potenza
* Esercizi
> Reti in stato stazionario sinusoidale - Potenza 2 (2 ore)
* Adattamento d'impedenza
* Rifasamento
* Esercizi
> Reti in stato stazionario sinusoidale - Sistemi polifase (2 ore)
* Sistemi polifase
* Potenza nei sistemi trifase
* Esercizi
> Reti in transitorio 1 (2 ore)
* Transitori del primo ordine
* Risposta autonoma e risposta forzata
* Esercizi
> Reti in transitorio 2 (2 ore)
* Transitori del secondo ordine
* Risposta autonoma e risposta forzata
* Esercizi
> Macchine elettriche 1 (2 ore)
* Definizione delle grandezze magnetiche
- Campo magnetico
- Induzione magnetica
- Forza magneto-motrice
- Flusso e flusso concatenato
- Induttanza e riluttanza
* Legge di Hopkinson
* Esercizi
> Macchine elettriche 2 (2 ore)
* Circuiti accoppiati magneticamente
* Trasformatori
* Esercizi
> Macchine elettriche 3 (2 ore)
* Trasformatori (continua)
* Cenni su motori e generatori
> Esercitazioni (8 ore)
Bibliografia
* C.K. Alexander, M.N.O. Sadiku, C. Gerardi, P. Gubian, "Circuiti elettrici", McGraw-Hill libri Italia, 2008
* G. Rizzoni, F. Vacca, S. Vergura, M. Travagnin, "Elettrotecnica. Principi e applicazioni", McGraw-Hill Education, 2018
* G. Fabricatore, "Elettrotecnica e applicazioni. Reti, macchine, misure, impianti", Liguori, 1994
Materiale supplementare viene caricato su Elly.
Metodi didattici
Il corso è costituito da 48 ore di lezione. Circa il 70% di queste è erogata in forma di lezioni frontale alla lavagna, orientata alla descrizione dei principi fondamentali della materia. Il rimanente 30% è costituito da esercitazioni in aula, con l'obiettivo di risolvere problemi applicativi nell'ambito dell'elettrotecnica.
Modalità verifica apprendimento
L'esame del primo modulo del corso consiste in una prova scritta, che ha come oggetto gli argomenti trattati nel programma. La prova è composta sia da esercizi sulla soluzione dei circuiti che da domande sugli argomenti teorici trattati all'interno del corso.
Altre informazioni
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