Programma dettagliato del corso di Elettrotecnica 2009/2010
Corso di Laurea in Ingegneria Informatica
Programma ELETTROTECNICA
PROGRAMMA A. A. 2009/2010
1. MODELLAMENTO DI UNA STRUTTURA ELETTRICA. Modelli semplificati di una struttura elettrica: circuiti a costanti concentrate. Limiti di validità dell’ipotesi costanti concentrate. Il bipolo; potenza assorbita da un bipolo. Le leggi di Kirchhoff. Elementi a più terminali. Definizione di porta. Proprietà generali dei componenti e dei circuiti: linearità, permanenza, passività, causalità. Relazioni costitutive degli elementi bipolari lineari e permanenti: resistore, condensatore, induttore, generatore indipendente di tensione, generatore indipendente di corrente, corto circuito, circuito aperto. Generatori “reali” di tensione e corrente: caratteristica tensione-corrente, equivalenza, potenza erogata, rendimento. Connessione serie e parallelo di resistori, condensatori ed induttori. Partitore di tensione. Partitore di corrente. Incongruenze associate agli elementi ideali. Reti due porte. Relazioni costitutive di elementi ideali due porte attivi: generatori controllati, nullore. Relazioni costitutive di elementi ideali due porte passivi: trasformatore ideale, induttori mutuamente accoppiati.
2. TECNICHE DI ANALISI DI CIRCUITI SENZA MEMORIA CON ECCITAZIONI COSTANTI NEL TEMPO. Grafo di un circuito; definizioni di ramo, nodo, maglia, taglio, albero e co-albero. Definizione di maglia fondamentale e taglio fondamentale. Insieme di tensioni indipendenti ed insieme di correnti indipendenti. Equilibri di correnti e tensioni ai tagli ed alle maglie fondamentali. Proprietà topologica fondamentale dei circuiti a costanti concentrate: ortogonalità dei vettori tensione e corrente. Principio di conservazione della potenza. Teorema di Tellegen. Analisi su base nodi di circuiti contenenti solo resistori e generatori indipendenti di corrente costanti nel tempo. Estensione del metodo di analisi su base nodi al caso in cui siano presenti anche generatori indipendenti di tensione, generatori controllati, nullori, trasformatori ideali. Analisi su base maglie di circuiti contenenti solo resistori e generatori indipendenti di tensione costanti nel tempo. Correnti fittizie di maglia e loro uso nell'analisi. Estensione del metodo di analisi su base maglie al caso in cui siano presenti anche generatori indipendenti di corrente, generatori controllati, nullori, trasformatori ideali. Teorema di sostituzione, Teorema di Thévenin e teorema di Norton.
3. TECNICHE DI ANALISI DI CIRCUITI CON MEMORIA: ANALISI IN REGIME PERMANENTE. Analisi nel dominio del tempo: esempi di circuiti del primo ordine. Regime permanente sinusoidale. Fasori e loro proprietà. Formulazione delle equazione dei circuiti tramite fasori: leggi di Kirchhoff; equazioni di definizione. Circuito fittizio nel dominio dei fasori. Analisi con il metodo dei fasori. Condizioni per l'applicabilità del metodo dei fasori. Impedenza e ammettenza. Legame tensione-corrente. Metodo grafico dei fasori. Potenza ed energia in regime permanente sinusoidale: espressione della potenza istantanea, potenza attiva, potenza complessa e potenza reattiva; conservazione della potenza complessa; espressioni esplicite della potenza attiva e reattiva assorbite dai componenti di un circuito, bilancio energetico. Rifasamento di un circuito. Massimo trasferimento di potenza attiva. Analisi in regime permanente in presenza di eccitazioni sinusoidali di pulsazione diversa; potenza attiva in presenza di eccitazioni sinusoidali di pulsazione diversa. Sistemi trifase. Rappresentazione grafica di un circuito trifase. Circuiti trifase simmetrici ed equilibrati. Potenza attiva e reattiva nei sistemi trifase simmetrici ed equilibrati. Potenza istantanea transitante in un sistema trifase simmetrico ed equilibrato. Sistemi trifase non simmetrici e non equilibrati. Potenza complessa nei sistemi trifase non simmetrici e non equilibrati.
4. TECNICHE DI ANALISI DI CIRCUITI CON MEMORIA: TRASFORMATA DI LAPLACE. Trasformata e antitrasformata di Laplace. Andamenti tipici delle grandezze impresse nei circuiti con memoria: gradino unitario, impulso unitario, funzioni sinusoidali. Proprietà fondamentali della trasformata e della antitrasformata di Laplace. Trasformate delle funzioni più comuni, antitrasformazione di funzioni razionali tramite sviluppo in frazioni parziali. Soluzione di equazioni differenziali lineari a coefficienti costanti con la trasformata di Laplace. Trasformazione delle relazioni costitutive dei componenti nel dominio di Laplace. Circuiti equivalenti nel dominio di Laplace di elementi con memoria: condensatore, induttore, induttori mutuamente accoppiati. Trasformazione delle leggi di Kirchhoff nel dominio di Laplace. Circuito fittizio. Metodo di Laplace per l’analisi di circuiti con memoria. Legame tra il metodo dei fasori e il metodo della trasformata di Laplace.
5. FUNZIONI DI RETE. Definizione di funzione di rete. Risposta di un circuito in presenza di più di una eccitazione. Classificazione delle funzioni di rete. Risposta impulsiva: legame ingresso-uscita nel tempo, convoluzione. Proprietà delle funzioni di rete: proprietà derivanti dal carattere "costanti concentrate" e proprietà derivanti dalla stabilità. Suddivisione della risposta in parti significative.
6. CARATTERIZZAZIONE ESTERNA DEI CIRCUITI. Trasferimento di potenza attiva nei bipoli: teorema del massimo trasferimento di potenza attiva. Rappresentazione generale di una rete due porte. Rappresentazioni comuni di reti 2-porte: matrice impedenze a vuoto Z, matrice ammettenze di cortocircuito Y. Significato dei parametri e loro calcolo. Analisi di circuiti contenenti reti due porte.
Materiale didattico
- G. Martinelli e M. Salerno, “Fondamenti di Elettrotecnica”, Seconda Edizione, Vol. I-II, Ed. Siderea.
- M. Panella e A. Rizzi, “Esercizi di Elettrotecnica”, Ed. Esculapio.
- F. Piazza, “Esercizi di elettrotecnica”, Ed. Ingegneria 2000.
- R. Perfetti, "Circuiti Elettrici", Ed. Zanichelli.
Programma ELETTROTECNICA
PROGRAMMA A. A. 2009/2010
1. MODELLAMENTO DI UNA STRUTTURA ELETTRICA. Modelli semplificati di una struttura elettrica: circuiti a costanti concentrate. Limiti di validità dell’ipotesi costanti concentrate. Il bipolo; potenza assorbita da un bipolo. Le leggi di Kirchhoff. Elementi a più terminali. Definizione di porta. Proprietà generali dei componenti e dei circuiti: linearità, permanenza, passività, causalità. Relazioni costitutive degli elementi bipolari lineari e permanenti: resistore, condensatore, induttore, generatore indipendente di tensione, generatore indipendente di corrente, corto circuito, circuito aperto. Generatori “reali” di tensione e corrente: caratteristica tensione-corrente, equivalenza, potenza erogata, rendimento. Connessione serie e parallelo di resistori, condensatori ed induttori. Partitore di tensione. Partitore di corrente. Incongruenze associate agli elementi ideali. Reti due porte. Relazioni costitutive di elementi ideali due porte attivi: generatori controllati, nullore. Relazioni costitutive di elementi ideali due porte passivi: trasformatore ideale, induttori mutuamente accoppiati.
2. TECNICHE DI ANALISI DI CIRCUITI SENZA MEMORIA CON ECCITAZIONI COSTANTI NEL TEMPO. Grafo di un circuito; definizioni di ramo, nodo, maglia, taglio, albero e co-albero. Definizione di maglia fondamentale e taglio fondamentale. Insieme di tensioni indipendenti ed insieme di correnti indipendenti. Equilibri di correnti e tensioni ai tagli ed alle maglie fondamentali. Proprietà topologica fondamentale dei circuiti a costanti concentrate: ortogonalità dei vettori tensione e corrente. Principio di conservazione della potenza. Teorema di Tellegen. Analisi su base nodi di circuiti contenenti solo resistori e generatori indipendenti di corrente costanti nel tempo. Estensione del metodo di analisi su base nodi al caso in cui siano presenti anche generatori indipendenti di tensione, generatori controllati, nullori, trasformatori ideali. Analisi su base maglie di circuiti contenenti solo resistori e generatori indipendenti di tensione costanti nel tempo. Correnti fittizie di maglia e loro uso nell'analisi. Estensione del metodo di analisi su base maglie al caso in cui siano presenti anche generatori indipendenti di corrente, generatori controllati, nullori, trasformatori ideali. Teorema di sostituzione, Teorema di Thévenin e teorema di Norton.
3. TECNICHE DI ANALISI DI CIRCUITI CON MEMORIA: ANALISI IN REGIME PERMANENTE. Analisi nel dominio del tempo: esempi di circuiti del primo ordine. Regime permanente sinusoidale. Fasori e loro proprietà. Formulazione delle equazione dei circuiti tramite fasori: leggi di Kirchhoff; equazioni di definizione. Circuito fittizio nel dominio dei fasori. Analisi con il metodo dei fasori. Condizioni per l'applicabilità del metodo dei fasori. Impedenza e ammettenza. Legame tensione-corrente. Metodo grafico dei fasori. Potenza ed energia in regime permanente sinusoidale: espressione della potenza istantanea, potenza attiva, potenza complessa e potenza reattiva; conservazione della potenza complessa; espressioni esplicite della potenza attiva e reattiva assorbite dai componenti di un circuito, bilancio energetico. Rifasamento di un circuito. Massimo trasferimento di potenza attiva. Analisi in regime permanente in presenza di eccitazioni sinusoidali di pulsazione diversa; potenza attiva in presenza di eccitazioni sinusoidali di pulsazione diversa. Sistemi trifase. Rappresentazione grafica di un circuito trifase. Circuiti trifase simmetrici ed equilibrati. Potenza attiva e reattiva nei sistemi trifase simmetrici ed equilibrati. Potenza istantanea transitante in un sistema trifase simmetrico ed equilibrato. Sistemi trifase non simmetrici e non equilibrati. Potenza complessa nei sistemi trifase non simmetrici e non equilibrati.
4. TECNICHE DI ANALISI DI CIRCUITI CON MEMORIA: TRASFORMATA DI LAPLACE. Trasformata e antitrasformata di Laplace. Andamenti tipici delle grandezze impresse nei circuiti con memoria: gradino unitario, impulso unitario, funzioni sinusoidali. Proprietà fondamentali della trasformata e della antitrasformata di Laplace. Trasformate delle funzioni più comuni, antitrasformazione di funzioni razionali tramite sviluppo in frazioni parziali. Soluzione di equazioni differenziali lineari a coefficienti costanti con la trasformata di Laplace. Trasformazione delle relazioni costitutive dei componenti nel dominio di Laplace. Circuiti equivalenti nel dominio di Laplace di elementi con memoria: condensatore, induttore, induttori mutuamente accoppiati. Trasformazione delle leggi di Kirchhoff nel dominio di Laplace. Circuito fittizio. Metodo di Laplace per l’analisi di circuiti con memoria. Legame tra il metodo dei fasori e il metodo della trasformata di Laplace.
5. FUNZIONI DI RETE. Definizione di funzione di rete. Risposta di un circuito in presenza di più di una eccitazione. Classificazione delle funzioni di rete. Risposta impulsiva: legame ingresso-uscita nel tempo, convoluzione. Proprietà delle funzioni di rete: proprietà derivanti dal carattere "costanti concentrate" e proprietà derivanti dalla stabilità. Suddivisione della risposta in parti significative.
6. CARATTERIZZAZIONE ESTERNA DEI CIRCUITI. Trasferimento di potenza attiva nei bipoli: teorema del massimo trasferimento di potenza attiva. Rappresentazione generale di una rete due porte. Rappresentazioni comuni di reti 2-porte: matrice impedenze a vuoto Z, matrice ammettenze di cortocircuito Y. Significato dei parametri e loro calcolo. Analisi di circuiti contenenti reti due porte.
Materiale didattico
- G. Martinelli e M. Salerno, “Fondamenti di Elettrotecnica”, Seconda Edizione, Vol. I-II, Ed. Siderea.
- M. Panella e A. Rizzi, “Esercizi di Elettrotecnica”, Ed. Esculapio.
- F. Piazza, “Esercizi di elettrotecnica”, Ed. Ingegneria 2000.
- R. Perfetti, "Circuiti Elettrici", Ed. Zanichelli.
Last modified: Tuesday, 25 May 2010, 5:14 PM