Docente

prof.  Fabrizio BELLINA

Crediti

12 CFU

Lingua

Italiano

Obiettivi formativi specifici

Il corso si propone di fornire i concetti, le grandezze e il metodo di approccio fisico alla base della dei fenomeni oscillatori e della propagazione per onde, oltre ad un approfondimento tematico. A tale scopo i concetti e le leggi esposte verranno applicati nella soluzione di semplici problemi e nell'effettuazione di varie esperienze pratiche di laboratorio.

Competenze acquisite

- Capacità d'analizzare qualitativamente e quantitativamente semplici circuiti elettrici in regime stazionario, periodico e variabile.
- Capacità di semplificare e di ricavare parametri globali equivalenti di reti a parametri concentrati.
- Acquisisce competenze di teoria dei circuiti propedeutiche per lo studio dei circuiti elettronici.
- Capacità di analizzare configurazioni fondamentali di campi elettrici e magnetici quasi stazionari e di ricavarne parametri equivalenti per modelli a rete elettrica.

Programma

Cariche elettriche e campo di corrente: Carica elettrica e densità di carica; densità ed intensità di corrente; equazione di continuità della carica  (3 ore).
Generalità sulle forze elettriche: forze elettriche specifiche e campo elettrico; lavoro elettrico, tensione; potenziale scalare, superfici equipotenziali; lavoro elettrico e potenza specifica (4 ore).
Effetti resistivi: leggi di Ohm e di Joule; resistenza elettrica;  conducibilità dei materiali; legge costitutiva;  resistenza dei tubi di flusso di forma generica (4 ore).
Generatori elettrici: comportamento a vuoto, forze elettromotrici impresse; comportamento a carico; bilanci di potenza; misure di tensione; tipi di generatori (3 ore)
Analisi delle reti in regime stazionario: dai campi ai circuiti; potenza e lavoro elettrico; amperometro, voltmetro e wattmetro; principi di Kirchhoff; bipoli affini; topologia delle reti di bipoli; metodi dei potenziali ai nodi e delle correnti di maglia; teoremi sulle reti di bipoli;  teoremi sulle reti di bipoli affini; doppi bipoli affini e passivi; sintesi dei doppi bipoli; generatori dipendenti (20 ore).
Campo elettro quasi statico: potenziale elettrostatico; esperienza di Faraday, induzione elettrica; corpi conduttori, principio di metallizzazione; leggi costitutive, polarizzazione; equazioni di Laplace e di Poisson; comportamento sulle superfici di discontinuità;  condensatore, capacità parziali; energia elettrostatica e densità di energia (12 ore).
Campo magneto quasi statico e circuiti magnetici: leggi di Faraday-Neumann e di Lenz; induzione magnetica e potenziale vettore magnetico; vettore campo magnetico, legge di Ampere; densità di corrente di spostamento. Equazioni di Maxwell. Equazioni di Laplace e di Poisson. Comportamento sulle superfici di discontinuità. Magnetizzazione dei materiali, leggi costitutive, isteresi magnetica. Coefficienti di auto e mutua induzione. Auto e mutue inertanze. Lavoro di magnetizzazione.Potenziale scalare magnetico, riluttanza, permeanza, legge di Hopkinson. Nuclei ferromagnetici, leggi di Kirchhoff per i circuiti magnetici. Circuiti con magneti permanenti. Induttori con nuclei ferromagnetici (17 ore).
Comportamento circuitale dei condensatori e degli induttori: risposta ad ingressi notevoli; carica e scarica, costante di tempo;  condensatori ed induttori in serie e parallelo, circuiti equivalent (5 ore).
Generalità sulle grandezze periodiche e sinusoidale: grandezze periodiche; rappresentazione nel dominio del tempo, simbolica e fasoriale; operazioni con le grandezze sinusoidali e fasori (3 ore).
Analisi delle reti in regime sinusoidale: principi di Kirchhoff; impedenza ed ammettenza; sintesi serie e parallelo di impedenze ed ammettenze; potenza in regime sinusoidale; teoremi delle reti in regime sinusoidale; studio in frequenza di alcuni bipoli passivi, risonanza serie e parallelo; doppi bipoli induttivi in regime sinusoidale (19 ore).
Analisi delle reti trifasi: sistemi di grandezze trifasi a stella e triangolo; generatori e carichi equilibrati, grandezze di linea e di fase; potenze (2 ore).
Analisi delle reti in regime periodico non sinusoidale: serie di Fourier; bipoli in regime periodico non sinusoidale; potenze; generatori; analisi delle reti in regime periodico non sinusoidale (5 ore).
Analisi delle reti in regime variabile: generalità; condizioni iniziali; analisi mediante equazioni differenziali; risposta allo stato zero ed all'ingresso nullo; applicazione della trasformazione di Laplace (9 ore).
Esercitazioni (30 ore).

Bibliografia

- Appunti dalla lezioni
- M. Guarnieri: Elementi di elettrotecnica circuitale, Ed. Progetto, Padova, 2010
- E. Tonti, E. Nuzzo: Gradiente, rotore, divergenza, Ed. Pitagora, Bologna, 2007
- M. Guarnieri, G. Malesani: Elementi di Elettrotecnica: Reti Elettriche, Ed. Progetto, Padova, 1998
- F. Bellina, P. Bettini, A. Stella, F. Trevisan: Esercizi di elettrotecnica, Ed. Progetto, Padova, 2005
- M. Bagatin, G. Chitarin, D. Desideri, F. Dughiero et al.: Esercizi di Elettrotecnica - Reti Elettriche, Esculapio,  Bologna, 2004
- L.O. Chua, C.A. Desoer, E.S. Kuh: Circuiti lineari e non lineari, Ed. Jackson, Milano, 1991
- G. Biorci: Fondamenti di elettrotecnica. Circuiti (2), Ed. UTET, Torino, 1984
- Barozzi F., Gasparini F.: Fondamenti di Elettromagnetismo ed Elettrotecnica, Ed. UTET, Torino, 1989

Modalità d'esame

prova scritta e orale

Ulteriore materiale didattico o informazioni reperibili alla pagina