Elettrotecnica

Elettrotecnica (Sede di Mantova)

MATERIALE DEL CORSO

PROVE D'ESAME

Corso di laurea: Ingegneria Informatica, Ingegneria Meccatronica , Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio

Settore scientifico disciplinare: ING-IND/31

Docente: Maria Evelina Mognaschi

CFU: 9 (Ingegneria Meccatronica), 6 (Ingegneria Informatica e Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio)

Anno di corso: primo (Ingegneria Informatica), secondo (Ingegneria Meccatronica e Ingegneria per l'Ambiente e il Territorio)

Periodo didattico: primo semestre

Obiettivi formativi specifici

Conoscenza delle grandezze elettriche di interesse nello studio tecnico dei circuiti e delle corrispondenti unità di misura; conoscenza del comportamento dei bipoli lineari e delle loro proprietà energetiche; conoscenza delle leggi che governano i circuiti e capacità di applicarle numericamente; capacità di intuire e descrivere qualitativamente il funzionamento di circuiti semplici, in regime stazionario, a bassa e alta frequenza, alla risonanza, in transitorio.

Conoscenza dei campi elettrici e magnetici in regime stazionario e quasi stazionario e delle loro proprietà energetiche. Capacità di intuire e descrivere qualitativamente il comportamento del campo in semplici configurazioni. Conoscenza delle leggi che governano il campo e capacità di applicarle numericamente.

Prerequisiti

Conoscenze di base di strumenti matematici elementari quali sistemi di equazioni lineari, numeri complessi, derivate e integrali.

Programma del corso (da 1 a 3 comune a tutti i corsi di laurea serviti, da 4 a 8 solo per il Corso di Laurea in Ingegneria Meccatronica)

1. Circuiti in regime stazionario

Grandezze elettriche fondamentali e derivate. Sistemi elettrici a parametri distribuiti e concentrati. Bipolo. Regime stazionario. Bipoli elementari e classificazione. Legge di Ohm. Bipoli ideali comandati. Bilancio di potenza in un bipolo. Circuito elettrico. Nodi e maglie. Leggi di Kirchhoff. Analisi di circuiti lineari in regime stazionario. Teoremi dei circuiti elettrici. Analisi di semplici circuiti non lineari.

2. Circuiti in regime sinusoidale

Regime lentamente variabile. Condensatore lineare e perfetto. Induttore lineare e perfetto. Regime periodico alternato sinusoidale (PAS). Segnali e loro rappresentazione. Fasori. Bipoli elementari in regime PAS. Bipoli passivi lineari: impedenza e ammettenza. Potenza elettrica di bipolo lineare: potenza attiva, reattiva, apparente. Potenze dei bipoli elementari in regime PAS. Risposta in frequenza di bipolo passivo lineare. Bipolo risonante LC serie e parallelo. Bipolo risonante RLC serie e parallelo: frequenze di taglio, larghezza di banda. Doppi bipoli lineari e passivi. Parametri Z,Y,H,T.

3. Circuiti in regime perturbato

Analisi di un circuito lineare di ordine n. Frequenze caratteristiche, valori iniziali, transitorio e regime. Circuiti lineari del primo ordine. Circuiti lineari del secondo ordine.

4. Complementi di teoria dei circuiti

Sistemi trifasi: generalità, definizioni, proprietà fondamentali. Sistemi simmetrici ed equilibrati. Generatori e utilizzatori trifasi. Potenze nei sistemi trifasi e loro misura.

5. Dai circuiti ai campi

Parametri globali e grandezze specifiche. Equazioni di Maxwell dei campi stazionari. Rappresentazione dei campi stazionari. Materiali conduttori, dielettrici, magnetici. Vettori descrittivi e leggi costitutive. Richiami di calcolo vettoriale.

6. Campo stazionario nei mezzi dielettrici

Campo elettrico e densità di carica nei mezzi dielettrici. Teorema di Gauss. Legge di Coulomb. Leggi di continuità del campo elettrostatico. Dal campo elettrostatico al potenziale scalare. Calcolo della capacità equivalente di un sistema distribuito.

7. Campo stazionario nei mezzi magnetici

Campo magnetico e densità di flusso nei mezzi magnetici. Teorema di Ampère. Legge di Biot-Savart. Leggi di continuità del campo magnetostatico. Circuiti magnetici; legge di Hopkinson. Calcolo della induttanza equivalente di un sistema distribuito.

8. Campo elettromagnetico in bassa frequenza

Campi lentamente variabili. Induzione elettromagnetica. Correnti indotte nei conduttori massicci; effetto pelle. Mutuo induttore lineare e perfetto. Potenza ed energia di un mutuo induttore. Trasformatore ideale.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 56
Esercitazioni (ore/anno in aula): 25

Materiale didattico consigliato

M. Guarnieri, A. Stella: Principi e Applicazioni di Elettrotecnica. Edizioni Progetto, Padova.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame consiste in una prova scritta e in una prova orale. Per tutti gli studenti del corso la prova scritta verterà sulla risoluzione di circuiti; a complemento, gli studenti di Ingegneria Meccatronica dovranno risolvere un esercizio sulla parte del corso relativa ai campi elettrici e magnetici.