Obiettivi formativi
L'insegnamento di Principi e Applicazioni dell'Ingegneria Elettrica ha l'obiettivo di fornire le conoscenze e i metodi di base per l'analisi e la sintesi di circuiti elettrici lineari in regime continuo, alternato e in transitorio. Buona parte dei contenuti risulterà propedeutica ai successivi corsi di Elettronica.
Per gli obiettivi relativi all’apprendimento della didattica delle scienze e tecnologie elettriche si rimanda all’Allegato B del D.M. 616.
Prerequisiti
Si presume che lo studente abbia confidenza con gli insegnamenti impartiti nel corso del primo anno di studi (Analisi matematica, Geometria analitica, Fisica).
Contenuti dell'insegnamento
Analisi e sintesi dei circuiti elettrici lineari in corrente continua, in corrente alternata, e in transitorio. Analisi energetica. Analisi nel dominio della frequenza.
L’insegnamento è conforme al D.M. 616 del 10 agosto 2017.
Programma esteso
1) Campo elettrodinamico stazionario (6 ore).
Tensione e corrente elettrica. Bipoli elettrici in corrente continua: bipolo resistore, generatori indipendenti di tensione e di corrente, leggi di Ohm, comportamento energetico. Limiti di corrente e di tensione: grandezze nominali. Dimensionamento termico.
2) Analisi e sintesi dei circuiti elettrici in corrente continua (14 ore).
Collegamenti fra bipoli. Principi di Kirchhoff. Metodi delle maglie e dei nodi, trasformazioni stella/triangolo, sovrapposizione degli effetti, teorema di Millman. Teoremi di Thevenin e Norton. Strumenti di misura. Generatori pilotati.
3) Campo elettrico stazionario (5 ore).
Campo elettrico, capacità elettrica, condensatore, legge costitutiva del condensatore. Isolamento e rigidità dielettrica. Capacità parassite. Comportamento energetico. Carica e scarica.
4) Elettromagnetismo quasi stazionario (6 ore).
Campo magnetico, materiali diamagnetici, paramagnetici e ferromagnetici, cifra di perdita. Legge di Faraday-Lenz. Induttore, legge costitutiva, comportamento energetico. Circuiti magnetici. Carica e scarica dell'induttore. Induttanze parassite. Circuiti a parametri concentrati. Collegamenti fra componenti reattivi.
5) Transitori elettrici (7 ore).
Transitori elettrici del primo e del secondo ordine. Analisi nel dominio del tempo. Variabili di stato.
6) Analisi e sintesi dei circuiti in regime sinusoidale (12 ore).
Metodo simbolico (trasformata di Steinmetz). Potenza in regime sinusoidale, fattore di potenza, teorema di Boucherot. Rifasamento dei carichi industriali. Cenni sui sistemi trifase e sulla trasmissione dell'energia elettrica. Teorema del massimo trasferimento di potenza.
7) Analisi dei circuiti nel dominio della frequenza (12 ore)
Risposta in frequenza dei circuiti elettrici. Funzioni di trasferimento e diagrammi di Bode. Filtri. Risonanza e antirisonanza.
8) Doppi bipoli (5 ore).
Rappresentazione dei doppi bipoli mediante matrice delle impedenze, delle ammettenze, ibrida, e matrici di trasmissione. Collegamenti fra doppi bipoli.
9) Mutua induzione e trasformatori (5 ore).
Mutua induzione, trasformatori ideali e reali, leggi costitutive, applicazioni dei trasformatori, prove a vuoto e in corto circuito, autotrasformatori.
Bibliografia
C. K. Alexander, M. N. O. Sadiku, ”Circuiti elettrici”, 4a ed., McGraw-Hill.
A. Canova, G. Gruosso, M. Repetto, "Elettrotecnica-Esercizi svolti", Esculapio-Progetto Leonardo.
Johnson David W., Johnson Roger T., Holubec Edithe J., Apprendimento cooperativo in classe. Migliorare il clima emotivo e il rendimento, Erickson, Trento, 1996.
Jonassen David, Howland Jane, Marra Rose, Crismond David, Meaningful Learning with technology, Pearson Education, Upper Saddle River – New Jersey – Columbus – Ohio, 2008.
Metodi didattici
Lezioni frontali.
E' previsto lo svolgimento di esercizi in aula svolti sia dal docente sia da esercitatori.
Modalità verifica apprendimento
1. Esame scritto con 3-4 problemi e 1-2 domande di teoria. Durante la prova lo studente dovrà dimostrare di conoscere e saper applicare le tecniche di analisi e di sintesi dei circuiti elettrici in regime continuo, sinusoidale e in transitorio, analisi in frequenza e comportamento energetico.
2. Esame orale facoltativo per chi raggiunge la sufficienza allo scritto, obbligatorio per chi si attesta uno o due punti al di sotto della sufficienza. L'esame orale sostenuto con successo può alzare il voto dello scritto fino a 5/30. Una prestazione scarsa può invece abbassare il voto senza limiti di sorta.
Altre informazioni
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Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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