Politecnico di Milano

Politecnico di Milano
Facoltà di Ingegneria dell’Informazione
Anno Accademico 2003/2004
Elettrotecnica A
Cod. 060023
7,5 Crediti
Proff. P. Alotto, V. Amoia, L. Codecasa, D. D’Amore, P. Maffezzoni
Allievi
Corsi di Laurea in Ingegneria Informatica.
Obiettivi
Il corso si propone di fornire agli studenti le nozioni fondamentali di teoria dei circuiti elettrici. Gli argomenti trattati
sono quelli classici (analisi elementare di circuiti lineari in regime stazionario, in regime alternato sinusoidale e in
transitorio) ma vengono proposti agli studenti in maniera innovativa, privilegiando gli aspetti applicativi, sfruttando
al massimo la sinergia con i laboratori ed acquisendo familiarità con gli strumenti di calcolo oggi indispensabili
all’analisi e alla progettazione di circuiti.
Distribuzione indicativa dell’attività didattica
Ore di lezione = 40, ore di esercitazione = 24, ore di laboratorio = 20
Programma delle lezioni e delle esercitazioni
1. Introduzione
1.1 Circuiti elettrici come modello di fenomeni fisici.
1.2 Il concetto di bipolo.
1.3 Le grandezze elettriche: tensione, corrente e potenza.
1.4 Unità di misura. Voltmetro e amperometro.
1.5 Grafi e leggi di Kirchhoff.
1.6 Potenza virtuale e effettiva: il teorema di Tellegen.
2. Bipoli adinamici e circuiti elementari
2.1 Bipoli notevoli: resistore, sorgenti (impressive) di tensione e di corrente, corto circuito e circuito aperto.
2.2 Modelli di Thévenin (serie) e di Norton (parallelo) dei bipoli adinamici e lineari generici.
2.3 Sorgenti non ideali.
2.4 Potenza elettrica nei bipoli adinamici.
2.5 Connessioni serie, parallelo e a scala di bipoli .
3. Doppi bipoli adinamici e circuiti elementari
3.1 Rappresentazioni dei doppi bipoli. Potenza in un doppio bipolo.
3.2 Le quattro sorgenti pilotate e circuiti elementari.
3.3 Trasformatore ideale, amplificatore operazionale ideale.
3.4 Trasformazioni stella–triangolo e triangolo-stella.
3.5 Connessioni di bipoli e doppi bipoli
4. Circuiti adinamici generici
4.1 Analisi di un circuito mediante le tensioni di nodo.
4.2 Principio di sovrapposizione.
4.3 Teoremi di Thévenin e Norton.
5. Componenti e circuiti dinamici elementari
5.1 Condensatore e induttore: energia, stato iniziale.
5.2 Gli induttori accoppiati: energia, stato iniziale e modelli.
5.3 Connessione in serie e in parallelo di condensatori e induttori.
5.4 Circuiti RC e RL del primo ordine con sorgenti costanti e a scalino.
5.5 Circuiti RC e RL con interruttori.
6. Circuiti in regime sinusoidale
6.1 Rappresentazione di sinusoidi mediante numeri complessi: i fasori.
6.2 Circuiti RC, RL del primo ordine con sorgenti sinusoidali nel dominio del tempo.
6.3 Le leggi di Kirchhoff nel dominio dei fasori.
6.4 Le relazioni costitutive nel dominio dei fasori.
6.5 Impedenza e ammettenza dei bipoli.
6.6 Analisi dei circuiti dinamici in regime sinusoidale.
6.7 Estensione di teoremi al regime sinusoidale.
6.8 Potenza attiva, reattiva e complessa in regime sinusoidale.
6.9 Teorema di Boucherot per le potenze.
6.10 Massimo trasferimento di potenza attiva.
6.11 Trasmissione dell’energia elettrica: rifasamento.
6.12 Funzioni di rete. Applicazioni ai risonatori RLC e ai filtri elementari RC e RL.
6.13 Principio di sovrapposizione per sorgenti con frequenze diverse.
Attività di laboratorio
L’attività di laboratorio ha lo scopo di rendere familiare allo studente l’utilizzo dei principali strumenti di un
laboratorio di Elettrotecnica mediante lo svolgimento di alcuni esperimenti.
Lo studente svolgerà esperimenti su circuiti di base, la cui teoria è stata preventivamente argomento di lezione.
Verranno utilizzati inoltre programmi di simulazione per l’analisi dei circuiti.
La familiarità con l’utilizzo della strumentazione e con i programmi di simulazione è propedeutica alle attività
sperimentali dei corsi successivi.
Bibliografia
James A. Svoboda, Richard C. Dorf: “Circuiti Elettrici”, Apogeo
Alexander, Sadiku: “Circuiti Elettrici”, McGraw-Hill
Roland E. Thomas, Albert J. Rosa: “The analysis and design of linear circuits”, 2 nd edition, Prentice Hall
Amedeo Premoli: “Appunti di Elettrotecnica”, copisteria Cazzamali, Edizione marzo 2004, circa 7 Euro
Chua, Desoer, Kuh: “Linear and Nonlinear Circuits”, McGraw-Hill (edizione in Inglese)
Chua, Desoer, Kuh: “Circuiti lineari e non lineari”, Gruppo Editoriale Jackson (edizione in Italiano)
Franz J. Monsser: “Laboratorio di circuiti elettrici con OrCAD Pspice”, Apogeo
Altro materiale didattico
Eventuali appunti e materiale distribuito dal docente.
Informazioni più dettagliate sul materiale didattico consigliato saranno date dai docenti di ciascuna sezione.
Prerequisiti
Concetti di derivate ed integrali di funzioni reali. Equazioni differenziali lineari elementari. Concetti di vettore,
matrice e di sistemi di equazioni algebriche. Numeri complessi. Concetto di potenza, lavoro, energia.
Modalità di svolgimento delle prove di verifica
La verifica dell’apprendimento viene effettuata mediante due prove in itinere (che si tengono nei due periodi di
sospensione delle lezioni), appelli d’esame (uno per ciascuna delle tre sessioni indicate nel calendario accademico),
valutazione del laboratorio ed un eventuale colloquio a discrezione del docente.
Lo studente può superare l’esame secondo due possibili percorsi di verifica:
Entrambe le prove in itinere valide, valutazione positiva del laboratorio, eventuale colloquio e
raggiungimento di un punteggio complessivo non inferiore a 18/30
Un appello d’esame valido, valutazione positiva del laboratorio, eventuale colloquio e raggiungimento di
un punteggio complessivo non inferiore a 18/30
Per quanto riguarda le due prove in itinere, alla prima prova si assegna un massimo di PS1 punti mentre alla
seconda un massimo di PS2 punti.
Per essere ritenute valide, anche se non sufficienti, le due prove devono essere valutate almeno PS1min e PS2min
punti rispettivamente.
Lo studente può sostenere la seconda prova solo se ha conseguito un risultato valido nella prima prova; in caso
contrario, lo studente dovrà sostenere uno degli appelli d’esame successivi.
La valutazione finale dell’esame è ottenuta considerando i punteggi delle prove in itinere o dell’appello d’esame, del
laboratorio e tenendo conto dell’eventuale colloquio.
Ulteriori dettagli sulle modalità e i valori dei punteggi delle prove saranno comunicate dai docenti di ciascuna
sezione.
Gli appelli d’esame saranno comunque in accordo con le regole della Facoltà, disponibli all’indirizzo web:
www.polimi.it/facolta/5_ing_mileo/altre_info.shtml
Indicazioni specifiche relative alle singole sezioni
Allievi INF con iniziale del cognome da A a Ciz
Docente
Prof. Paolo Maffezzoni
Dipartimento di Elettronica e Informazione
Tel.: 02 2399 3679
Email: [email protected]
Collaboratori
Ing. G. Vannozzi
Tel. 02-23997752
Email: [email protected]
Allievi INF con iniziale del cognome da Cj a Lez
Docente
Prof. Piergiorgio Alotto
Università di Genova, Dipartimento di Ingegneria Elettrica, Via Opera Pia 11a, 16145 Genova
Reperibile presso il DEI del Politecnico di Milano su appuntamento.
Tel. 010 3532170
Email [email protected]
Allievi INF con iniziale del cognome da Lf a Pnz
Docente
Prof. Vito Amoia
Dipartimento Elettronica e Informazione
Tel. 02 2399 3547 3549
Email [email protected]
Collaboratori
Ing. Cinzia Mambretti
Email: [email protected]
Ing. Alessandro Baretta
Ing. Domenico Cosentino
Allievi INF con iniziale del cognome da Po a Z
Docente
Prof. Dario D’Amore
Dipartimento Elettronica e Informazione
Tel.: 02 2399 3547
Email: [email protected]
Collaboratori
Ing. Lorenzo Codecasa
Dipartimento Elettronica e Informazione
Tel.: 02 2399 3534
Email: [email protected]
Ing. Dino Ghilardi
Email: [email protected]