016/97
A.A. 1997/98
UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI TRIESTE
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CORSO DI LAUREA
INGEGNERIA ELETTRICA
PROGRAMMA DEL CORSO DI
DOCENTE
ELETTROTECNICA
Giovanni GIADROSSI
Quadro generale dell’elettromagnetismo. Le equazioni di Maxwell ricavate con
metodo induttivo. Risultati sperimentali.
Concetti base di algebra vettoriale: prodotto scalare; prodotto vettoriale; tensore;
prodotto di tensori; prodotti multipli di vettori; gradiente; differenziale di una
funzione vettore; divergenza di un vettore; rotore di un vettore; operatore differenziale
nabla; Laplaciano. Teoremi integrali: teorema di Gauss; teorema di Stoks; Teorema di
Green. Operazioni vettoriali inverse. Campo irrotazionale contenente sorgenti. Campo
rotazionale senza sorgenti: potenziale vettore. Campo irrotazionale senza sorgenti.
Tensione di un vettore.
Forma integrale delle equazioni di Maxwell. Proprietà del mezzo. Comportamento
sulla superfici di separazione di mezzi con caratteristiche diverse. Conversione
dell’energia nel campo elettromagnetico. Vettore di Poynting.
Elettrostatica. Capacità tra due conduttori perfetti. Elettrostatica senza cariche nello
spazio. Metodi analitici di soluzione: metodo delle variabili separabili. Metodi
numerici di soluzione dell’equazione di Laplace: metodo delle differenze finite;
metodo degli elementi finiti. Elettrostatica con cariche distribuite nello spazio: metodi
delle differenze finite. Potenziale e campo elettrico di una carica puntiforme. Caso di
una distribuzione qualsiasi di cariche. Metodo delle immagini. Influenza elettrostatica
e schermi elettrici. Tensioni meccaniche nei dielettrici polarizzati. Forze meccaniche
sulle superfici di discontinuità.
Elettrodinamica stazionaria: legge di Ohm in forma integrale; legge di Ohm per un
tratto di circuito; potenza assorbita, effetto Joule; resistività. Circuiti elettrici. Bipoli;
bipoli reali e ideali; caratteristiche. Legge di Ohm generalizzata. Potenza. Reti
elettriche. Principi di Kirchhoff. Metodo generale per l’analisi delle reti. Metodi
sistematici di analisi delle reti. Metodo delle equazioni di nodo. Metodo delle
equazioni di maglia: grafo, albero, ponte. Tecniche di analisi di sistemi lineari.
Principio di sovrapposizione degli effetti. Teorema di Thevenin. Teorema di Norton.
Rete attiva; calcolo della potenza; rendimento; condizione di adattamento.
Tensioni e correnti variabili: gradino unitario, onda quadra; rampa e dente di sega;
impulso unitario. Grandezze periodiche: grandezze alternate; grandezze sinusoidali
valor medio, valore efficace, fattore di forma. Confronto tra due grandezze sinusoidali
isofrequenziali: sfasamento. Operazioni su grandezze sinusoidali. Operazioni col
metodo simbolico.
Elementi immagazzinatori d’energia. Condensatore: energia immagazzinata in un
condensatore; condensatore in regime sinusoidale; condensatore alimentato da
tensioni discontinue; circuito equivalente; condensatori in serie e in parallelo. Regime
continuo per bipoli capacitivi lineari: elastanza; collegamento in parallelo e serie;
trasformazioni stella-triangolo; metodo di Thevenin; applicazione del teorema delle
equazioni ai nodi.
Magnetostatica: permeanza e riluttanza; equazione di Laplace. Campo magnetico in
presenza di corrente. Campo magnetico in un cavo coassiale. Applicazione di
relazioni integrali. Potenziale vettore. Legge dell’azione elementare. Induzione
elettromagnetica: flusso concatenato; f.e.m. indotta in un conduttore in moto; forza
elettrica su una carica in moto; flusso concatenato con un circuito di N spire.
Induttanza. Espressioni dell’energia nel campo magnetico; energia magnetica; densità
di energia magnetica. Azioni elettrodinamiche. Forza elementare. Effetto Hall.
Momento magnetico di una spira. Forze sulle superfici di discontinuità.
Determinazione di L per alcuni campi particolari: conduttore rettilineo indefinito,
avvolgimenti solenoidali, avvolgimenti toroidali. Induttore: energia immagazzinata;
induttore in regime sinusoidale; induttore alimentato da corrente discontinua; circuito
equivalente; induttori in serie e in parallelo. Mutua induttanza. Convenzioni per il
segno di M. Trasformatore ideale.
Proprietà magnetiche della materia. Materiali ferromagnetici. Caratteristiche; isteresi.
Magneti permanenti. Analisi di circuiti magnetici lineari e non lineari.
Analogie. Schema circuitale meccanico. Metodi di analisi per sistemi lineari.
Notazioni operazionali. Funzione di trasferimento, impedenze generalizzate. Reti
elettriche in regime variabile: sistemi del primo ordine - procedimento generale di
soluzione -; evoluzione libera; risposta completa mediante integrazione diretta;
risposta al gradino unitario e all’impulso unitario; espressione generale della risposta
completa; analisi dei sistemi del II ordine; circuito RLC serie; circuito RLM.
Sistemi lineari con ingressi sinusoidali: tensione complessa; corrente complessa.
Impedenza. Ammettenza. Metodi di analisi delle reti in regime sinusoidale: legge di
Ohm; principi di Kirchhoff; metodi sistematici; circuiti RLC serie e parallelo; circuiti
RC e RL. Potenza in reti elettriche in regime sinusoidale: potenza istantanea; potenza
attiva; espressione alternativa della potenza istantanea; potenza reattiva; potenza
apparente; potenze nei bipoli elementari. Risonanza serie e parallelo. Circuiti
mutuamente accoppiati in regime sinusoidale: circuito equivalente accoppiato per
conduzione; accoppiamento perfetto; accoppiamento non perfetto. Potenza complessa.
Sistemi a tre conduttori: sistemi a triangolo simmetrici squilibrati; sistemi a triangolo
equilibrati; sistemi stella simmetrici squilibrati; sistemi a stella simmetrici equilibrati.
Potenze. Inserzione Aron.
Correnti indotte nei conduttori massicci. Rappresentazione simbolica delle grandezze
vettoriali sinusoidali. Distribuzione della corrente e dell’induzione in una lamina
piana. Perdita ad alta frequenza nelle lamiere.
Sistemi con esponenziali complessi d’ingresso: funzione di trasferimento.
Rappresentazione della funzione di trasferimento H(s): poli e zeri; valutazione grafica
di H(s); relazioni generali; diagrammi di | H(s) | e |H(s). Soluzione completa:
determinazione della risposta forzata; determinazione della risposta libera. Larghezza
di banda. Fattore di merito. Massima erogazione di potenza.
Reti a due porte (Quadripoli): reti reciproche; reti simmetriche. Matrice di
trasferimento; matrice di impedenze, ammettenze, ibrida inversa. Determinazione di
parametri di un quadripolo: circuiti equivalenti; impedenze caratteristiche.
Interconnessione di quadripoli: connessione in cascata; connessione in parallelo.
Amplificatore operazionale: sommatore; integratore e derivatore; sistemi del primo
ordine; resistenza d’ingresso; resistenza di uscita.
TESTI CONSIGLIATI
V. Daniele – A. Liberatore – R. Graglia – S. Manetti: “elettrotecnica”, Monduzzi,
Ed., Bologna, 1996
Appunti del corso.
