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A.A. 2014-15 - PROGRAMMA DI ELETTROTECNICA (bozza) PER IL C.L. TRIENNALE IN:
INGEGNERIA dell’INFORMAZIONE (matr. Cifra finale 0-4)
PROF. ALVISE MASCHIO
“Fisica generale 2” è prerequisito: bisogna conoscerne gli argomenti più strettamente collegati al programma di
Elettrotecnica.
I testi di supporto per la preparazione dell’esame sono:
M. Guarnieri: “Elementi di Elettrotecnica circuitale”, Edizioni Progetto, 2014.
M. Bagatin, G. Chitarin, D. Desideri, F. Dughiero, F. Gnesotto, M. Guarnieri, A. Maschio: “Esercizi di Elettrotecnica
– Reti elettriche”, Società Editrice Esculapio, Bologna, 2013
Per ogni argomento sono indicati i corrispondenti riferimenti nel testo; gli argomenti svolti nei paragrafi scritti
con caratteri più piccoli (precisazioni, esempi, applicazioni, note a piè di pagina) non sono richiesti, fatte salve le
eccezioni precisate nel seguito. Integrazione con appunti dalle lezioni
ARGOMENTI
Introduzione alle reti elettriche
Corrente elettrica, corrente di un tubo di flusso. Amperometro. Tensione
elettrica, tensione di un tratto di tubo di flusso. Voltmetro. Riferimenti.
Bipoli ed n-poli, loro proprietà (correnti e tensioni).
Porta elettrica, m-bipoli, n-poli trattati come m-bipoli; potenza elettrica alla
porta, convenzioni degli utilizzatori e dei generatori. Wattmetro.
Reti elettriche: regimi di funzionamento; modello quasi - stazionario e suoi
limiti.
Tipologie di bipoli
Energetica dei bipoli.
Bipoli adinamici: caratteristica esterna, tensione a vuoto e corrente di
cortocircuito.
Bipoli ideali adinamici: resistore ideale passivo e attivo, casi limite;
generatore ideale di tensione e generatore ideale di corrente, casi limite;
interruttore ideale; diodo ideale.
Bipoli non ideali, componenti reali.
Principio di equivalenza elettrica.
Topologie elementari: serie di bipoli generici; serie R+R, R+E, E+E; parallelo di
bipoli generici; parallelo R+R, R+J, J+J.
Topologia
Topologie di reti di bipoli: grafo di una rete di bipoli, grafo di una rete di nbipoli; caratteristiche dei grafi e sottografi notevoli: maglia, anello, taglio,
nodo, albero, coalbero. Matrice di incidenza.
Reti con m-bipoli.
Equazioni topologiche: LKC e LKT in varie forme; sistemi di maglie
indipendenti, sistemi di maglie fondamentali, sistemi di anelli, potenziali ai
nodi; sistemi di insiemi di taglio indipendenti, sistemi di insiemi di taglio
fondamentali, sistemi di nodi, correnti cicliche di maglia e di anello.
Formulazione matriciale delle leggi di Kirchhoff.
Teorema di Tellegen.
Reti di bipoli in regime quasi - stazionario
Principio di dualità nelle reti elettriche.
Teoremi di non amplificazione delle tensioni (con dimostrazione) e delle
correnti.
Teorema di sostituzione.
A. Maschio - Programma di Elettrotecnica
RIFERIMENTI
Capitolo 1
tutto
Capitolo 2
tutto
Capitolo 3
tutto
Capitolo 4
tutto
Capitolo 5
tutto (§ 5.2.2 e § 5.2.3 solo
cenni)
Reti di resistori
Serie e parallelo; partitori; resistenza equivalente; cenno a poligoni e stelle.
Generatori affini
Rappresentazioni come GAT e GAC, equivalenze, casi limite.
Serie e parallelo di generatori affini; formule di Millmann elementari.
Modello elettrico - energetico dei generatori elettrici e funzionamento a
carico, potenze, rendimento.
Analisi delle reti lineari
Soluzioni nelle correnti, metodo delle correnti cicliche di maglia, metodo delle
correnti cicliche di anello; soluzioni nelle tensioni, metodo dei potenziali ai
nodi; metodi modificati delle correnti cicliche e dei potenziali ai nodi per reti
con lati anomali. Metodo di sovrapposizione degli effetti.
Teoremi delle reti lineari
Teorema di sovrapposizione degli effetti, funzioni di trasferimento
(definizioni); teorema di reciprocità (solo enunciato).
Teoremi dei generatori equivalenti, teorema di Thévenin, teorema di Norton.
Teorema del massimo trasferimento.
Doppi bipoli adinamici
Generalità. Doppi bipoli ideali inerti: 6 rappresentazioni, relazioni tra le
rappresentazioni; reciprocità, simmetria, passività.
Tipi di doppi bipoli di ordine zero: resistivo, trasformatore ideale, giratore
ideale, generatori pilotati.
Reti lineari adinamiche con doppi bipoli.
Bipoli dinamici
Grandezze elettriche di supporto: integrale di corrente e integrale di
tensione.
Bipolo condensatore ideale: definizioni, equazione caratteristica, energia.
Bipolo induttore ideale: definizioni, equazione caratteristica, energia.
Doppi bipoli dinamici
Doppio bipolo induttivo: parametri di induttanza, coefficiente di
accoppiamento, accoppiamento perfetto.
Sintesi del doppio bipolo induttivo ideale.
Introduzione al regime sinusoidale e al metodo simbolico
Grandezze sinusoidali e loro parametri.
Fasori, operazioni sulle sinusoidi e sui fasori.
Diagramma fasoriale ed operazioni in forma grafica.
Bipoli e doppi bipoli in regime sinusoidale
Potenza elettrica istantanea, attiva, reattiva, apparente e fattore di potenza.
Potenza complessa; passività in regime sinusoidale.
Strumenti di misura in regime sinusoidale.
Bipoli ideali in regime sinusoidale: generatori, resistore, induttore e
condensatore; impedenza, ammettenza e loro relazioni.
LKT e LKC simboliche; analogie tra rete simbolica e rete stazionaria lineare;
Serie e parallelo di bipoli passivi partitori di tensione e di corrente simbolici;
Sintesi serie e parallelo di bipoli passivi
Serie RLC risposta in frequenza e risonanza; parallelo RLC risposta in
frequenza e risonanza.
A. Maschio - Programma di Elettrotecnica
Capitolo 6
tutto (§ 6.4 e § 6.5 solo cenni)
Capitolo 7
tutto
Capitolo 8
tutto (§8.5 solo cenni)
(per i paragrafi § 8.2 e 8.3 vedi
anche materiale disponibile in
rete)
Capitolo 9
tutto (§ 9.3 senza
dimostrazione)
Capitolo 10
tutto, con le seguenti eccezioni:
§ 10.2.3 solo i concetti
principali
§ 10.3.5, 10.3.6
Capitolo 11
tutto
Capitolo 12
tutto (§12.2.4 e 12.3.4 solo
lettura)
Capitolo 13
tutto, tranne §13.1.2, 13.1.3,
13.1.4. §13.2, 13.3 e 13.4 solo
lettura
Capitolo 14
tutto
Capitolo 15
tutto, (§ 15.8 e 15.10 solo
lettura)
Componenti passivi reali effetti parassiti e modelli a diverse frequenze,
risonanze interne.
Doppio bipolo induttivo ideale: relazioni correnti - integrali di tensione;
matrici di induttanza; energia e vincoli sulle L e M; equazioni differenziali tra
tensioni e correnti.
Doppi bipoli induttivi reali, effetti dissipativi; trasformatori reali, schemi
equivalenti simbolici semplificati, impedenza a vuoto e in cortocircuito.
Reti in regime sinusoidale
Rete simbolica: linearità della rete simbolica; metodi di analisi e teoremi
Teoremi di non amplificazione, di Tellegen, di Boucherot e del massimo
trasferimento di potenza.
Reti in regime sinusoidale trifase
Terne di tensione. Reti trifase con neutro e senza neutro. Terne di correnti.
Rete monofase equivalente. Potenza scambiata nelle reti trifase. Inserzione
Aron. Cenno alla fornitura di energia elettrica, rifasamento del carico.
Reti in regime aperiodico
Analisi in regime variabile aperiodico: definizione di istante critico e variabili
di stato; equazioni di rete, equazioni differenziali ingresso uscita, integrali
particolare e dell’omogenea associata; risposta da stato zero e risposta da
ingresso nullo.
Integrale particolare con ingresso costante e con ingresso sinusoidale;
frequenza generalizzata.
Circuito RC: carica e scarica di un condensatore. Circuito GL: carica e scarica
di un induttore.
Circuito RC ed GL: transitorio in regime sinusoidale.
Circuito CL, RCL serie: analisi delle radici dell'omogenea.
A. Maschio - Programma di Elettrotecnica
Capitolo 16
tutto
Capitolo 17
tutto
Capitolo 18
Solo § 18.1. e 18.2.
Capitolo 19
tutto