UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II
FACOLTÀ DI INGEGNERIA
CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA MECCANICA (J-Z)
Programma del corso di Elettrotecnica - A.A. 2007/2008
Prof. R. Albanese
OBIETTIVI FORMATIVI
Il corso di Elettrotecnica, rivolto agli studenti del II anno, intende fornire le nozioni basilari
riguardanti l’analisi dei circuiti lineari. Attenzione viene dedicata all’analisi dei circuiti
elettrici lineari, in regime stazionario, in regime sinusoidale e in transitorio. Vengono inoltre
introdotti elementi di impianti elettrici.
RICHIAMI DI FISICA
Sistemi ed Unità di misura, il Sistema Internazionale. Le cariche elementari. La legge di
Coulomb. La forza di Lorentz. Il campo elettrostatico. La tensione elettrica. Il potenziale
elettrostatico. La corrente elettrica. Il campo d’induzione magnetica. Coefficienti di auto e
mutua induzione. Campo magnetico nei materiali. Legge di Ampère. Legge di FaradayNeumann.
I BIPOLI
Il bipolo elettrico: definizione e proprietà. Caratteristica di un bipolo. Potenza e energia.
Convenzioni. Bipoli passivi e attivi. Bipoli dissipativi e bipoli conservativi. Bipoli adinamici
elementari: resistore; cortocircuito, circuito aperto. Generatori indipendenti, diodo ideale,
resistori non lineari.
RETI ELETTRICHE
Topologia delle reti elettriche. Connessioni elementari (serie e parallelo). Grafo di una rete. La
legge di Kirchhoff per le correnti (LKC). La legge di Kirchhoff per le tensioni (LKT).
Numero massimo di equazioni LKC indipendenti: equazioni ai nodi. Numero massimo di
equazioni LKT indipendenti: equazioni agli anelli. Il sistema completo. Teorema di Tellegen.
Teoremi di non amplificazione.
RETI ADINAMICHE LINEARI
Risoluzione di reti adinamiche lineari. Risoluzione nelle sole incognite correnti. Risoluzione
di reti che presentano lati di soli generatori ideali. Teorema di sovrapposizione degli effetti.
Equivalenza tra bipoli. Partitore di tensione e partitore di corrente. Trasformazioni stellatriangolo
e triangolo-stella. Il metodo dei potenziali nodali. Teorema di sostituzione. Teorema
di reciprocità. Teoremi del generatore equivalente: teorema di Thevenin (dim.); teorema di
Norton (dim.); casi particolari. Massimo trasferimento di potenza e adattamento (dim.).
Strumenti di misura: amperometro, voltmetro, wattmetro.
I DOPPI BIPOLI
Il doppio bipolo: definizione e proprietà. Doppio bipolo trasformatore ideale: proprietà.
RETI DINAMICHE LINEARI
Bipoli dinamici: il condensatore lineare; l’induttore lineare. Caratteristica differenziale e
caratteristica integrale. Potenza e energia. Variabili di stato: continuità (dim.). Carica e scarica
di un condensatore. Carica e scarica di un induttore. Soluzione di circuiti del primo ordine:
frequenza naturale, costante di tempo, termine transitorio, termine permanente. Soluzione di
circuiti del secondo ordine. Circuito RLC serie. Circuito RLC parallelo.
RETI IN REGIME SINUSOIDALE
Grandezze periodiche: periodo, valore massimo, valore medio, valore efficace. Grandezze
sinusoidali: ampiezza, pulsazione, frequenza, fase iniziale. Rappresentazione delle grandezze
sinusoidali isofrequenziali sul piano. Fasori, numeri complessi. Operatore di impedenza.
Bipoli elementari. Potenze in regime sinusoidale: potenza istantanea, potenza media o attiva,
potenza fluttuante. Angolo di potenza e fattore di potenza. Potenza complessa: conservazione.
Potenza apparente. Potenza reattiva. Rifasamento. Risonanza. Strumenti di misura in regime
sinusoidale.
RETI TRIFASE
Sistemi simmetrici. Carichi equilibrati. Potenze nei sistemi trifase. Misura della potenza nei
sistemi trifase. Teorema di Aron. Carichi squilibrati. Rifasamento nelle reti trifase.
IL TRASFORMATORE
Accoppiamento magnetico su ferro. Il trasformatore monofase: principio di funzionamento,
circuito equivalente, approssimazioni.
ELEMENTI DI IMPIANTI ELETTRICI
Il sistema elettrico per l’energia: generalità. Le linee elettriche. Sovratensioni e sovracorrenti.
Apparecchi di manovra e protezione: contattori, interruttori, sezionatori, fusibili, scaricatori, relè.
TESTI CONSIGLIATI
S. Falco, L. Verolino – Elementi di Elettrotecnica - Liguori
L. Verolino, Introduzione agli impianti elettrici, Liguori
S., L. De Menna, G. Miano, L. Verolino – Esercizi di elettrotecnica – vol. I, II, III – CUEN
S. Bobbio, Esercizi di Elettrotecnica, ed. CUEN, Napoli, 1995.
Sito web: www.elettrotecnica.unina.it
1. IL MODELLO CIRCUITALE
I circuiti elettrici; le grandezze elettriche fondamentali: la carica elettrica, l’intensità della corrente elettrica, la tensione
elettrica; il modello circuitale, bipoli, leggi di Kirchhoff; potenza ed energia elettrica; resistore, interruttore, generatori
indipendenti, generatori “reali”, condensatore, induttore, bipoli attivi, bipoli passivi, bipoli dissipativi e bipoli conservativi.
2. LE EQUAZIONI CIRCUITALI
Circuito resistivo semplice; punto di lavoro di due bipoli; circuiti dinamici lineari del primo ordine, regime stazionario e
sinusoidale; grafo di un circuito, albero, coalbero, maglia; equazioni di Kirchhoff indipendenti, il sistema di equazioni
fondamentali; potenziali di nodo e correnti di maglia; conservazione delle potenze elettriche.
3. CIRCUITI RESISTIVI
Bipolo equivalente, resistori in serie, resistori in parallelo; circuiti resistivi lineari, sovrapposizione degli effetti; generatore
equivalente di Thevénin-Norton.
4. ELEMENTI CIRCUITALI A PIÙ TERMINALI
Equivalenza stella-triangolo di resistori; doppi bipoli; potenza elettrica assorbita; trasformatore ideale; circuiti mutuamente
accoppiati, relazioni caratteristiche, accoppiamento perfetto.
5. CIRCUITI A REGIME
Circuiti in regime permanente; circuiti in regime stazionario; circuiti in regime sinusoidale, fasori, metodo simbolico; numeri
complessi; impedenza, circuiti di impedenze, proprietà dei circuiti di impedenze; metodo dei potenziali di nodo; potenza
complessa, potenza media, potenza reattiva e proprietà di conservazione; elementi circuitali in regime sinusoidale e
diagrammi fasoriali; bipoli di impedenze e risonanza; reti in regime periodico; risposta in frequenza di un circuito; cenni sui
sistemi trifase.
6. CIRCUITI DINAMICI LINEARI
Equazioni di stato di circuiti del primo ordine, equazioni di stato di circuiti del secondo ordine, circuito resistivo associato,
continuità delle grandezze di stato; soluzione di circuiti del primo ordine, evoluzione libera, evoluzione forzata, modi naturali
di evoluzione, frequenza naturale, costante di tempo, termine transitorio, termine permanente, circuito dissipativo, circuito
tempo-variante, circuito con forzamento impulsivo ed integrale di convoluzione; soluzione di circuiti del secondo ordine,
circuito RLC serie, circuito RLC parallelo, modi naturali aperiodici, modi naturali oscillanti, circuiti RC e circuiti RL del
secondo ordine. Cenni sull’analisi dei circuiti dinamici lineari con la trasformata di Laplace.
Sussidi didattici
Testi di riferimento :
M. de Magistris, G. Miano, Circuiti, ed SPRINGER, ISBN: 978-88-470-0537-2, settembre 2007.
G. Miano, Introduzione ai Circuiti, Napoli, settembre 2002, dispense disponibili in formato pdf sul sito web
www.elettrotecnica.unina.it e presso il centro fotocopie della sede di via Nuova Agnano.
Tutti gli argomenti svolti durante il corso sono trattati nelle dispense.
Sullo stesso sito è disponibile anche una raccolta di esercizi dello stesso tipo di quelli svolti durante le esercitazioni.
Testi di consultazione:
[1] G. MIANO, Lezioni di Elettrotecnica, ed. CUEN, 1998.
[2] L. DE MENNA, Elettrotecnica, ed. Pironti, Napoli, 1998.
[3] I.D. Mayergoyz, W. Lawson, Elementi di Teoria dei Circuiti, Utet, 2000.
[4] L.O. CHUA, C.A. DESOER, E.S. KUH, Circuiti Lineari e Non Lineari, Jackson, 1991.
Per ulteriori esercizi svolti:
[1] S. BOBBIO, L. DE MENNA, G. MIANO, L. VEROLINO,
Quaderno n 1: Circuiti in regime stazionario, ed. CUEN, Napoli, 1998.
Quaderno n 2: Circuiti in regime sinusoidale, ed. CUEN, Napoli, 1998.
Quaderno n 3: Circuiti in evoluzione dinamica: analisi nel dominio del tempo ed. CUEN, Napoli, 1998.
[2] S. BOBBIO, Esercizi di Elettrotecnica, ed. CUEN, Napoli, 1995.
Informazioni sul corso
Il programma del corso ed ulteriore materiale didattico sono disponibili, in formato elettronico (pdf), sul sito:
www.elettrotecnica.unina.it . Questo materiale è anche disponibile in formato cartaceo presso il centro fotocopie della sede di
via Nuova Agnano. Sul sito saranno comunque disponibili ulteriori informazioni sul corso, aggiornamenti del materiale
didattico, notizie utili.
Il Prof. Raffaele Albanese riceve il martedì e il giovedì dalle 14:30 alle 16:30 durante il periodo del corso e per appuntamento
nelle altre fasi dell'anno (tel. 081/7683243 ; e-mail: [email protected]) presso il Dip. di Ing. Elettrica, via Claudio
21.
Modalità d’esame
L’esame prevede una prova scritta ed una prova orale conclusiva. La prova scritta consiste nella soluzione di problemi ed
esercizi, e la valutazione è articolata in tre fasce, A, B, C, con la seguente tabella di corrispondenza in voti (espressi in
trentesimi)
A: 27-30 B: 24-26 C: 18-23.
È prevista un’ulteriore fascia di valutazione (D) per scritti non sufficienti e che tuttavia presentino un debito eventualmente
recuperabile in sede di prova orale. Per tale fascia, una volta recuperato il debito, la valutazione complessiva non potrà
comunque superare quella della fascia C.
Esempi di prove scritte (svolte) sono disponibili sul sito: www.elettrotecnica.unina.it .
La prova orale consiste nella discussione di un argomento del programma.
Le prenotazioni per la prova scritta e per la prova orale sono obbligatorie e si effettuano sul sito:
www.elettrotecnica.unina.it .
