Elettrotecnica

Corso di Laurea in Ingegneria Industriale
curriculum elettrico e curriculum meccanico
Elettrotecnica
Anno accademico 2014-2015
Prof. Fabio Villone
Ing. Stefano Mastrostefano
Obiettivi formativi
Dalla documentazione ufficiale:
Il corso si propone di introdurre i fondamenti della teoria dei
circuiti e dell'elettromagnetismo stazionario e quasi-stazionario.
L’obiettivo formativo è quello di fornire agli allievi metodi e
strumenti per analizzare sistemi elettrici ed elettromagnetici
semplici, ma di interesse per le applicazioni in ambito industriale.
L'allievo sarà in grado di utilizzare i principali strumenti (anche
informatici) per l'analisi dei circuiti elettrici, con particolare
riferimento alle tecniche di riduzione di complessità basate sui
principi di equivalenza. L'allievo acquisirà inoltre la conoscenza del
significato dei parametri globali descrittivi di sistemi
elettromagnetici stazionari e quasi-stazionari di interesse
applicativo (concetti di induttanza, capacità, etc..) e sarà in grado di
estrarre tali parametri per configurazioni semplici ma di interesse
applicativo.
Obiettivi formativi
• Il corso vi farà conoscere il mondo dell’ingegneria
elettrica: i metodi di base, gli strumenti principali,
un cenno alle applicazioni di oggi e di domani, una
consapevolezza degli ordini di grandezza
• Il corso (e quindi l’esame) è identico per il
curriculum elettrico e meccanico  valenza di
orientamento in itinere
• Molti degli spunti saranno sviluppati nei corsi
successivi del curriculum elettrico
• Organizzeremo dei seminari (extra corso) su
argomenti specifici dell’ingegneria elettrica di
grande impatto economico e sociale (energia,
mobilità, elettronica, etc.)
L’energia elettrica muove il mondo…
…di oggi e di domani!
Fonti rinnovabili (solare, eolico)
Risparmio energetico
Superconduttori
Auto elettriche e ibride
Elettronica di potenza
Nanoelettronica
Automazione
Inquinamento elettromagnetico
Testi consigliati
•
•
•
Riferimenti principali:
–
–
–
M. de Magistris, G. Miano, “Circuiti”, Springer, Milano, 2007
G. Fabricatore, “Elettrotecnica e applicazioni”, Liguori, Napoli 1994
Dispense on-line
–
–
L. O. Chua, C. A. Desoer, E. S. Kuh, “Circuiti lineari e non lineari”, Jackson, 1991
S. Bobbio, E. Gatti, “Elettromagnetismo. Ottica”, Bollati-Boringhieri, 1991.
–
–
R.C. Dorf, J.A. Svoboda, “Circuiti Elettrici”, Apogeo, Milano, 2001
C. K. Alexander, M.N.O. Sadiku, Circuiti elettrici, McGraw-Hill
Approfondimenti
Ulteriori esercizi
• Non c’è un testo di riferimento unico
• Non fidatevi esclusivamente degli appunti!
(PowerPoint sarà usato poco rispetto al gesso)
• Esercitatevi a casa (a lezione mostriamo le tipologie
di esercizio; a casa dovete fare pratica)
• Usate i testi per approfondimenti personali
facoltativi che saranno opportunamente segnalati
Testi consigliati
• Non esitate a fare domande a lezione!
• «L’università fisica continuerà a esistere. Il “campus” non
diventerà virtuale. Ma l’insegnamento fatto di lezioni
nelle quali il professore parla come un conferenziere è
finito. Quelle cose gli studenti le assorbiranno, sempre più,
dalle “lecture” disponibili su Internet. Quel tempo va
dedicato all’interazione personale tra studenti e docenti:
è questa la parte vitale del processo di apprendimento.
È quello che cerchiamo di fare a Stanford: siamo nel cuore
della rivoluzione tecnologica, moltiplichiamo i corsi
orientati all’esperienza nei quali gli studenti sono stimolati
a trovare soluzioni e devono affrontare sfide creative»
(John Hennessy, Presidente della Stanford University,
intervista a “Il Corriere della Sera”, 21 settembre 2014)
Altre informazioni
• 9 CFU: “didattica frontale” 70 h (teoria 40 h,
esercitazione 30 h); “tutorato” 10 h
• Propedeuticità obbligatoria: Analisi I
• Fortemente consigliate: Analisi II, Fisica
• Corsi utili in parallelo: Analisi III
• Orario di ricevimento: prima o dopo le lezioni, previo
appuntamento (ulteriori indicazioni sul sito)
• L’esame è orale, con prova scritta di ammissione
– Sufficienza (A: ottimo, B: buono, C: sufficiente), Borderline
(D: ammissione “sub condicione”), Insufficienza (E: da ripetere)
– Correlazione solo statistica tra valutazione dello scritto e
votazione dell’esame
– Esame orale di norma entro una settimana dalla prova scritta
(in caso di esigenze particolari, lo stesso giorno)
– La prova scritta “non si conserva” (non esiste da sola)
… domande? Altrimenti iniziamo!
• Carica elettrica: concetto dato per noto
• Campo elettrico  tensione
–
–
–
–
Definizioni ed unità di misura
Campo conservativo
Tensione e differenza di potenziale
Riferimenti
–
–
–
–
Definizioni ed unità di misura
Conduttori filiformi (mostrare esempi)
Tubo di flusso
Riferimenti
• Densità di corrente  corrente
Conduttori filiformi
• “Sottili”
• Eventualmente
raggruppati e/o
intrecciati
• Avvolti da un
“isolante”
Circuiti elettrici
• Dispositivi e circuiti “fisici” (mostrare
esempi)
• Schematizzazione: bipoli e reti
• Noi vogliamo risolvere le reti
Dispositivi “fisici”
Circuiti “fisici”
Un circuito elementare
La rete corrispondente
v4
A
B
4
• n nodi (n=4)
i4
i1
•  lati (=5)
i3
v5
v1
1
5
i2
C
v3
3
i5
2
v2
D
• Risolvere la rete:
trovare tensioni e
correnti (2 )
Legge di Kirchhoff alle Correnti
A
B
4
i4
i1
i3
i5
1
5
i2
C
2
3
D
Legge di Kirchhoff alle Correnti
A
B
4
i4
i1
i3
i5
1
5
i2
C
2
3
D
Matrice di incidenza
A
B
4
5
1
3
2
C
D
 1 0 0  1  1
0 0 1 1 0


 1 1 0 0 0 


 0 1 1 0 1 
Legge di Kirchhoff alle Tensioni
v4
A
B
4
i4
i1
i3
v5
v1
1
i2
C
v3
3
5
i5
2
v2
D
Legge di Kirchhoff alle Tensioni
v4
A
B
4
i4
i1
i3
v5
v1
1
i2
C
v3
3
5
i5
2
v2
D
Matrice di incidenza maglia-lato

4
A
B

5
1
3

2
C
D
 1  1 0 0  1
 0 0 1 1 1 


 1 1  1 1 0 
Albero e coalbero
A
B
4
• Albero: lati 1,4,5
(n-1)
5
1
3
• Coalbero: lati 2,3
(- (n-1) )
• Scelta non univoca
2
C
D
Tensioni e potenziali
v4
A
B
4
i4
i1
i3
v5
v1
1
i2
C
v3
3
5
1
0

0

 1
 1
0
1
0
1
1
0
1
0
0
0
0
 1
 1

0
1 
i5
2
v2
D
Matrice di incidenza
 1 0 0  1  1
0 0 1 1 0


 1 1 0 0 0 


 0 1 1 0 1 