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A.A. 2002-03 - PROGRAMMA DI ELETTROTECNICA PER I C.L. TRIENNALI IN:
INGEGNERIA BIOMEDICA, ELETTRONICA ED INFORMATICA
PROF. ALVISE MASCHIO
“Fisica II” è prerequisito: bisogna conoscerne gli argomenti più strettamente collegati al programma di
Elettrotecnica.
Il testo di supporto per la preparazione dell’esame è:
M. Guarnieri, G. Malesani: “Elementi di Elettrotecnica - Reti elettriche”, Edizioni Progetto, 2001.
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.
ARGOMENTI
Introduzione alle reti elettriche
Corrente elettrica, corrente di un tubo di flusso. Tensione elettrica, tensione
di un tratto di tubo di flusso; riferimenti.
Reti elettriche: regimi di funzionamento; modello quasi-stazionario e suoi
limiti.
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.
Amperometro, voltmetro, wattmetro (ideali).
Energetica degli m-bipoli.
Tipologie di m-bipoli
Bipoli di ordine zero: caratteristica esterna, tensione a vuoto e corrente di
cortocircuito.
Bipoli ideali di ordine zero: resistore ideale passivo e attivo, casi limite;
generatore ideale di tensione e generatore ideale di corrente, casi limite;
diodo ideale.
Topologie elementari: serie di bipoli generici; serie R+R, R+E, E+E; parallelo di
bipoli generici; parallelo R+R, R+J, J+J.
Bipoli non ideali, componenti reali.
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.
Equazioni topologiche: LKC e LKT in varie forme; sistemi di maglie
indipendenti, sistemi di anelli, sistemi di maglie fondamentali, potenziali ai
nodi; sistemi di tagli indipendenti, sistemi di nodi, sistemi di taglio
fondamentali, correnti cicliche di maglia e di anello.
Teorema di Tellegen.
Reti di bipoli in regime quasi-stazionario
Principio di equivalenza elettrica.
Principio di dualità nelle reti elettriche.
Teoremi di non amplificazione delle tensioni e delle correnti.
Teorema di sostituzione.
A. Maschio - Programma di Elettrotecnica
RIFERIMENTI
Capitolo 1
tutto
Capitolo 2
tutto
Capitolo 3
tutto, con le seguenti eccezioni:
§ 3.1 solo i concetti principali
§ 3.4 e § 3.6 sono ripresi più
avanti
Capitolo 4
tutto, con le seguenti eccezioni:
§ 4.4 è ripreso più avanti
§ 4.5.1 e § 4.6.1 solo i concetti
principali
§ 4.9
Capitolo 3 e 4
§ 3.4, 3.6, 4.4
Capitolo 5
tutto, con la seguente
eccezione:
§ 5.3
Reti di resistori
Serie e parallelo; partitori; resistenza equivalente; cenno a poligoni e stelle.
Bipoli normali
Rappresentazioni come GNT e GNC, equivalenze, casi limite.
Serie e parallelo di bipoli normali; formule di Millmann elementari.
Modello elettrico-energetico dei generatori elettrici e funzionamento a
carico, potenze, rendimento.
Teorema del massimo trasferimento.
Analisi delle reti normali
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.
Teoremi delle reti normali
Teorema (metodo) di sovrapposizione degli effetti, funzioni di trasferimento
(definizioni); teorema di reciprocità (solo enunciato).
Teoremi dei generatori equivalenti, teorema di Thévenin, teorema di Norton.
Doppi bipoli di ordine zero
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.
Bipoli di ordine uno
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.
Introduzione al regime sinusoidale
Grandezze sinusoidali e loro parametri.
Fasori, operazioni sulle sinusoidi e sui fasori.
Diagramma fasoriale ed operazioni in forma grafica.
A. Maschio - Programma di Elettrotecnica
Capitolo 6
tutto, con la seguente
eccezione:
§ 6.4 solo cenni
Capitolo 7
tutto, con le seguenti eccezioni:
§ 7.1-I solo i concetti principali
§ 7.2.2 III
§ 7.2.3 e 7.2.4
Capitolo 8
tutto, con le seguenti eccezioni:
§ 8.2 e 8.3 (per questi due
paragrafi vedi appunti distribuiti
in aula), 8.5.3, 8.6, 8.7
Capitolo 9
tutto, con le seguenti eccezioni:
§ 9.3 senza dimostrazione
§ 9.5
Capitolo 10
tutto, con le seguenti eccezioni:
§ 10.1, 10.2.2 solo i concetti
principali, 10.2.4 non la
dimostrazione
§ 10.3.1 I), 10.3.5, 10.4, 10.5,
10.6
Capitolo 11
§ 11.1, 11.2, 11.3 soltanto, il
resto escluso
Capitolo 12
tutto, con le seguenti eccezioni:
§ 12.1.1 solo quanto pertinente
§ 12.1.3-I
§ 12.1.3-III solo quanto
pertinente
§ 12.1.5
§ 12.2.1 solo quanto pertinente
§ 12.2.3-I
§ 12.2.3-III solo quanto
pertinente
§ 12.2.5
Capitolo 14
tutto, con le seguenti eccezioni:
§ 14.2-III, 14.3.1 solo i
concetti principali
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 elementari 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 impedenze 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.
Componenti passivi reali effetti parassiti e modelli a diverse frequenze,
risonanze interne.
Reti in regime sinusoidale
Rete simbolica: normalità in campo complesso; metodi di analisi e
teoremi(richiami)
Teoremi di non amplificazione, di Tellegen, di Boucherot e del massimo
trasferimento di potenza. Cenno alle reti di distribuzione dell’energia
elettrica, rifasamento del carico.
Doppi bipoli di ordine uno
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 di potenza,
schemi equivalenti simbolici semplificati, impedenza a vuoto e in cortocircuito.
Reti trifase
Terne di tensione: tensioni concatenate e tensioni stellate, generatori di
tensione trifase, utenze trifase.
Terne di corrente: correnti di linea e correnti di fase.
Potenze nei sistemi trifase con e senza neutro. Misure di potenza, inserzione
Aron.
Vantaggi dei sistemi trifase, campo magnetico rotante
Reti in regime aperiodico
Analisi in regime variabile aperiodico: equazioni di rete, equazioni
differenziali ingresso uscita, integrali particolare e dell’omogenea; 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, GCL parallelo, analisi delle radici dell'omogenea.
A. Maschio - Programma di Elettrotecnica
Capitolo 15
tutto, con le seguenti eccezioni:
§ 15.2 solo i concetti principali
§ 15.6.4, 15.7.3 esclusi
§ 15.9 escluso tutto, tranne:
§ 15.9.1-II, IV, VII e § 15.9.3
Capitolo 16
tutto, con le seguenti eccezioni:
§ 16.3.1, 16.3.7, 16.3.5, 16.5
Capitolo 13
solamente § 13.1.1 I) e II),
13.1.3 (III senza
dimostrazione, V no), 13.1.4
(solo definizioni iniziali), 13.1.9.
Capitolo 17
tutto, con le seguenti eccezioni:
§ 17.6.2 I) II) e III), 17.7.5
Capitolo 12
§ 12.1.4 I) e II), 12.2.4 I) e II)
sono richiesti
Capitolo 22
tutto, con le seguenti eccezioni:
§ 22.2 solo i concetti principali
§ 22.3
§ 22.4.1 solo quanto pertinente
§ 22.4.2. 22.4.3, 22.6, 22.7
Integrazione con appunti dalle
lezioni
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