laboratorio misure elettriche

ISTITUTO TECNICO TECNOLOGICO STATALE “G. e M.
MONTANI”
Agraria agroalimentare e agroindustria, Chimica materiali e biotecnologie, Elettronica ed
Elettrotecnica, Informatica e Telecomunicazioni, Meccanica meccatronica ed energia, Trasporti e
Logistica
CONVITTO ANNESSO E AZIENDA AGRARIA
63900 FERMO - Via Montani n. 7 - Tel. 0734-622632
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Codice Istituto APTF010002
Codice Fiscale 00258760446
Programma di Elettrotecnica – Elettronica ed Automazione
Classe 3°CN (Conduzione del mezzo navale) Sez. A
Anno Scolastico 2014/2015
Insegnanti: Natalucci Giorgio - Scendoni Andrea
Ore settimanali: 3
CORRENTE CONTINUA
Generalità sull’atomo; classificazione dei materiali da un punto di vista elettrico. Concetto di
resistenza, conduttanza, resistività e conduttività. Multipli e sottomultipli delle grandezze elettriche.
Definizione di intensità di corrente, densità di corrente, forza elettromotrice e differenza di
potenziale. Elementi caratteristici di un circuito elettrico; resistori in serie , in parallelo, in serieparallelo, collegati a stella e a triangolo; legge di Ohm. Effetto Joule, energia e potenza, potenza
utile, perdite e rendimento. Potenze erogate e assorbite in circuiti alimentati in corrente continua.
Variazione della resistenza e resistività al variare della temperatura; seconda legge di Ohm.
Generatori di tensione e di corrente ideali e reali. Legge generale di Ohm. Partitori di tensione e di
corrente. Principi e teoremi utilizzati per la risoluzione delle reti elettriche in corrente continua:
Principio della sovrapposizione degli effetti, principi di Kirchhoff, teorema di Millmann, teorema di
Thevenin , teorema di Norton.
ELETTROSTATICA
Legge di Coulomb, campo elettrostatico, linee di forza, potenziale elettrostatico. Condensatori:
generalità, concetto di capacità; costante dielettrica, rigidità dielettrica; calcolo della capacità di un
condensatore ad armature piane e parallele. Energia elettrostatica accumulata da un condensatore
carico. Collegamento dei condensatori: condensatori in serie, in parallelo, in serie – parallelo:
calcolo della capacità equivalente. Collegamento a stella e collegamento a triangolo dei
condensatori: generalità e formule di conversione. Regola del partitore di tensione capacitivo;
regola del partitore di carica. Risoluzione di reti capacitive a regime costante mediante i principi di
Kirchhoff e il teorema di Thevenin. Fenomeni transitori nei circuiti capacitivi: transitorio di carica e
scarica di un condensatore; calcolo analitico e rappresentazione grafica della costante di tempo.
MAGNETISMO
Magneti e loro proprietà; analogie e differenze tra elettricità e magnetismo. La legge di Coulomb
per il magnetismo. Campo magnetico e grandezze relative. Permeabilità magnetica e vettore
induzione magnetica. Proprietà magnetiche delle sostanze: sostanze diamagnetiche,
paramagnetiche, ferromagnetiche. Campo magnetico generato da un solenoide rettilineo percorso
da corrente; campo magnetico generato da un solenoide toroidale. Forza magnetomotrice, flusso
magnetico, riluttanza e permeanza. Legge di Hopkinson, Risoluzione di semplici circuiti magnetici
utilizzandola legge di Hopkinson. Induttanza di un circuito magnetico.
CORRENTE ALTERNATA MONOFASE
Parametri caratteristici di una grandezza alternata sinusoidale. Rappresentazione di una
grandezza sinusoidale in forma trigonometrica o algebrica, complessa o simbolica, polare o
vettoriale. Corrispondenza tra le varie rappresentazioni. Elementi caratteristici dei circuiti alimentati
in corrente alternata monofase: resistenze, conduttanze, reattanze, suscettanze, impedenze,
ammettenze. Relazione tra corrente e tensione nelle reti alimentate in corrente alternata
monofase: corrente e tensione sinusoidali in un condensatore; corrente e tensione sinusoidali in un
induttore, corrente e tensione sinusoidali in un resistore; correnti e tensioni sinusoidali nei circuiti
composti. Risoluzione di reti elettriche in corrente alternata monofase utilizzando i principi di
Kirchhoff, i teoremi di Millmann, Thevenin, Norton. Potenze in gioco in corrente alternata
monofase: potenza attiva, reattiva, apparente, fattore di potenza, teorema di Boucherot. Utilizzo
del wattmetro per il calcolo delle potenze in un sistema monofase. Rifasamento: aspetti tecnici e
normativa, rifasamento con il metodo delle potenze, calcolo della potenza reattiva e della capacità
di rifasamento.
SISTEMI TRIFASE
Generalità sui sistemi trifase. Generazione e trasporto dell’energia elettrica dalla centrale alla
cabina cittadina. Sistemi trifase simmetrici ed equilibrati: terna delle tensioni stellate e concatenate.
Collegamento degli apparecchi utilizzatori trifase e monofase nei sistemi di distribuzione a tre e
quattro fili. Potenza dei carichi equilibrati o leggermente squilibrati: potenza attiva, reattiva,
apparente. Collegamento dei carichi a stella e a triangolo equilibrati: relazioni tra correnti e tensioni
in gioco, calcolo delle potenze impegnate su carichi equilibrati a stella e a triangolo. Utilizzo del
metodo delle potenze ( metodo di Boucherot ) per le linee trifase con carichi equilibrati.
Rifasamento di una linea trifase: calcolo delle correnti, tensioni e potenze in gioco prima e dopo il
rifasamento. Calcolo della capacità della batteria di rifasamento sia nella configurazione a stella
che a triangolo.
SISTEMI DI NUMERAZIONE – ALGEBRA DI BOOLE – CIRCUITI COMBINATORI
Sistema decimale e binario; conversione decimale – binario e binario – decimale. Operatori logici
fondamentali: AND,OR,NOT Operatori universali: NAND, NOR. Proprietà e teoremi dell’algebra
Booleana; mintermini e maxtermini, teorema di De Morgan. Sintesi con solo porte NAND e NOR.
Semplificazione di funzioni Booleane mediante le mappe di Karnaugh. Progetto di una rete
combinatoria: individuazione delle variabili, stesura della tabella della verità, traduzione della
tabella in funzioni Booleane, semplificazione delle funzioni, realizzazione del circuito logico.
LABORATORIO MISURE ELETTRICHE
Errori di misura: errori accidentali e sistematici. Propagazione degli errori. Valore misurato, valore
vero, errore strumentale massimo, portata, classe, errore assoluto e relativo percentuale
strumentale. Costante degli strumenti ad indice. Errore sistematico d’inserzione dei voltmetri, degli
amperometri e dei wattmetri. Generalità sugli strumenti digitali.
Esercitazione N° 1 – Verifica sperimentale della legge di Ohm.
Esercitazione N° 2 - Verifica sperimentale del funzionamento di un partitore di tensione.
Esercitazione N° 3 - Simulazione di reti elettriche in corrente continua utilizzando il pacchetto
applicativo “Multisim”
Esercitazione N° 4 - Valutazione dell’errore sistematico nella misura della potenza di una
resistenza incognita con il wattmetro.
Esercitazione N° 5 - Rilievo sperimentale del transitorio di carica e scarica di un condensatore
mediante voltmetro, amperometro e cronometro e rilievo grafico della
costante di tempo.
Esercitazione N° 6 - Studio teorico pratico di un circuito alimentato in corrente alternata monofase.
Calcolo dei parametri elettrici caratteristici e simulazione attraverso il
pacchetto applicativo “Multisim”
Fermo, 10/06/2015
Docenti
Prof. Natalucci Giorgio
Rapp. Studenti
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Prof. Scendoni Andrea