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 63833 MONTEGIORGIO - Via Giotto n. 5 - Tel. 0734-956122 www.istitutomontani.it mail: [email protected] pec: [email protected] 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 1) ____________________ 2) ____________________ Prof. Scendoni Andrea