A.A. 2004-05 - PROGRAMMA DI ELETTROTECNICA PER IL C.L. TRIENNALE IN: INGEGNERIA INFORMATICA (matr. pari) PROF. ALVISE MASCHIO “Fisica II” è prerequisito: bisogna conoscerne gli argomenti più strettamente collegati al programma di Elettrotecnica. I testi di supporto per la preparazione dell’esame sono: M. Guarnieri, A. Stella: “Principi ed Applicazioni di Elettrotecnica – vol. I”, 3° ediz., Edizioni Progetto Padova, 2002. M. Bagatin, G. Chitarin, D. Desideri, F. Dughiero, F. Gnesotto, M. Guarnieri, A. Maschio: “Esercizi di Elettrotecnica – Reti elettriche”, Società Editrice Esculapio, Bologna, 2004 Per ogni argomento sono indicati i corrispondenti riferimenti nel testo. ARGOMENTI Introduzione alle reti elettriche Corrente elettrica, corrente di un tubo di flusso; riferimenti. Amperometro ideale. Tensione elettrica, tensione di un tratto di tubo di flusso; riferimenti. Voltmetro ideale. Fenomeni di conduzione e resistori, leggi di Ohm e Joule, tipi di resistori. RIFERIMENTI Capitolo 1 1.2, 1.3 Capitolo 2 2.4, 2.5 Capitolo 3 3.1, 3.4, 3.5 Generatori elettrici, bilanci di potenza nei generatori. Capitolo 4 4.1, 4.2, 4.3 Bipoli, doppi bipoli e potenza elettrica, resistore ideale, generatore ideale di Capitolo 5 tensione (GIT) e di corrente (GIC), generatore reale di tensione e di tutto corrente, caratteristica esterna, tensione a vuoto e corrente di cortocircuito. N-poli, m-bipoli, porta elettrica, doppi bipoli. Doppio bipolo * Materiale distribuito in aula resistivo: passività, reciprocità, simmetria.* Tipi di rappresentazione dei doppi bipoli. Trasformatore ideale, linee di trasmissione, generatori pilotati. Potenza scambiata ad una porta, convenzioni delle potenze, lavoro elettrico. Wattmetro ideale. Reti elettriche Topologie di reti di bipoli: grafo di una rete di bipoli, grafo di una rete di n- Capitolo 6 bipoli; caratteristiche dei grafi e sottografi notevoli: nodi, lati, maglia, anello, tutto insieme di taglio, albero, coalbero. Equazioni topologiche: LKC (legge di Kirchhoff delle correnti) e LKT (legge di Kirchhoff delle tensioni). Equazioni indipendenti nelle tensioni: sistemi di maglie fondamentali, sistemi di anelli. Equazioni indipendenti nelle correnti: sistemi di tagli fondamentali, sistemi di nodi. Teorema di Tellegen, conservazione delle potenze elettriche. A. Maschio - Programma di Elettrotecnica Reti in regime stazionario Serie e parallelo di bipoli generici, serie di un GIT e di un resistore Capitolo 7 (generatore normale di tensione – GNT), parallelo di un GIC e di un resistore 7.1, 7.2, 7.3 (generatore normale di corrente – GNC). Resistenza equivalente ad una porta elettrica, 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. Analisi delle reti lineari Teorema (metodo) di sovrapposizione degli effetti, funzioni di trasferimento (definizioni); 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.* Teorema di sostituzione. Teoremi di non amplificazione delle tensioni e delle correnti.* Teoremi dei generatori equivalenti, teorema di Thévenin, teorema di Norton. Formule di Millmann elementari. Rendimento ed adattamento del carico Bipoli di ordine uno Bipolo condensatore ideale: definizioni, equazione caratteristica, serie e parallelo, energia. Bipolo induttore ideale: definizioni, equazione caratteristica, serie e parallelo, energia. Doppio bipolo induttore: equazioni caratteristiche, energia, coefficiente di accoppiamento. 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 7 7.4, 7.5, 7.6 * Materiale distribuito in aula Capitolo 8 8.3, 8.4, 8.5.1 Capitolo 9 9.3, 9.4, 9.5.1, 9.5.2 (escluso 9.5.2-I) Capitolo 12 tutto Bipoli e reti in regime sinusoidale Bipoli e 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 ideali di tensione e di corrente, 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 Rete simbolica: metodi di analisi della rete simbolica: sovrapposizione degli effetti, correnti di anello, potenziali ai nodi; teoremi di sostituzione, di non amplificazione*, di Thévenin, di Norton, di Boucherot* e del massimo trasferimento di potenza*. Serie RLC risposta in frequenza e risonanza; parallelo RLC risposta in frequenza e risonanza. Mutui induttori in regime sinusoidale: trasformatore ideale 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. Cenno alle reti di distribuzione dell’energia elettrica, rifasamento del carico. Reti in regime aperiodico Analisi in regime variabile aperiodico: equazioni di rete, equazioni differenziali ingresso uscita, integrali particolare e dell’omogenea. Integrale particolare con ingresso nullo, 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: analisi delle radici dell'omogenea e transitorio in regime stazionario. A. Maschio - Programma di Elettrotecnica Capitolo 13 Tutto tranne: 13.11.3, 13.12, 13.13.3, 13.14 * Materiale distribuito in aula Capitolo 14 Tutto tranne 14.7 Capitolo 16 Tutto tranne 16.2.2, 16.2.3 Integrazione con appunti dalle lezioni