Modulo elettronica
Lezione 1
11 giugno 2009
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Parte 1
Cos’è l’elettronica
Brevissima storia
L’informazione
La misura dell’informazione
Brevissima storia (1)
• L’elettronica nasce e “cresce” nel corso del 1900
– Capacità di “manipolare” grandezze elettriche
• Amplificare, elaborare, trasmettere sotto forma di onde
elettromagnetiche, memorizzare
– Evoluzione continua di tecnologie e componenti
– Sistemi elettronici entrano nella storia
• Radio, televisione, radar, convertitori di potenza,
microprocessori, controllori di processo, fotografia,
cinematografia…
• Tomografia, risonanza magnetica nucleare, ecografia…
Brevissima storia (2)
• Da disciplina delle “correnti deboli” a motore della società
dell’informazione
– La rivoluzione digitale
• Possibilità di tradurre modelli matematici e algoritmi complessi in macchine
elettroniche reali
– L’elettronica evolve nel “settore dell’informazione”
• Automatica, bioingegneria, elettronica, informatica, telecomunicazioni
• La parola elettronica diventa meno generica e viene a specificare la
disciplina che si occupa della parte fisica (“hardware”) dei sistemi che
gestiscono e trasmettono informazione o che controllano potenza
Brevissima storia (3)
• Il rapporto con biologia e medicina
– La grande strumentazione diagnostica
• ECG, EEG, strumentazione per ematologia ed emodinamica, …
• CT, NMR, ecografia, medicina nucleare, termografia, …
– Le applicazioni a farmacologia e genetica
• Analisi e classificazione di sostanze biochimiche e nucleotidi
– Elettronica impiantabile
• Pacemaker, organi artificiali, …
– Le interfacce bioniche
• Impianti cocleari, impianti corticali, …
Obiettivo del corso
• Significato delle grandezze elettriche
fondamentali;
• Analisi di circuiti elettrici;
• Strumentazione per misura di correnti elettriche;
• Concetto di segnale analogico;
• Correnti elettriche nel corpo umano;
• Strumentazione per misura di grandezze
elettriche nel corpo umano;
• Norme di sicurezza e reti elettriche.
Lezione 1
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Elettricità e cariche elettriche
Potenziale elettrico
Capacità e dielettrici
La corrente elettrica e la resistenza
Forza elettromotrice
Analisi di circuiti elementari
Il circuito RC
Strumentazione per la misura di grandezze
elettriche
Elettricità e cariche elettriche
La carica elettrica (I)
La carica è una proprietà dei corpi, come la massa. Oggi sappiamo che sia la massa,
sia la carica dipendono dalla costituzione atomica della materia. I costituenti
dell'atomo sono infatti particelle dotate di una propria massa e di una propria
carica elettrica.
Nel Sistema Internazionale di misura la massa
è una grandezza fondamentale, ma la carica
elettrica non lo è. L'unità di misura di carica
(coulomb, C) è derivata da quella,
fondamentale, di corrente (ampere , A).
La corrente è costituita da cariche elettriche in movimento
all'interno di conduttori solidi, di soluzioni o, come in questo
caso, di un gas come l'aria. Nel caso del fulmine si
trasferisce, dalle nuvole alla terra e dalla terra alle nuvole,
una grande quantità di carica elettrica sotto forma di atomi
ionizzati positivamente e negativamente.
La carica elettrica (II)
• La materia è costituita
da atomi o molecole
aventi una propria
carica elettrica, che può
essere positiva o
negativa. In particolare
la carica elettrica:
– Si conserva;
– È quantizzata.
Legge di Coulomb
Il campo elettrico
Nella regione di spazio che circonda un oggetto carico, esiste un campo elettrico.
Quando un altro oggetto carico entra in questa regione subisce una forza elettrica.
Si definisce q0 una carica di prova positiva.
Il vettore campo elettrico E (generato da cariche diverse dalla carica di prova) è
definito come la forza elettrica che agisce sulla carica di prova:
E = F/q0
Il campo elettrico E si misura in N/C, ed ha direzione pari a quella della forza subita
dalla carica di prova.
In particolare si può affermare che in un dato punto dello spazio esiste un campo
elettrico se una carica di prova in quiete, posta in quella regione di spazio, è
sottoposta all’azione di una forza elettrica.
Proprietà del campo elettrico (I)
• Densità di carica di volume, ρ
• Densità di carica superficiale, σ
• Densità di carica lineare, λ
Proprietà del campo elettrico (II)
Campo elettrico UNIFORME (uniforme se costante nello spazio, stazionario se
costante nel tempo).
Le linee di campo sono parallele e di densità costante. Il verso delle linee di campo
parte dalla carica positiva, ed è direzionato verso la carica negativa.
Una carica elettrica q in un campo uniforme sarà sottoposta ad una
forza F uguale in ogni punto dello spazio. La forza avrà lo stesso verso
del campo se la carica q è positiva, verso opposto se q è negativa.
Proprietà del campo elettrico (III)
Campo elettrico RADIALE (linee di forza sono diposte a raggiera intorno alla carica
sorgente ed hanno direzione centrifuga se la sorgente Q è positiva, centripeta se Q
è negativa.).
La densità delle linee di forza è maggiore vicino alla carica sorgente: questo
significa che il campo elettrico è più intenso vicino alla carica.
Con la legge di Gauss è possibile calcolare quanto vale il campo elettrico generato
da una carica puntiforme in funzione della distanza dalla stessa.
E = k Q / d2
con k = 1 / 4 π ε0 = 9 109 Nm2/C2
Proprietà del campo elettrico (IV)
Un dipolo è formato da due cariche elettriche uguali e opposte poste ad una certa
distanza.
Il campo creato da un dipolo è la combinazione di due campi radiali in cui le linee
di campo si incurvano per incontrarsi.
Il campo è particolarmente intenso nello spazio tra le due cariche.
Isolanti e conduttori
• Materiali in cui le
cariche elettriche non
possono muoversi
liberamente:
– Plastiche
– Vetro
– Legno
• Materiali in cui le
cariche elettriche si
muovono liberamente:
SEMI-CONDUTTORI:
Materiali le cui proprietà elettriche
sono a metà strada tra gli isolanti
ed i conduttori. Il silicio ed il
germanio sono tra i più noti
semiconduttori. Questi materiali
vengono
utilizzati
per
la
fabbricazione
di
molte
apparecchiature
elettroniche,
variando le loro caratteristiche
elettriche con l’aggiunta di quantità
note ti alcuni tipi di atomi
– Metalli
Acqua???
Potenziale elettrico
Il potenziale elettrico
È una funzione scalare utilizzata per descrivere fenomeni elettrostatici
Per spostare una particella carica
all’interno di un campo elettrico è
necessario applicare a tale particella una
forza F. Si definisce la variazione di
energia potenziale del sistema come:
ΔU = F·ds
Il potenziale elettrico si misura in volt (V), dove 1 V = 1 J/C.
Da cui si deduce che il campo elettrico può anche essere
espresso come V/m.
Il potenziale elettrico è definito come
energia potenziale per unità di carica, e
vale in ogni punto di un campo elettrico
V = U/q0 = -integrale(E*ds)
N.B. Le linee di campo elettrico sono dirette nel verso del potenziale elettrico decrescente
Differenza di potenziale
La differenza di potenziale elettrico ΔV tra una coppia di punti A e B compresi nello
spazio in cui agisce un campo elettrico E, è definita come la variazione di energia
potenziale per la carica di prova q0 che attraversa tale spazio.
Per determinare la variazione di energia potenziale ΔU di una carica q che si sposta
tra due punti del campo, bisognerebbe calcolare il lavoro del campo eseguito
durante lo spostamento della carica da un punto iniziale A a quello finale B.
La relazione è quella conosciuta: LAB = - ΔU = U(A) - U(B).
U(A) = k Q q / dA
U(B) = k Q q / dB
dove k = 1 / 4 π ε0, Q è la carica sorgente, dA e dB sono le distanze
dei punti A e B dalla sorgente
L'energia elettrica U associata a due cariche Q e q poste a distanza d è
Differenza di potenziale in un campo
elettrico uniforme.
Definita d la distanza tra i punti A e B (misurata
parallelamente alle linee di campo), e con VB < VA:
ΔV = -Ed
Presa una carica di prova q0 che si muove dal punto A al
punto B, la variazione di energia potenziale è:
ΔU = q0ΔV = -q0Ed
Se q0 è una carica positiva, allora essa perde energia
potenziale elettrica quando si muove nella direzione del
campo elettrico (che significa che il campo elettrico compie
lavoro su una carica positiva quando la carica si muove in
direzione del campo). Mentre se q0 è negativa, allora la
variazione di energia potenziale è positiva, e la particella
guadagna energia potenziale elettrica quando si muove
nella direzione del campo.
Particella in moto in un campo
elettrico uniforme.
Poichè il campo è uniforme si ottiene:
Con s vettore spostamento tra A e B:
Dalla quale è possibile dedurre che tutti i punti posti su un piano perpendicolare ad
un campo elettrico uniforme sono allo stesso potenziale elettrico. In particolare tali
piani sono indicati con il nome di superfici equipotenziali.
Una superficie equipotenziale è costituita da una distribuzione continua di punti
che hanno lo stesso potenziale elettrico.
Differenza di potenziale in un campo
elettrico radiale.
Data una carica positiva puntiforme q isolata. Essa genera nello spazio un campo
elettrico E:
In tale campo la variazione di potenziale tra i punti A e B:
Di conseguenza il valore del potenziale V in un punto P dello spazio circostante ad
una carica positiva puntiforme vale:
Capacità e dielettrici
Condensatori e capacità
Un condensatore è un sistema formato da due conduttori (che possiedono cariche
di uguale valore e segno opposto); tali conduttori sono anche chiamati armature.
La presenza delle due cariche genera una
differenza di potenziale ΔV tra i due
conduttori. Tradizionalmente qusta
differenza di potenziale è nota come
tensione.
Che cosa è allora la capacità?
La capacità è una grandezza che indica
quale è appunto la capacità di questo
sistema di immagazzinare carica per un
certo valore di ΔV.
La capacità.
La capacità di un condensatore è il rapporto tra il valore assoluto della carica
presente su uno dei due conduttori ed il valore assoluto della differenza di
potenziale tra gli stessi.
In particolare la capacità è una costante di proporzionalità tra la carica e la
differenza di potenziale, e dipende dalla forma e dalla distanza a cui sono psti i due
conduttori.
L’unità di misura della capacità nel SI è il farad:
Calcolo della capacità (I)
Esempio. Calcolo della capacità di una sfera
Preso un conduttore sferico di raggio R e carica Q, e supposto il secondo
conduttore un’altra sfera di raggio infinito.
Che dimostra che la capacità di una sfera carica isolata è proporzionale al raggio
della sfera, ed indipendente sia dalla carica che dalla differenza di potenziale.
Calcolo della capacità (II)
Esempio. Calcolo della capacità di un condensatore piano
Supposte due lastre metalliche (una con carica +Q e l’altra con carica –Q) aventi
superficie A e poste a distanza d:
La geometria di questi conduttori influenza la
capacità di immagazzinamento della carica: quando
un condensatore è caricato, gli elettroni si spostano
dall’armatura con carica positiva su quella a carica
negativa. Se le armature hanno superficie molto
grande, le cariche possono distribuirsi su superficie
grande:
Fissata una certa differenza di potenziale, la
quantità di carica che può essere immagazzinata su
un’armatura cresce al crescere della superficie
dell’armatura stessa. Pertanto la capacità risulta
proporzionale alla superficie A.
Calcolo della capacità (II)
Esempio. Calcolo della capacità di un condensatore piano
Supposte due lastre metalliche (una con carica +Q e l’altra con carica –Q) aventi
superficie A e poste a distanza d:
Inoltre, definita la differenza di potenziale in un
campo elettrico uniforme ΔV=Ed.
Se tale differenza di potenziale è mantenuta
constante è ovvio pensare che riducendo la distanza
d, il campo elettrico E deve conseguentemente
aumentare.
Fissata una certa differenza di potenziale, la
quantità di carica che può essere immagazzinata su
un’armatura cresce al diminuire della distanza tra le
due armature. Pertanto la capacità risulta
inversamente proporzionale alla distanza d.
Calcolo della capacità (II)
Esempio. Calcolo della capacità di un condensatore piano
Supposte due lastre metalliche (una con carica +Q e l’altra con carica –Q) aventi
superficie A e poste a distanza d:
Detta σ la densità di carica superficiale (σ = Q/A),
con le armature tra loro molto vicine, il campo
elettrico risulta:
Poichè il campo elettrico è uniforme, ΔV = Ed, quindi:
Calcolo della capacità (II)
Esempio. Calcolo della capacità di un condensatore piano
Supposte due lastre metalliche (una con carica +Q e l’altra con carica –Q) aventi
superficie A e poste a distanza d:
Si ricava infine:
Capacità di un condensatore piano è proporzionale all’area delle
armature e inversamente proporzionale alla loro distanza
Condensatori con dielettrici.
Per aumentare la capacità di un condensatore, lo spazio tra le due armature è
riempito con materiale dielettrico (materiale non conduttore). La capacità del
condensatore aumenta di un fattore k, che viene anche chiamata costante
dielettrica.
La costante dielettrica è una proprietà intrinseca del materiale.
La corrente elettrica e la resistenza
La corrente elettrica
La corrente elettrica è definita come la quantità di carica che attraversa una
superficie nell’unità di tempo:
Nel SI è misurata in Ampere:
Per convenzione il verso positivo della corrente è quello percorso dalle cariche positive in moto
Resistenza elettrica (I)
Si considera un conduttore di sezione A che trasporta una corrente I.
n, numero di portatori di carica
q, carica di ciascun portatore
vd, velocità media di deriva dei portatori di carica
A, sezione trasversale attraversata dai portatori di carica
La densità di corrente J è definita come:
Quando in un conduttore è mantenuta una differenza di potenziale costante ΔV, si
stabiliscono una densità di corrente J ed un campo elettrico E:
Resistenza elettrica (II)
σ è chiamata conduttività del conduttore, ed è una caratteristica
propria di tutti i materiali che seguono la legge di Ohm.
Ovvero: per molti materiali (inclusa la maggior parte dei metalli) il
rapporto tra la densità di corrente ed il campo elettrico è una
costante, che è indipendente dal campo elettrico che genera la
corrente.
Preso un filo lungo l e di sezione A:
Resistenza elettrica (III)
Nel SI è misurata in Ohm:
La resistività è una caratteristica propria dei materiali, ed è definita come l’inverso
della conducibilità.
Forza elettromotrice (fem)
R
c
I
b
d
L’inserimento di una batteria nel circuito fa
circolare corrente in un conduttore:
l’energia chimica nella batteria è convertita
in energia cinetica dei portatori di carica.
ΔV
+
-
a
La ΔV di un dispositivo fornisce energia elettrica, e viene anche chiamata
generatore di forza elettromotrice (si trascura la resistenza interna)
Analisi di circuiti elementari
Resistori in serie
R1
a
b
R2
c
R1
R2
ΔV = IR1 + IR2 = I(R1 + R2)
I
ΔV
+
Req = R1 + R2
-
Resistori in parallelo
R1
I1
a
I = (I1 + I2)
R1
b
R2
I2
R2
I
ΔV
+
-
I = ΔV/R1 + ΔV/R2 = ΔV(1/R1 + 1/R2) = ΔV/Req
1/Req = 1/R1 + 1/R2
Circuiti equivalenti (esercizio)
a
b
R1
R3
R2
R4
c
Leggi di Kirchhoof
• In un circuito la somma delle correnti che
entrano in un nodo deve essere uguale alla
somma delle correnti che escono dal nodo
[conservazione della carica]
• La somma lungo una maglia delle differenze di
potenziale ai capi degli elementi che
costituiscono la maglia è zero [conservazione
dell’energia]
Condensatori in serie
C1
a
b
C2
c
ΔV = ΔV1 + ΔV2
C1
ΔVi = Q/Ci
C2
ΔV = ΔV1 + ΔV2 = Q/C1 + Q/C2
I
ΔV
+
1/Ceq = 1/C1 + 1/C2
-
Condensatori in parallelo
C1
a
C1
b
C2
C2
I
ΔV
+
ΔV = ΔV1 = ΔV2
Q = Q1 + Q2
Q = Q1 + Q2 = ΔVC1 + ΔVC2
Ceq = C1 + C2
Q = ΔVi Ci
Circuiti RC
Il circuito RC
- scarica -
a
b
C
c
a
b
R
C
I
c
R
Il circuito RC
- carica -
a
b
c
C
a
b
C
R
+
R
I
ΔV
-
c
ΔV
+
-
L’elettromagnetismo
Concetto base
L'elettromagnetismo è la branca della fisica che studia i fenomeni di natura elettrica e
magnetica e le loro correlazioni (come ad esempio i campi magnetici prodotti dalle correnti
elettriche e le correnti elettriche prodotte dai campi magnetici variabili).
Tra la forza elettrica e magnetica esiste una forte analogia, tuttavia, una grande
differenza è che mentre esistono cariche elettriche positive o negative isolate, sia a
livello microscopico che a livello macroscopico, non esistono monopoli magnetici
separati (N o S) ma dipoli N S. Come conseguenza si ha che mentre si può avere un
corpo elettrizzato con eccesso di carica + o -, non esiste un corpo che abbia un
eccesso di magnetismo "nord" o "sud".
Un campo elettrico può avere linee di forze aperte (ad esempio quando si ha una
carica elettrica isolata) o chiuse (ad esempio quando si hanno 2 cariche opposte),
invece le linee di forza del campo magnetico sono sempre chiuse (si dice che un
campo con questa caratteristica è solenoidale).
Campi elettrici e magnetici
Il concetto alla base della teoria elettromagnetica è la simmetria dell'interazione
Nel caso dell'interazione tra un magnete ed un filo percorso da corrente, il magnete
agisce sulla corrente, e viceversa la corrente agisce sul magnete. In particolare se un
filo avvolto a spirale, percorso da corrente, è immerso in un campo magnetico,
comincia e continua a ruotare finché c'è un campo magnetico. Per la situazione
simmetrica, se un filo a spirale, non percorso da alcuna corrente elettrica, viene
immerso in un campo magnetico e lo si fa ruotare si genera una corrente elettrica.
Questo
fenomeno
è
importantissimo perché ci
consente di trasformare
l'energia meccanica in
energia elettrica come per
esempio negli alternatori o
viceversa energia elettrica
in energia meccanica nei
motori elettrici.
Flusso magnetico
Il flusso magnetico è una grandezza scalare che misura la quantità di magnetismo
attraverso una superficie tenendo conto dell'angolo d'incidenza delle linee di
campo oltre che dell'induzione magnetica e dell'area della superficie stessa.
Il flusso magnetico corrisponde generalmente all'integrale
dell'induzione magnetica lungo una superficie
Induzione magnetica
Normale alla superficie
Legge di Faraday
quantifica il fenomeno dell'induzione elettromagnetica, ovvero l'effetto di
produzione di corrente elettrica in un circuito posto in un campo magnetico
variabile oppure un circuito in movimento in un campo magnetico costante
La legge di Faraday afferma che la forza elettromotrice indotta in un circuito chiuso
da un campo magnetico è proporzionale alla variazione del flusso magnetico di tale
campo che attraversa l'area abbracciata dal circuito nell'unità di tempo.
Dato che la corrente è proporzionale al campo
elettrico E attraverso la conduttività elettrica:
Strumentazione elettrica
Principi di funzionamento
•
•
•
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•
Magnetoelettrico (correnti continue)
Elettromagnetico (correnti continue ed alternate)
Elettrodinamico (correnti continue ed alternate)
Termico (correnti continue ed alternate)
Elettrostatico (correnti continue ed alternate)
Ad induzione (correnti alternate)
Digitale (correnti continue ed alternate)
Pinza amperometrica
Magnetoelettrico
Bobina di filo conduttore immersa in un
campo magnetico prodotto da un
magnete permanente. Quando una
corrente scorre nella bobina, si genera
su di essa, una coppia motrice
direttamente
proporzionale
alla
corrente elettrica medesima. Solidale
all'equipaggio mobile (bobina) c'è una
lancetta indicatrice con sotto una scala
graduata.
La corrente da misurare scorre nella bobina!
Elettromagnetico
Gli strumenti elettromagnetici sono basati sulle forze che si esercitano tra una
bobina, attraversata da una corrente elettrica, ed un piccolo pezzo di ferro dolce
sagomato. All'interno dello strumento esiste una bobina fissa, mentre l'equipaggio
mobile è costituito da un piccolo pezzo di ferro magnetico rigidamente fissato
all'asse di misura dello strumento.
La coppia motrice dello strumento dipende dal prodotto tra la corrente elettrica
che circola nella bobina, ed il campo magnetico generato dal ferromagnete. La
coppia motrice risulta proporzionale al quadrato della corrente che circola nello
strumento, motivo per cui la scala dello strumento è di tipo quadratico .
La corrente da misurare scorre nella bobina!
Voltmetro elettromagnetico
Se lo strumento viene attraversato da una corrente alternata la coppia motrice varia con i quadrati dei valori istantanei, ma
alle frequenze industriali (da 42 Hz a 60 Hz) il sistema mobile non è in grado di seguire le rapidissime variazioni della coppia
Elettrodinamico
Gli strumenti elettrodinamici si basano sul principio delle interazioni esistenti tra
due circuiti percorsi da correnti elettriche.
Questo tipo di strumento è costituito da due bobine: una fissa ed una mobile. La
bobina fissa è un po' più grande rispetto alla bobina mobile in modo che la bobina
mobile si possa muovere all'interno di quella fissa. Al centro, nello spazio tra le due
bobine, è presente l'asse dell'equipaggio mobile sul quale si trova l'ago dello
strumento.
Al passaggio della corrente nelle due bobine fisse si genera una coppia motrice
sulla bobina mobile (altrettanta coppia è generata sulla bobina fissa) che è
pressoché proporzionale al prodotto delle due correnti elettriche.
La corrente da misurare scorre nella bobina fissa!
Wattmetro elettrodinamico
Il principio di funzionamento rimane identico
anche se le correnti circolanti sono correnti
alternate (variabili nel tempo).
Termico – dilatazione termica
Negli strumenti a dilatazione termica un filo conduttore (resistore) si
riscalda per effetto Joule per la corrente che lo percorre. Il calore generato
nel resistore, proporzionale al quadrato della corrente che lo attraversa, va
a riscaldare una spirale bimetallica. La spirale, essendo formata da due
metalli aventi coefficiente di dilatazione termica diversi l'uno dall'altro, con
l'aumentare della temperatura, per effetto del calore generato dal
resistore, si deforma determinando la deviazione dell'indice dello
strumento
Amperometro termico
Digitale
Uno strumento di misura digitale è uno strumento di misura nel quale il valore
misurato si presenta direttamente sottoforma di numero
È importante specificare che ciò che caratterizza lo strumento in “digitale”
è il formato del valore visualizzato o del segnale d'uscita, non la tecnologia
usata per realizzare lo strumento!
STRUMENTO DI
MISURA
convertitore
A/D
Visualizzazione
digitale
Convertitore analogico-digitale, è un circuito elettronico in grado di
convertire un segnale Analogico (ad es. una tensione o una corrente)
con andamento continuo in una serie di valori discreti.
Il convertitore digitale-analogico compie l'operazione inversa.
[prossima lezione]
Parametri caratteristici (I)
La portata è la massima grandezza che un determinato strumento può misurare
correttamente. In caso di superamento di tale limite lo strumento si può guastare
oppure restituire una misura errata. Per evitare una tale eventualità la scala dello
strumento è di solito costruita in modo che il valore massimo misurabile sia
leggermente minore rispetto al punto di massima elongazione dell'indice dello
strumento.
La classe è un valore numerico che indica il grado di precisione di uno strumento. A
causa di caratteristiche costruttive (montaggio non perfettamente eseguito, taratura
imperfetta, ecc.) o fisiche (conduttori non perfettamente cilindrici, materiali metallici
impuri ecc.) uno strumento non fornisce mai il valore esatto di una grandezza, ma ne
approssima il valore con una certa precisione. La differenza tra il valore esatto e il
valore misurato dallo strumento si chiama errore strumentale. Il rapporto tra l'errore
strumentale e il valore esatto, in percentuale, è detto classe di precisione dello
strumento di misura.
Parametri caratteristici (II)
La risoluzione è la più piccola unità di grandezza che uno strumento può rilevare. Nel
caso di strumenti per misure elettriche, il potere di risoluzione si ricava:
Strumenti Analogici
Strumenti Digitali
La più piccola quantità misurabile è data dalla differenza di due tacche
contigue. Per poter aumentare la risoluzione, alcuni strumenti (classe molto
piccola - 0,1 o 0,2), hanno al posto della comune scala una scala di tipo
speciale chiamata "scala ticonica". Questa scala permette, grazie a righe
aggiuntive, di aumentare la risoluzione senza causare un eccessivo
affollamento di tacche. Ovviamente il valore della risoluzione è legato al
valore della classe, in quanto è impossibile ottenere un potere di
risoluzione minore dell'errore percentuale commesso sulla misura
La più piccola quantità misurabile è data dal valore fisico associato ad 1 bit.
La risoluzione è quindi data dal bit meno significativo dello strumento. Ad
esempio se un determinato strumento digitale sta segnando un valore di
225, la risoluzione risulta essere 1. Allo stesso modo, se lo strumento sta
segnando un valore 225,0 la risoluzione è 0,1. Il valore della risoluzione è
legato alla scala di calibrazione.
L’amperometro
strumento per la misura dell'intensità di corrente elettrica, che percorre una
sezione di un conduttore
L'amperometro ideale è un bipolo la cui
resistenza è nulla e che misura la corrente che
passa in un ramo di un circuito. Essendo a
resistenza nulla la sua inserzione in serie a
qualsiasi ramo del circuito non altera in alcun
modo il funzionamento del circuito medesimo.
L'introduzione dello strumento di misura ha inevitabilmente modificato, "disturbato",
"perturbato", la corrente circolante nel circuito originario. Per questo motivo la resistenza
interna dovrà essere molto minore di quella equivalente del circuito.
Il voltmetro
strumento per la misura della differenza di potenziale elettrico tra due punti
di un circuito
Il voltmetro ideale è un bipolo la cui
resistenza è infinita, equivale quindi ad un
circuito aperto. Essendo a resistenza infinita la
sua inserzione tra due punti di un circuito non
altera in alcun modo il funzionamento del
circuito medesimo.
L'introduzione dello strumento di misura ha inevitabilmente modificato, "disturbato",
"perturbato", la tensione ai capi del circuito originario. Per questo motivo la resistenza
interna dovrà essere molto maggiore di quella equivalente del circuito.
Connessioni degli strumenti di misura
Può la connessione degli strumenti di misura alterare le grandezze da misurare?
!
rumore sulla quantità da misurare
Partitore di tensione
tipologia di circuito costituito da due o più componenti passive collegate in serie ai capi delle quali,
se viene applicata una tensione, essa si ripartirà sulle stesse componenti in base al loro valore
Partitore di corrente
tipologia di circuito costituito da due o più componenti passive collegate in parallelo, nei rami si
ripartirà la corrente in base al valore delle componenti sullo stesso ramo
Il potensiometro
Il potenziometro è un dispositivo elettrico equivalente ad un partitore di tensione resistivo
variabile, utilizzati per misurare con precisione la tensione elettrica per confronto con una
sorgente di riferimento
Potenziometro rotativo
