Programma 3° EA Elettrotecnica ed Elettronica 2015-2016

Programmazione terzo anno Elettrotecnica ed elettronica, corso A: Prof.Ing. Giuseppe .Muratore
Elettrotecnica
Modulo A:Grandezze elettriche fondamentali e loro legami, bipoli elettrici
Unità didattiche
Contenuti
Obiettivi
Unità di misura; elementi di geometria analitica, concetti di
• prerequisiti
elettrotecnica acquisiti al 2° anno in Fisica e Tecnologie
Intensità corrente elettrica; forma d’onda corrente; densità
Applicare i principi generali di
• A1
corrente; differenza di potenziale, tensione elettrica; potenza
fisica nello studio di componenti,
Grandezze elettriche
elettrica; legge di Ohm; resistività e conduttività; variazione
circuiti e dispositivi elettrici ed
resistenza con la temperatura; effetto Joule;
elettronici, lineari
Concetto bipolo elettrico; convenzioni di segno; caratteristica
Sapere analizzare, classificare e
• A2
esterna; tensione a vuoto e corrente di c.c.; bipoli ideali; leggi di
determinare le caratteristiche di
Bipoli elettrici e loro
Kirchhoff; collegamenti bipoli; partitore di corrente e di tensione;
un bipolo elettrico secondo i vari
collegamenti.
risoluzione circuiti con resistori serie-parallelo; resistori collegati
modelli proposti;
a stella e a triangolo; resistenza equivalente vista da un
identificare collegamenti serie,
generatore; circuito equivalente del generatore reale; generatore
parallelo e serie-parallelo;
reale di tensione e di corrente; equivalenza tra generatori reali di
applicare le leggi
tensione e di corrente; utilizzatore attivo; potenze e rendimento.
Kirchhoff al nodo, alla maglia;
Concetto di misura; errori misura e classificazione; errore nella
Saper misurare grandezze
• A3
elettriche, scegliendo
Misure elettriche: aspetti misura indiretta di una grandezza; classificazione strumenti di
misura; caratteristiche degli strumenti di misura; misura di
opportunamente gli strumenti e il
generali
corrente e di tensione; misura di resistenza: metodo voltloro collegamento ;
e misura delle
saper valutare i risultati di una
grandezze fondamentali amperometrico- ponte di wheatstone; misura di potenza;
Software di simulazione: NI Multisim. Disegno del circuito,
misura e gli errori commessi
inserimento delle strumentazioni e prova. Componenti ideali,
componenti reali.
• C2
Fenomeni transitori
nei circuiti capacitivi
Modulo B: Risoluzione delle reti elettriche lineari in corrente continua
Obiettivi
Contenuti
Risoluzione di un sistema di equazioni lineari
Applicazione principi di Kirchhoff;; bilancio potenze in una rete;
Saper risolvere una rete
sovrapposizione degli effetti; generatore equivalente di
scegliendo opportunamente il
Thevenin; (reti con generatori dipendenti);
metodo più appropriato
Reostati e potenziometri; regolazione con reostato serie e
Saper analizzare il
parallelo;
comportamento dei bipoli
costituenti la rete e saper eseguire
il bilancio energetico
Verifica principi risoluzione reti elettriche;
Saper verificare i metodi di
NI Multisim. Disegno del circuito, inserimento delle
risoluzione studiati
strumentazioni e prova. Componenti ideali, componenti reali.
Modulo C: Reti elettriche capacitive
Contenuti disciplinari
Obiettivi
Richiami di elettrostatica; grandezze con andamento
Sapere identificare il componente
esponenziale nel tempo
condensatore e il suo
comportamento; saper risolvere i
Condensatori; polarizzazione del dielettrico; capacità di un
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collegamenti tra condensatori e
condensatore; energia elettrostatica; condensatori in serie- in
risolvere semplici reti con una
parallelo- in serie-parallelo; partitore di tensione e di carica;
costante di tempo
collegamento stella-triangolo;risoluzione di reti a regime
costante;
Transitorio di carica e di scarica di un condensatore, costante di
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Saper risolvere una rete
tempo; risoluzione di reti capacitive in transitorio
capacitiva nel transitorio
(elementi essenziali)
Unità didattiche
Modulo D: Elettromagnetismo, circuiti magnetici
.
Contenuti disciplinari
Unità didattiche
• Prerequisiti
• B1
Metodi di risoluzione
delle reti lineari
• B2
Regolazione reostatica
e verificadei metodi di
risoluzione delle reti
• B3
Attività di laboratorio
proposte
Unità didattiche
• prerequisiti
• C1
Reti capacitive a regime
costante
Obiettivi
•
prerequisiti
• D1
Grandezze magnetiche
e loro legami,
circuiti magnetici
• D2
Interazioni tra circuiti
elettrici
e campi magnetici
• D3
Fenomeni transitori nei
circuiti induttivi
Richiami di magnetismo; funzioni trigonometriche; relazioni tra i
dati di un triangolo rettangolo;
Campo magnetico prodotto da un conduttore rettilineo, da una
spira circolare, da un solenoide; vettore induzione magnetica;
forza magnetomotrice e forza magnetizzante; permeabilità
magnetica relativa, materiali magnetici; caratteristica di
magnetizzazione,
Cenni su: isteresi magnetica, flusso magnetico; permeanza,
riluttanza, legge di Hopkinson; legge della circuitazione
magnetica; induttanza; energia del campo magnetico e specifica,
energia persa nel ciclo di isteresi ( da riprendere al 4° anno
contestualmente allo studio delle macchine elettriche);
Forza agente su un conduttore elettrico; coppia agente su una
spira; forze agenti tra conduttori paralleli; induzione
elettromagnetica; tensione indotta in un conduttore in moto
relativo rispetto al campo magnetico; funzionamento da
generatore e da motore, potenza elettrica e meccanica; tensione
indotta in una spira rotante in un campo magnetico;
autoinduzione; mutua induzione;
Transitorio di magnetizzazione e di smagnetizzazione di un
induttore, costante di tempo, induttore inizialmente
magnetizzato; risoluzione di reti induttive nel transitorio;
Modulo A
Risoluzione delle reti elettriche lineari in corrente alternata monofase
Unità didattiche
Contenuti
prerequisiti
Rapporto incrementale: significato geometrico e fisico
Numeri immaginari, numeri complessi
e operazioni relative
Richiami sulle Grandezze periodiche e alternate::
• A1
grandezze periodiche;grandezze alternate; valore medio nel
Concetti introduttivi
periodo: valore medio nel semiperiodo;
valore massimo; valore picco-picco; valore efficace;
fattore di forma e fattore di cresta
Grandezze sinusoidali:
periodo e frequenza , valore medio, valore efficace, fattore di
forma, fattore di cresta, valore picco-picco
Corrispondenza tra sinusoidi, fasori e numeri complessi::
corrispondenza tra sinusoidi e fasori; rappresentazione di
sinusoidi sfasate; rappresentazione vettoriale delle grandezze
sinusoidali; corrispondenza tra sinusoidi e numeri complessi
• A2
Circuiti in corrente
alternata monofase.
Circuito puramente ohmico:
rappresentazione simbolica; potenza elettrica; concetto di
impedenza
Circuito puramente induttivo:
rappresentazione simbolica; potenza elettrica; comportamento di
un induttore al variare della frequenza
Circuito puramente capacitivo:
rappresentazione simbolica; potenza elettrica
comportamento di un condensatore al variare della frequenza
Circuito RL serie e parallelo circuito RL serie
potenze nel circuito RL serie; circuito RL parallelo;
Identificare le grandezze
magnetiche e i loro legami
Conoscere ed applicare le
principali legge
dell’elettromagnetismo;
conoscere il bipolo induttore e il
suo comportamento circuitale
Conoscere ed applicare le leggi
fondamentali di
elettromagnetismo
Conoscere i fenomeni durante il
transitorio (elementi essenziali)
obiettivi
Conoscere caratteristiche delle
grandezze periodiche, alternate e
sinusoidali;
saper calcolare tali caratteristiche
per forma d’onda semplici, per le
quali non sia richiesto il calcolo
integrale;
sapere associare ad una grandezza
sinusoidale un vettore ed un
numero complesso;
saper calcolare le varie grandezze
sinusoidali mediante il calcolo
simbolico, esprimendo i numeri
complessi sia in forma algebrica
sia in forma polare;
Conoscere il comportamento dei
bipoli fondamentali, sia a
frequenza costante, sia a
frequenza variabile;
Conoscere le varie potenze in
corrente alternata
• A3
Reti in corrente
alternata monofase
• A4
Misure elettriche: misure
in corrente
alternata monofase
• A5
Attività di laboratorio
proposte
potenze nel circuito RL parallelo
Comportamento del circuito RL al variare della frequenza
Circuito RC serie e parallelo
Circuito RC serie; potenze nel circuito RC serie; circuito RC
parallelo; potenze nel circuito RC parallelo
Comportamento del circuito al variare della frequenza
Circuito RLC serie e parallelo
circuito RLC serie; potenze nel circuito RLC serie
circuito RLC parallelo; potenze nel circuito RLC parallelo
Comportamento del circuito RLC al variare della frequenza,
risonanza
Equivalenza serie-parallelo
Bipoli passivi collegati in serie e in parallelo:
collegamento in serie; partitore di tensione; collegamento in
parallelo; partitore di corrente; collegamento in serie-parallelo
Trasformazione stella-triangolo:
trasformazione da triangolo a stella; trasformazione da stella a
triangolo; caso particolare di tre impedenze uguali
Cenni sui Metodi di risoluzione delle reti elettriche:
teorema di Millmann; sovrapposizione degli effetti; generatore
equivalente di Thevenin;
generatore equivalente di Norton
Teorema di Boucherot
Generatore in corrente alternata monofase:
variazione di tensione da vuoto a carico
Potenze e rendimento del generatore:
rendimento del generatore
Linee in corrente alternata monofase:
linee con parametri trasversali trascurabili
potenze e rendimento di una linea
Rifasamento di carichi induttivi
Misura della potenza in corrente alternata monofase
Misura di impedenza con il metodo industriale
Misura della potenza in corrente alternata monofase
Misura dell’impedenza con il metodo industriale
Circuito RC serie con alimentazione sinusoidale
Rifasamento di un carico monofase
Saper risolvere reti di media
complessità in c.a. monofase,
applicando i diversi metodi di
risoluzione delle reti lineari
Saper disegnare il diagramma
vettoriale di un circuito
Conoscere i principali metodi di
misura in c.a. monofase
Sapere effettuare misure di
impedenza e di potenza in c.a.
monofase