Concetti fondamentali
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Unità di misura Necessità di un linguaggio comune Definizione di uno standard: Sistema Internazionale (SI) definito dalla Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure nel 1960 Teoria dei Circuiti Prof. Luca Perregrini Concetti fondamentali, pag. 1 Sistema Internazionale (SI) Grandezza Lunghezza Unità fondamentale metro m Massa chilogrammo Tempo secondo Corrente elettrica Simbolo ampere kg s A Temperatura assoluta kelvin K Intensità luminosa candela cd Teoria dei Circuiti Prof. Luca Perregrini Fattore Prefisso Simbolo 1018 exa E 1015 peta P 1012 tera T 109 giga G 106 mega M 103 chilo k 102 etto h 10 deca da 10–1 deci d 10–2 centi c 10–3 milli m 10–6 micro µ 10–9 nano n 10–12 pico p 10–15 femto f 10–18 atto a Concetti fondamentali, pag. 2 Carica elettrica La carica è una proprietà delle particelle che costituiscono la materia e si misura in Coulomb (C) Carica dell’elettrone: e = –1.602 ·10–19 C Legge di conservazione della carica La carica elettrica non si può creare né distruggere, ma solo trasferire La carica elettrica totale di un sistema isolato non può variare Teoria dei Circuiti Prof. Luca Perregrini Concetti fondamentali, pag. 3 Corrente elettrica La corrente elettrica è dovuta al movimento ordinato delle cariche elettriche in presenza di una forza esterna campo elettrico i + – batteria Teoria dei Circuiti Prof. Luca Perregrini Concetti fondamentali, pag. 4 Corrente elettrica La corrente elettrica è la velocità di variazione nel tempo della carica elettrica e si misura in ampere (A) dq i= dt t q = ∫ i dt t0 Se i non varia nel tempo corrente stazionaria o continua Se i varia nel tempo sinusoidalmente corrente alternata Teoria dei Circuiti Prof. Luca Perregrini Concetti fondamentali, pag. 5 Corrente elettrica Il verso di scorrimento della corrente è convenzionalmente preso come la direzione di movimento delle cariche positive 5A Teoria dei Circuiti –5 A Prof. Luca Perregrini Concetti fondamentali, pag. 6 Tensione La forza elettromotrice che compie il lavoro necessario a spostare le cariche (e quindi a creare una corrente) viene detta tensione o differenza di potenziale La tensione vab fra due punti a e b di un circuito è l’energia necessaria per spostare una carica unitaria da a a b Teoria dei Circuiti Prof. Luca Perregrini Concetti fondamentali, pag. 7 Tensione dw vab = dq w energia in Joule (J) q carica in Coulomb (C) La tensione v si misura in volt (V) 1 V = 1 J/C = 1 N·m/C Teoria dei Circuiti Prof. Luca Perregrini Concetti fondamentali, pag. 8 Tensione a + vab – Teoria dei Circuiti vab = – vba b Prof. Luca Perregrini Concetti fondamentali, pag. 9 Tensione a a + – 9V – –9V + b b Fra i punti a e b vi è una caduta di tensione di 9 V oppure Fra i punti b ed a vi è un aumento di tensione di 9 V Teoria dei Circuiti Prof. Luca Perregrini Concetti fondamentali, pag. 10 Potenza ed Energia La potenza è la rapidità di assorbimento o emissione di energia nel tempo e si misura in watt (W) dw p= dt w energia in Joule (J) t tempo in secondi (s) Teoria dei Circuiti Prof. Luca Perregrini Concetti fondamentali, pag. 11 Potenza ed Energia dw dw dq p= = ⋅ = v ⋅i dt dq dt p = v·i è la potenza istantanea assorbita o erogata da un elemento Segno della potenza? Teoria dei Circuiti Prof. Luca Perregrini Concetti fondamentali, pag. 12 Convenzione degli utilizzatori i i + + v v – – p = + v·i p = – v·i p > 0 potenza assorbita dall’elemento p < 0 potenza erogata dall’elemento Teoria dei Circuiti Prof. Luca Perregrini Concetti fondamentali, pag. 13 Convenzione degli utilizzatori Esempi: 3A 3A 3A 3A + – + – 4V 4V 4V 4V – + – p = + v·i = 12 W p = – v·i = – 12 W L’elemento assorbe 12 W Teoria dei Circuiti + Prof. Luca Perregrini L’elemento eroga 12 W Concetti fondamentali, pag. 14 Conservazione dell’energia Principio di conservazione dell’energia La somma algebrica delle potenze in ogni istante di tempo deve essere nulla: ∑p=0 (tutte le potenze sono espresse con la convenzione degli utilizzatori) Teoria dei Circuiti Prof. Luca Perregrini Concetti fondamentali, pag. 15 Energia elettrica L’energia elettrica assorbita o erogata da un elemento dall’istante t0 all’istante t è t t t0 t0 w = ∫ p dt = ∫ v ⋅ i dt Le aziende produttrici di energia elettrica misurano l’energia in wattore (Wh): 1 Wh = 1 W·1 h = 1 W·3600 s = 3600 J Teoria dei Circuiti Prof. Luca Perregrini Concetti fondamentali, pag. 16 Elementi circuitali Elementi passivi assorbono energia (es. resistenze, condensatori, induttori) Elementi attivi erogano energia (es. generatori, batterie) Teoria dei Circuiti Prof. Luca Perregrini Concetti fondamentali, pag. 17 Generatori ideali indipendenti Elementi attivi in grado di mantenere una tensione o una corrente specificata, indipendentemente dalle altre variabili del circuito v + – + V – i Generatori ideali di tensione Teoria dei Circuiti Prof. Luca Perregrini Generatore ideale di corrente Concetti fondamentali, pag. 18 Generatori ideali dipendenti Elementi attivi la cui tensione o corrente è controllata da un’altra tensione o corrente v + – i Generatore dipendente di tensione Teoria dei Circuiti Generatore dipendente di corrente Prof. Luca Perregrini Concetti fondamentali, pag. 19 Generatori ideali dipendenti controllato in tensione + v c generatore v = a vc + – di tensione – a è adimensionale v = r ic ic + – r ha le dimensioni di V/A + v c generatore i = g vc di corrente – g ha le dimensioni ai A/V Teoria dei Circuiti controllato in corrente Prof. Luca Perregrini i = b ic ic b è adimensionale Concetti fondamentali, pag. 20
