L’insegnamento si propone di fornire allo studente le conoscenze di base necessarie per affrontare l’analisi di circuiti elettrici ed elettronici e i principi di conversione elettromeccanica. 

Allo studente viene richiesto di mettere a frutto molte delle conoscenze acquisite nei corsi di Fisica e Matematica, traducendole in applicazioni dell’ingegneria elettrica.

Viene perseguito in questo modo un duplice obiettivo: quello di contribuire a sviluppare una mentalità ingegneristica, e quello di fornire conoscenze e strumenti che potranno trovare ulteriori applicazioni in corsi successivi.

Lo studente:
• ha conoscenza del funzionamento dei circuiti resistivi e dinamici e degli elementi che li compongono, e sa quali sono le ipotesi di validità dei teoremi che consentono di analizzarli;
• sa analizzare un circuito elettrico sia nel dominio del tempo che in quello della frequenza, ne conosce le proprietà filtranti, sa caratterizzarlo dal punto di vista energetico e ne conosce le principali applicazioni;
• conosce i principi fondamentali dei circuiti magnetici, della conversione elettromeccanica dell’energia e alcune applicazioni corrispondenti;
• comprende il funzionamento di alcuni componenti elettronici come il transistor e l’amplificatore operazionale e i relativi circuiti applicativi;
• è in grado di applicare le conoscenze acquisite per la soluzione dei circuiti elettrici.

1. Grandezze elettriche fondamentali. L’approssimazione dei circuiti concentrati. Tensione, corrente e potenza: definizione e misura. Circuiti elettrici e leggi di Kirchhoff. Conservazione della potenza. 

2. Elementi circuitali ideali: resistore, induttore, condensatore, induttori accoppiati. Generatori indipendenti e pilotati di tensione e di corrente.

3. Circuiti resistivi. Partitori di tensione e di corrente. Equivalenza agli effetti esterni. Teoremi di Thevenin e di Norton. Teorema del massimo trasferimento di potenza. Diodo a giunzione pn: equazione costitutiva, caratteristica lineare a tratti e corrispondenti circuiti equivalenti.

4. Multiporta resistivi. Tripolo resistivo lineare. Trasformazione stella-triangolo e viceversa. Trasformatore ideale. Transistore bipolare a giunzione: circuiti equivalenti e punto di lavoro. Amplificatore operazionale e relativi circuiti applicativi.

5. Circuiti dinamici. Transitori del primo ordine in risposta libera e forzata. Circuiti di ordine superiore.

6. Circuiti in regime sinusoidale. Algebra dei fasori. Resistore, induttore e condensatore in regime sinusoidale. Impedenza e ammettenza equivalenti. Teorema di Thevenin e di Norton in regime sinusoidale. Potenza istantanea, attiva, reattiva, apparente e complessa. Teorema del massimo trasferimento di potenza in corrente alternata. Rifasamento. Circuiti trifase.

7. Risposta in frequenza. Funzioni di rete. Proprietà filtranti dei circuiti. Circuiti risonanti. Risposta ad un ingresso periodico.

8. Richiami di elettromagnetismo. Circuiti magnetici e parametri di auto e mutua induttanza. Principi di conversione elettromeccanica. Il campo magnetico rotante. Introduzione alle macchine elettriche. 

Sono necessarie conoscenze elementari di analisi matematica e geometria, con particolare riferimento ad operazioni sui numeri complessi, calcolo differenziale e integrale, equazioni differenziali lineari e algebra delle matrici. Inoltre sono fondamentali le conoscenze di base dell’elettromagnetismo.

L’esame può essere superato presentandosi agli appelli nelle sessioni previste dalla Scuola.
Si tratta di una prova scritta che comprende sia domande di teoria, per verificare l'apprendimento dei concetti teorici presentati nel corso, sia esercizi numerici, per valutare l'effettiva capacità dello studente di applicare concretamente i concetti teorici.