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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 083223 - ELETTROTECNICA
Docente Codecasa Lorenzo
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (365) INGEGNERIA MATEMATICA*MZZZZ083223 - ELETTROTECNICA

Obiettivi dell'insegnamento

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti le nozioni fondamentali dei circuiti elettrici, dei campi elettromagnetici e della conversione elettromeccanica. Gli argomenti sono quelli classici: nella prima parte viene trattata l'analisi di circuiti elementari in regime stazionario, in regime sinusoidale e in transitorio, nella seconda parte vengono illustrati i fondamenti della conversione elettromeccanica. Nella presentazione degli argomenti, accanto all'aspetto metodologico di base, vengono mostrati gli aspetti applicativi e particolare attenzione viene dedicata alla critica dei metodi utilizzati nella risoluzione dei circuiti. Le esercitazioni di laboratorio (facoltative) permettono di acquisire familiarità con i componenti e gli strumenti reali e risultano essere un valido complemento a quanto appreso in aula. 


Risultati di apprendimento attesi

Dopo aver seguito il corso e superato positivamente l'esame, lo studente:

- Conosce cosa è un circuito elettrico e quali sono i suoi componenti fondamentali; conosce le leggi e i teoremi fondamentali (compresi i lori limiti di validità) necessari per affrontare l'analisi di un circuito; conosce il concetto di modello circuitale e i suoi limiti di applicabilità; conosce il legame tra le leggi dell'Elettromagnetismo ed il modello circuitale nonchè le principali applicazioni di tipo Elettrotecnico (DdD1).

- Sa utilizzare le conoscenze acquisite per realizzare modelli circuitali lineari di bipoli composti e doppi bipoli ed analizzare circuiti elettrici operanti sia a regime che in transitorio (DdD2).

- E' in grado di selezionare tra diversi strumenti forniti dall'insegnamento quelli più idonei al raggiungimento degli obiettivi posti in termini di modellizzazione ed analisi dei circuiti (DdD3).


Argomenti trattati
1. Introduzione
1.1 Circuiti elettrici come modello di fenomeni fisici.
1.2 Il concetto di bipolo.
1.3 Le grandezze elettriche: tensione, corrente e potenza.
1.4 Unità di misura. Voltmetro e amperometro.
1.5 Leggi di Kirchhoff delle tensioni e delle correnti.
1.6 Potenza e lavoro elettrici.
1.7 Conservazione della potenza elettrica.
  
2. Bipoli puramente resistivi (adinamici) e circuiti elementari
2.1 Bipoli notevoli: resistore, generatori ideali di tensione e di corrente, corto circuito e circuito aperto.
2.2 Modelli di Thévenin (serie) e di Norton (parallelo) dei bipoli adinamici e lineari generici.
2.3 Generatori reali.
2.4 Fenomeni energetici nei bipoli.
2.5 Connessioni serie, parallelo e a scala di bipoli.
2.6 Bipoli non-lineari: risoluzione grafica di semplici circuiti.
 
3. Doppi bipoli resistivi
3.1 Rappresentazioni dei doppi bipoli. Potenza in un doppio bipolo.
3.2 I quattro generatori pilotati.
3.3 Trasformatore ideale, amplificatore operazionale ideale.
3.4 Trasformazioni stella-triangolo e triangolo-stella.
 
4. Analisi dei circuiti
4.1 Analisi nodale di circuiti (metodo dei potenziali).
4.2 Teorema di sostituzione.
4.3 Principio di sovrapposizione.
4.4 Bipoli equivalenti di Thévenin e Norton.
 
5. Componenti e circuiti dinamici elementari
5.1 Condensatore e induttore: energia, stato iniziale.
5.2 Connessione in serie e in parallelo di condensatori e/o induttori.
5.3 Circuiti RC e RL del primo ordine.
5.4 Circuiti RC e RL del primo ordine con interruttori.
5.5 Circuiti RLC del secondo ordine con generatori costanti e a gradino. 
5.6. Cenni alla soluzione numerica di circuiti dinamici.
5.7. Cenni ai circuiti dinamici nonlineari.
 
6. Circuiti in regime sinusoidale
6.1 Rappresentazione di sinusoidi mediante i fasori.
6.2 Circuiti RC, RL del primo ordine con generatori sinusoidali nel dominio del tempo.
6.3 Le leggi di Kirchhoff nel dominio dei fasori.
6.4 Le relazioni costitutive nel dominio dei fasori. impedenza e ammettenza.
6.5 Analisi dei circuiti RLC in regime sinusoidale.
6.6 Estensione delle proprietà dei circuiti dal regime stazionario al regime sinusoidale.
6.7 Potenza attiva, reattiva e complessa in regime sinusoidale.
6.8 Conservazione della potenza complessa e teorema di Boucherot.
6.9 Massimo trasferimento di potenza attiva.
6.10 Rifasamento nella trasmissione dell'energia elettrica.
6.11 Comportamento al variare della frequenza: applicazioni ai risonatori RLC e ai filtri del primo ordine RC e RL.
6.12 Principio di sovrapposizione per generatori con frequenze diverse. Sovrapposizione delle potenze medie.
 
7. Fondamenti di conversione elettromeccanica 
7.1 Richiami sui campi elettrico, magnetico e di conduzione. Proprietà dei materiali: permettività, permeabilità e conducibilità.
7.2 Circuiti magnetici: flusso magnetico, tensione magnetica, riluttanza. Legge di Hopkinson. Materiali magnetici, curva B-H.
7.3 La legge dell'induzione elettromagnetica e sue applicazioni: conversione elettromeccanica dell'energia, la macchina lineare, caratteristica elettrica (funzionamento da generatore) e caratterstica meccanica (funzionamento da motore) 
7.4 Induttori mutuamente accoppiati, trasformatore perfetto e reale.
7.5 Cenni alle perdite nei materiali magnetici e tecniche per il loro contenimento.

Prerequisiti

Concetti di derivate ed integrali di funzioni reali. Equazioni differenziali ordinarie lineari a coefficienti costanti. Concetti di vettore, matrice e di sistemi di equazioni algebriche. Numeri complessi. Concetto di potenza, lavoro, energia. Conoscenza di base del campo elettrico e magnetico.


Modalità di valutazione

L’esame consta di una prova scritta, da sostenersi negli appelli regolari previsti dal calendario e si compone di due parti obligatorie: la prima parte (P1) verte su domande di carattere teorico e numerico a risposta multipla, la seconda parte (P2) è composta da problemi di carattere numerico e simbolico. Gli argomenti presenti nelle due parti possono riguardare tutto il programma dell'insegnamento. 

Sono inoltre previste 5 giornate di laboratorio (LABS) di tipo sperimentale durante il periodo delle lezioni. In ogni seduta viene richiesta la stesura di una relazione tecnica che contribuirà alla formazione del voto finale. La frequenza alle sedute di laboratorio è facoltativa e non è possibile effettuare alcun recupero al di fuori delle date fissate a calendario.

Il voto complessivo sarà ottenuto sommando i risultati delle due parti scritte e del laboratorio (P1 <=10, P2 <=18, LABS <=5)

Un’eventuale prova orale è a esclusiva discrezione del docente e riservata a casi in cui la valutazione è incerta.

Lo studente dovrà mostrare in sede di esame di aver acquisito capacità critica nella scelta degli strumenti più idonei per la modellazione e l'analisi dei circuiti e competenza nel loro utilizzo. Dovrà inoltre essere capace di organizzare la conoscenza con proprietà di lessico tecnico.

 


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaR. Perfetti, Circuiti Elettrici, Editore: Zanichelli
Risorsa bibliografica facoltativaL. O. Chua, C. A. Desoer, E. S. Kuh, Circuiti Lineari e Non Lineari, Editore: Gruppo Editoriale Jackson
Risorsa bibliografica facoltativaMazzoldi, Nigro, Voci, Fondamenti di Fisica - Elettromagnetismo, Editore: EDISES
Risorsa bibliografica facoltativaJ. A. Svoboda, R. C. Dorf, Electric Circuits, Editore: J. Wiley
Risorsa bibliografica facoltativaG. Rizzoni, Principle and Application of Electrical Engineering, Editore: Mc Graw-Hill
Risorsa bibliografica facoltativaMateriale didattico integrativo e temi d'esame http://home.deib.polimi.it/damore/pages/Materiale_didattico.html
Note:

Collezione di dispense ed esercizi su alcuni argomenti del programma non reperibili in modo univoco all'interno del libro di testo utilizzato nel corso. Gli argomenti trattati sono comunque reperibili all'interno dei vari testi suggeriti.


Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
58:00
87:00
Esercitazione
36:00
54:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
6:00
9:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 100:00 150:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
20/06/2021