Elettrotecnica

1. Introduzione

1.1 Circuiti elettrici come modello di fenomeni fisici.

1.2 Il concetto di bipolo e di n-polo.

1.3 Le grandezze elettriche: tensione, corrente.

1.4 Unità di misura. Voltmetro e amperometro.

1.5 Leggi di Kirchhoff delle tensioni e delle correnti.

1.6 Tensione di nodo

1.7 Potenza e lavoro elettrico per bipoli ed n-poli.

1.8 Teorema di conservazione della potenza elettrica.

2. Bipoli puramente resistivi (adinamici) e circuiti elementari

2.1 Caratteristica di un generico bipolo resistivo.

2.2 Bipoli notevoli lineari: resistore, generatori ideali di tensione e di corrente, corto circuito e circuito aperto.

2.3 Bipoli notevoli non-lineari: il diodo ideale, la cella fotovoltaica.

2.4 Connessione serie e parallelo di bipoli

2.5 Risoluzione grafica di circuiti non lineari.

2.6 Modelli serie e parallelo di bipoli lineari generici.

2.7 Trasformazione dei generatori reali.

3. Multipoli resistivi

3.1 Rappresentazione di multipoli mediante pseudo-bipoli.

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 (NA) e Analisi Nodale Modificata (MNA).

4.2 Teorema di sostituzione.

4.3 Teorema di sovrapposizione.

4.4 Teoremi di Thévenin e Norton.

5. Componenti e circuiti dinamici elementari

5.1 Condensatore e induttore: relazioni costitutive, energia, stato iniziale.

5.2 Connessione in serie e in parallelo di condensatori e/o induttori.

5.3 Induttori mutuamente accoppiati: relazioni costitutive, modelli circuitali, energia, stato iniziale

5.4 Energia e passività.

5.5 Circuiti RC e RL del primo ordine autonomi e non autonomi.

5.6 Circuiti RC e RL del primo ordine con interruttori.

5.7 Circuiti RLC del secondo ordine autonomi.

6. Circuiti in regime sinusoidale

6.1 Rappresentazione di sinusoidi mediante fasori.

6.2 Le leggi di Kirchhoff nel dominio dei fasori.

6.3 Le relazioni costitutive nel dominio dei fasori. impedenza e ammettenza.

6.4 Analisi dei circuiti RLC in regime sinusoidale.

6.5 Metodo simbolico.

6.6 Potenza attiva, reattiva e complessa in regime sinusoidale.

6.7 Conservazione della potenza complessa e Teorema di Boucherot.

6.8 Massimo trasferimento di potenza attiva.

6.9 Rifasamento nella trasmissione dell’energia elettrica.

6.10 Comportamento al variare della frequenza: funzioni di rete.

6.11 Filtri del primo ordine RC e RL, risonatori RLC.

6.12 Principio di sovrapposizione per circuiti con generatori a frequenze diverse.

6.13 Teorema di sovrapponibilità delle potenze medie in regime periodico.

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: approssimazioni e limiti del modello circuitale. flusso magnetico, forza magnetomotrice, tensione magnetica, riluttanza e Legge di Hopkinson. Leggi di Kirchhoff magnetiche.

7.3 Applicazione dei circuiti magnetici: calcolo dell’induttanza e della matrice delle induttanze, segno della mutua induttanza.

7.4 Legge dell’Induzione elettromagnetica e sue applicazioni tipiche: conversione elettromeccanica dell’energia, la macchina lineare, caratteristica elettrica (funzionamento da generatore) e caratteristica meccanica (funzionamento da motore).

7.5 trasformatore perfetto e reale, modello circuitale, interpretazione fisica dei parametri del modello. Perdite nel rame e nel ferro, comportamento in frequenza.

7.6 Cenni alle perdite nei materiali magnetici e tecniche per il loro contenimento.