Obiettivi Formativi

Il corso di Elettrotecnica si pone come obiettivo quello di far acquisire agli studenti un'adeguata conoscenza e comprensione dei principi teorici della disciplina, fondamentali per le scienze ingegneristiche e per le loro realtà applicative, nonché di far sviluppare la capacità di applicare in maniera autonoma le nozioni teoriche per impostare, analizzare e risolvere problemi teorici anche complessi relativi ad esempio agli elementi base per la analisi dei circuiti lineari necessari alla alimentazione ed al controllo di processi e prodotti industriali. Gli studenti devono conseguire la capacità in piena autonomia di: -avere compreso i fondamenti della teoria dei circuiti lineari e stazionari. -avere compreso le regole di base per lo studio di tali circuiti nel tempo e nel dominio della frequenza, e dei relativi aspetti energetici. Gli studenti devono, altresì, usare in maniera appropriata i linguaggi tecnici e scientifici specifici della disciplina e di acquisire adeguati metodi di studio, di descrizione e di indagine scientifica.

Learning Goals

The Electrotechnical course aims to provide students with adequate knowledge and understanding of the theoretical principles of the discipline, fundamental for engineering sciences and their application realities, as well as to develop the capacity of autonomously apply the theoretical notions to set up, analyze and solve even complex theoretical problems related for example to the basic elements for the analysis of linear circuits necessary for the feeding and control of processes and industrial products. Students must achieve the ability in full autonomy of: - have understood the fundamentals of the theory of linear and stationary circuits. - have understood the basic rules for the study of these circuits over time and in the frequency domain, and of the related energy aspects. Students must also appropriately use the specific technical and scientific languages of the discipline and acquire appropriate methods of study, description and scientific investigation.

Metodi didattici

Il corso prevede lo svolgimento di lezioni frontali e di esercitazioni numeriche in classe sia individuali che di gruppo, con analisi critica dei risultati e discussione in aula.

Teaching Methods

The course includes lectures and numerical exercises both individually and in group class, with critical analysis of the results and discussion in the classroom.

Prerequisiti

È richiesta la conoscenza dei principi fondamentali di Analisi Matematica e Fisica.

Prerequisites

Fundamentals of Mathematics, Physics

Verifiche dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento prevede un esame orale su tutto il programma svolto, al fine di poter valutare l’acquisizione degli obiettivi formativi proposti.

Assessment

The assessment of the learning involves an oral exam concerning the whole course program, in order to evaluate the acquisition of the proposed training objectives.

Programma del Corso

INTRODUZIONE. Carica, corrente, tensione, potenza, energia. Bipoli, linearità. RESISTORI E GENERATORI. Resistori lineari e legge di Ohm, potenza dissipata in un resistore. Generatori indipendenti di tensione e corrente, reali e ideali, legge di Ohm generalizzata, forme d’onda (costante per regime continuo DC, sinusoidale per regime alternato AC). RISOLUZIONE DEI CIRCUITI ELETTRICI. Nodi, rami e maglie di un circuito elettrico, leggi di Kirchhoff, la regola del taglio. Resistori in serie e in parallelo, partitore di tensione e di corrente, trasformazioni stella-triangolo. TEOREMI DELLE RETI. Linearità di una rete elettrica. Principio di sovrapposizione degli effetti. Teoremi di Thevenin e di Norton. Collegamento di generatori di tensione e corrente, Teorema di Millman. CONDENSATORI E INDUTTORI. Principio fisico di funzionamento dei condensatori, capacità, energia immagazzinata nel condensatore. Transitorio RC in DC. Principio fisico di funzionamento degli induttori, induttanza, energia immagazzinata nell’induttore. Transitorio RL in DC. REGIME SINUSOIDALE E FASORI. Grandezze periodiche, alternate, sinusoidali. Vettore rotante e fasore, operazioni sui fasori, legge di Ohm in AC, impedenza e ammettenza, composizione di impedenze. ANALISI IN REGIME SINUSOIDALE. Risoluzione dei circuiti in AC, circuiti risonanti, risposta in frequenza di un RLC serie, cenni sulla mutua induzione e trasformatori. POTENZA IN REGIME SINUSOIDALE E RIFASAMENTO. Potenze istantanee, potenze attiva, reattiva, apparente, complessa, fattore di potenza, teorema di Boucherot, rifasamento totale e parziale. SISTEMI TRIFASE. Generalità. Esempio di rete trifase, dalla generazione alla distribuzione dell’energia elettrica. IMPIANTI ELETTRICI Sicurezza elettrica. Impianto elettrico. Classificazione dei sistemi elettrici. Protezione dai contatti diretti e indiretti. Impianti elettrici nei cantieri edili e civili.

Course Syllabus

INTRODUCTION Charge, current, voltage, power, energy. Two-terminal devices, linearity. RESISTORS AND GENERATORS Linear resistors and Ohm's law, power dissipated in a resistor. Independent generators of voltage and current, real and ideal, generalized Ohm's law, waveforms (constant for continuous DC, sinusoidal for alternating AC). RESOLUTION OF ELECTRIC CIRCUITS Nodes, branches and meshes of an electrical circuit, Kirchhoff's laws, the rule of cutting. Series and parallel resistors, voltage and current divider, star-delta transformations. NETWORK THEOREMS Linearity of an electrical circuit. Principle of additivity. Thevenin and Norton theorems. Connection of voltage and current generators, prevailing generators. Millman's theorem. CAPACITORS AND INDUCTORS Physical principle of operation of the capacitors, capacitors in series and in parallel, energy stored in the capacitor. RC transient in DC. Physical operating principle of the inductors, series and parallel inductors, Biot-Savart law, magneto-motive force, Lenz's law, energy stored in the inductor. RL transient in DC. Mutual induction. SINUSOIDAL REGIME AND PHASORS Periodic, alternating, sinusoidal quantities. Rotating vector and phasor, operations with phasors, Ohm's law in AC, impedance and admittance, composition of impedances. SINUSOIDAL ANALYSIS Resolution of AC circuits, resonant circuits, frequency response of a RLC series circuit. SINUSOIDAL POWER AND POWER FACTOR CORRECTION Instantaneous powers, active, reactive, apparent and complex power, power factor, Boucherot's theorem, total and partial power factor correction. THREE-PHASE SYSTEMS General aspects. ELECTRICAL SYSTEMS Electrical safety. Electrical system. Classification of electrical systems. Protection from direct and indirect contacts. Electrical systems in building and civil construction sites.