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Docente
ALESSANDRA FANNI (Tit.)
Periodo
Annuale 
Modalità d'Erogazione
Teledidattica 
Lingua Insegnamento
ITALIANO 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/46 - Ord. 2016]  ELETTRICA ON LINE E IN PRESENZA (BLENDED) 12 72
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/56 - Ord. 2016]  ELETTRONICA ON LINE E IN PRESENZA (BLENDED) 12 72
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/66 - Ord. 2016]  INFORMATICA ON LINE E IN PRESENZA (BLENDED) 12 72

Obiettivi

Obiettivi Professionalizzanti: Saper modellare un dispositivo elettromagnetico utilizzando la rappresentazione circuitale a parametri concentrati; saper analizzare semplici filtri passivi e attivi. Saper analizzare sistemi trifase simmetrici equilibrati e squilibrati. Saper determinare le correnti di guasto in un circuito trifase. Saper determinare i parametri circuitali di circuiti accoppiati.
Obiettivi Disciplinari: Saper analizzare un circuito a parametri concentrati in regime stazionario; sinusoidale; periodico. Ricavare la risposta completa di un circuito nel dominio del tempo e nel dominio della variabile di Laplace.
Conoscenze attese: Conoscenze sulle relazioni costitutive dei componenti a parametri concentrati, sulle relazioni fondamentali della teoria dei circuiti, sui teoremi e sui metodi per l’analisi dei circuiti in regime stazionario, sul metodo simbolico, sui teoremi e metodi per l’analisi dei circuiti in regime sinusoidale, sull’approccio a variabili di stato per l’analisi del comportamento dinamico di un circuito, su l’uso della trasformata di Laplace per l’analisi circuitale, sull’analisi in frequenza di un circuito. Conoscenza della teoria dell’elettromagnetismo. Conoscenza del principio di funzionamento delle macchine ad induzione e del modello del primo ordine del trasformatore monofase.
Abilità attese: Saper applicare i teoremi ed i metodi per l’analisi di circuiti a parametri concentrati in regime stazionario, sinusoidale, e saper analizzare il comportamento dinamico di un circuito a parametri concentrati. Saper eseguire l’analisi in frequenza di circuiti e saper riconoscere la tipologia di un filtro passivo e attivo. Saper analizzare un circuito magnetico. Saper determinare i parametri circuitali di circuiti mutuamente accoppiati. Saper analizzare un trasformatore monofase a carico partendo dai dati di targa. Capacità di esprimere chiaramente concetti tecnici.
Competenze attese: Essere in grado di valutare l’applicabilità della teoria dei circuiti e costruire il relativo modello a parametri concentrati per dispositivi di media complessità. Saper risolvere il relativo modello con gli strumenti della teoria dei circuiti.
Autonomia di giudizio: sviluppare la capacità di valutare criticamente i risultati dell’analisi circuitale.
Capacità di apprendere: saper integrare le conoscenze da varie fonti al fine di conseguire una visione ampia delle problematiche connesse all’analisi di circuiti e dispositivi elettrici e magnetici.

Prerequisiti

Conoscenze: Conoscenza adeguata degli aspetti metodologici fondamentali che contraddistinguono le scienze di base (analisi matematica, geometria, fisica). In modo particolare, conoscenza di: algebra matriciale nel dominio reale e complesso, derivate, integrali, equazioni differenziali ordinarie, serie di Fourier, trasformate di Laplace, leggi fondamentali dell’elettromagnetismo.
Abilità: Saper risolvere sistemi di equazioni algebriche in algebra reale e complessa, saper derivare ed integrare funzioni, saper risolvere sistemi di equazioni differenziali, saper applicare le trasformate e anti trasformate di Laplace. Saper formulare le relazioni che legano le grandezze elettriche nei resistori, condensatori, e induttori.
Competenze: Le competenze sin qui acquisite sono indispensabili alla comprensione, interpretazione, analisi critica e risoluzione di problemi di media difficoltà nell’ambito della teoria dei circuiti.
È consigliato aver superato i seguenti esami: Matematica 1, Matematica 2, Matematica applicata e computazionale, Fisica 2.

Contenuti

Prima unità didattica: I° semestre, 60 ore
Circuiti a costanti concentrate (lez. 10 ore; es. 6 ore)
Tensione e corrente, prima e seconda legge di Kirchhoff, Componenti e porte, Variabili descrittive, Potenza ed energia, Convenzioni. Proprietà generali di componenti e circuiti, base di definizione. Resistore, condensatore, induttore, generatori indipendenti di tensione e di corrente, generatori controllati, amplificatore operazionale, induttori mutuamente accoppiati, trasformatore ideale. Componenti reali. Componenti in serie ed in parallelo, trasformazione stella- triangolo.
Reti in regime stazionario (lez. 12 ore; es. 8 ore)
Grafo di un circuito e nozioni topologiche, Metodi di analisi: maglie e nodi. Teorema di Tellegen e principio di sovrapposizione egli effetti. Teoremi di Thevenin e di Norton. Teorema del massimo trasferimento di potenza.
Reti Regime sinusoidale (lez. 14 ore; es. 10 ore)
Presenza della variabile tempo nell'analisi dei circuiti lineari e permanenti. Funzioni sinusoidali e fasori. Proprietà dei fasori e fasore della derivata. Il circuito trasformato nel dominio dei fasori. Impedenza e ammettenza. Metodo dei fasori. Analisi di reti in regime sinusoidale. Teoremi. Potenza ed energia in regime permanente sinusoidale, La potenza complessa, Bipoli passivi, Conservazione della potenza complessa (Boucherot), Teorema del massimo trasferimento di potenza attiva, Sovrapposizione delle potenze, Il problema del rifasamento. Doppi bipoli.
Seconda unità didattica: II° semestre, 60 ore
Risposta in frequenza. Circuiti risonanti. Filtri passivi. Filtri attivi.(lez. 4 ore; es. 2 ore)
Analisi dei circuiti in funzionamento dinamico (lez. 16 ore; es. 8 ore)
Analisi nel dominio del tempo, relazione ingresso/uscita ed equazioni di stato. Esempi del primo ordine e del secondo ordine. Principali segnali impressi: impulso unitario, gradino unitario, sinusoide. Analisi nel dominio della variabile di Laplace: richiami alla trasformazione e antitrasformazione di Laplace, trasformazione delle equazioni dei componenti e delle equazioni topologiche. Funzioni di rete: eccitazione e risposta del circuito, risposta impulsiva, proprietà delle funzioni di rete. Stabilità.
Sistemi Trifase (10 ore di lezione e 4 di esercitazione)
Sistemi polifase e sistemi trifase simmetrici. Collegamento dei generatori ed ei carichi. Terne di sequenza. Reti trifase simmetriche ed equilibrate. Teorema di Thevenin generalizzato. Carichi trifase equilibrati e matrici ciclo simmetriche. Circuiti trifase squilibrati. Metodo di spostamento del centro stella. Potenze nei carichi trifase. Misure nei sistemi trifase. Carichi con neutro accessibile e senza neutro accessibile. Inserzione Aron. Misure nei carichi trifase squilibrati. Rifasamento di Carichi trifase. Principio di scomposizione. Analisi delle reti trifase mediante la Teoria delle Componenti Simmetriche. Calcolo delle correnti di corto circuito.
Circuiti magnetici (10 ore di lezione e 6 di esercitazione)
Richiami ai fondamenti della teoria dei campi magnetici stazionari. Mezzi normali e anomali. Ciclo di isteresi e perdite per isteresi. Curva normale di magnetizzazione. Circuiti magnetici inerti. Analogia fra circuiti elettrici e magnetici. Problema diretto e problema inverso. Calcolo dei parametri della mutua induttanza. Circuiti equivalenti di circuiti mutuamente accoppiati. Trasformatore induttivo. Trasformatore reale. Circuito equivalente del trasformatore reale. Prova a vuoto ed in corto circuito dei trasformatori. Calcolo dei parametri longitudinali del circuito equivalente del primo ordine del trasformatore monofase. Funzionamento a carico del trasformatore. Targa del trasformatore. Teorema di Galileo Ferraris. Campo magnetico rotante. Azioni elettromagnetiche dei campi magnetici rotanti. Principio di funzionamento delle macchine rotanti.

Metodi Didattici

La didattica è organizzata in modalità blended con la possibilità di usufruire delle lezioni frontali ed esercitazioni in aula e delle lezioni registrate. Sono inoltre organizzate attività di tutoraggio.
Il corso in modalità e-learning è composto di una componente di Didattica Erogativa, costituita da un insieme di “pacchetti” pre-costituiti, ed una componente di Didattica Interattiva, in cui gli studenti interagiscono col docente od il tutor d'aula virtuale utilizzando strumenti quali: e-mail, forum e aula virtuale/videoconferenza.
La Didattica Erogativa è suddivisa in moduli, a loro volta suddivisi in unità didattiche. Ciascuna unità didattica è organizzata in modo funzionale allo specifico obbiettivo formativo e può essere costituita da: la registrazione della lezione del docente col supporto di slide, video ed animazioni; da un insieme di slide e video volti a presentare, principalmente, esemplificazioni degli aspetti applicativi della materia; da test a correzione automatica per una auto-valutazione da parte dello studente.
Le video-lezioni sono fruibili in rete in maniera asincrona mediante i più comuni supporti multimediali (pc, smartphone, tablet) ed i più comuni software di collegamento in rete (Explorer, Crome, Mozilla, etc).
È inoltre possibile scaricare sul proprio supporto multimediale, per una fruizione off-line, alcuni contenuti specifici quali slide, tabelle, esercizi proposti e svolti.

Verifica dell'apprendimento

Le modalità con cui viene accertata l’effettiva acquisizione da parte degli studenti dei risultati di apprendimento attesi consistono in:
- Prove di apprendimento in corso d’anno: 2 prove parziali intermedie in forma scritta consistenti nella risoluzione di una serie di esercizi sulle diverse parti del programma del corso. Le prove intermedie sono riservate agli studenti frequentanti e sono esaustive per l’accertamento dei risultati di apprendimento.
- Prova scritta e orale durante le sessioni di esame (appelli circa quindicinali nel periodo previsto dal calendario didattico di Facoltà) aperte a tutti gli studenti, anche a quelli che non hanno partecipato alle prove intermedie, o non hanno conseguito risultati positivi, o vogliono comunque rinunciare al riconoscimento dei risultati intermedi. La prova scritta consiste nella risoluzione di una serie di esercizi sul programma del corso. Questa modalità di esame scritto e orale ha lo scopo di accertare l’effettiva acquisizione da parte dello studente delle conoscenze, competenze ed abilità coerenti con gli obiettivi formativi dell’insegnamento oltre che di accrescere le sue capacità comunicative.
- Il voto finale viene espresso in trentesimi, pesando di volta in volta il voto attribuito ai diversi esercizi in base all'impegno richiesto per la loro risoluzione sia in termini di contenuti che di complessità computazionale.
La valutazione di 18/30 viene conferita quando le conoscenze/competenze della materia sono almeno elementari, la valutazione di 30/30 con eventuale lode, quanto le conoscenze sono eccellenti.

Testi

1. Alexander, Sadiku, Circuiti elettrici, Mc Graw Hill
La soluzione degli esercizi del testo è disponibile all'indirizzo http://www.ateneonline.it/alexander/areastudenti.asp
2. Perfetti, Circuiti Elettrici, Zanichelli
3. Rizzoni, Elettrotecnica, Principi ed Applicazioni, McGraw Hill
4. Civalleri, Elettrotecnica, Levrotto e Bella, Torino
5. Repetto, Leva, Elettrotecnica, CittàStudi Edizioni
6. Biorci, Fondamenti di Elettrotecnica, UTET

Altre Informazioni

Slide e dispense del corso disponibili nel sito https://sites.unica.it/circuit-theory-group/education/. Nello stesso sito sono disponibili le esercitazioni con svolgimento.

Questionario e social

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