ELETTROTECNICA M - Z

Anno accademico 2022/2023 - Docente: Giovanni AIELLO

Risultati di apprendimento attesi

Il corso introduce alla conoscenza dei principi dell'elettrotecnica e si propone di fornire agli studenti i metodi per lo studio dei circuiti elettrici e le conoscenze propedeutiche per i successivi corsi di elettronica, automatica e comunicazioni elettriche.

Dopo un breve cenno ai campi elettrici e magnetici, utile per l’introduzione del modello a parametri concentrati, l’allievo ingegnere impara ad analizzare semplici circuiti nel dominio del tempo e in regime sinusoidale, i metodi di analisi sistematica e i teoremi fondamentali dell’analisi delle reti.

Infine, viene evidenziato l'impiego usuale dei modelli e dei metodi dell'analisi dei circuiti elettrici per applicazioni di segnale e di potenza.

Conoscenza e capacità di comprensione.
Le conoscenze acquisite durante il corso, in particolare, il legame tra il campo elettromagnetico e il modello a parametri concentrati, i metodi di soluzione e i teoremi delle reti elettriche consentono allo studente di comprendere a fondo il funzionamento delle reti elettriche, come pure gli ambiti di applicazione e i limiti di validità del modello circuitale. La comprensione di tali aspetti è fondamentale per gran parte delle attività di analisi di problemi nuovi e di sintesi di soluzioni originali che il futuro ingegnere dovrà affrontare.

Conoscenza e capacità di comprensione applicate.
Alla fine del corso, lo studente acquisisce la capacità di risolvere circuiti elettrici lineari e tempo-invarianti sia in regime stazionario che sinusoidale oltre che in transitorio. Tali capacità saranno alla base di molte delle applicazioni di altri insegnamenti (come, ad esempio, Automatica, Elettronica e Teoria dei Segnali) e, anche, interdisciplinari.

Autonomia di giudizio.
Il corso si propone anche di migliorare le capacità critiche e di giudizio. Infatti, allo studente è richiesto di individuare i metodi risolutivi più opportuni in relazione alla complessità del circuito da analizzare. Inoltre, ogni volta che analizza un circuito elettrico, lo studente è chiamato a verificare la correttezza della soluzione ottenuta sia sulla base della conoscenza, anche approssimativa, della soluzione attesa che mediante il confronto di soluzioni ottenute con metodi diversi (e con strumenti informatici). Infine, è invitato a interpretare con spirito critico eventuali anomalie riscontrate nella soluzione di un circuito. In tal modo, egli acquisisce certezza del risultato trovato, consapevolezza del funzionamento del circuito ed è in grado di giudicare autonomamente la correttezza della soluzione ottenuta. Tale allenamento delle capacità critiche e di giudizio consentirà allo studente di gestire meglio la complessità, nonché di formulare giudizi anche sulla base di informazioni limitate o incomplete.

Abilità comunicative.
Lo studente apprende l’utilizzo corretto dei simboli circuitali e matematici nonché dei termini tecnici e delle unità di misura utilizzati in elettrotecnica. Inoltre, quasi tutte le formule e i teoremi enunciati e utilizzati per la soluzione dei circuiti vengono dimostrati. In tal modo, lo studente sarà in grado di comunicare in modo chiaro e privo di ambiguità, a interlocutori specialisti e non specialisti, le conoscenze acquisite e, anche, di supportare, argomentando, le proprie conclusioni.

Capacità di apprendere.
Lo studio della materia migliora le capacità di classificazione dell’allievo ingegnere. In particolare, risolvendo i circuiti elettrici con i vari metodi sistematici e teoremi studiati nella teoria dei circuiti, lo studente cataloga i circuiti in diverse classi, sulla base della loro topologia e dei bipoli che li compongono, al fine di individuare il metodo più efficiente per analizzare il circuito stesso. Il miglioramento della capacità di classificazione e l'esercizio dello spirito critico contribuiscono a rafforzare la capacità dello studente di proseguire lo studio in modo autonomo successivamente al corso di studio.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

Le conoscenze da acquisire durante il corso sono il contenuto delle lezioni frontali svolte in aula dal docente e – al fine di agevolare lo studio personale – gli argomenti sono dettagliatamente elencati nel programma del corso, con riferimenti espliciti alle parti in cui sono trattati nei principali testi consigliati.

Le esercitazioni in aula e quellle personali sono lo strumento per acquisire la capacità di applicare le conoscenze. Esempi, con i passaggi necessari per applicare le conoscenze acquisite alla soluzione dei circuiti, vengono svolti dal docente in aula durante le esercitazioni che seguono la spiegazione di un nuovo argomento. Alcuni degli esercizi svolti dal docente sono risolti anche mediante un software gratuito per la soluzione numerica delle reti elettriche così da fornire agli studenti un mezzo alternativo per poter verificare autonomamente la correttezza dei risultati ottenuti. Al fine di guidare lo studente durante la fase di esercitazione personale, al termine di ciascuna esercitazione svolta in aula dal docente, viene pubblicato un elenco di esercizi consigliati (reperibili sui testi di riferimento per gli esercizi oppure online) per acquisire padronanza degli strumenti da utilizzare per la soluzione dei circuiti. Inoltre, lo studente è invitato a risolvere lo stesso circuito con diversi metodi, utilizzando tutte le conoscenze acquisite e tutti gli strumenti (anche informatici) a propria disposizione, moltiplicando in tal modo la valenza del singolo esercizio. Infine lo studente è esortato ad approfondire gli argomenti trattati usando materiali diversi da quelli proposti, soprattutto per ciò che riguarda la fase di esercitazione personale, sviluppando così la capacità di applicare le conoscenze acquisite a contesti differenti da quelli presentati durante il corso.

Per invogliare gli studenti a studiare gli argomenti di teoria e a esercitarsi già durante lo svolgimento del corso, nonchè per favorire il superamento dell’esame finale, è previsto un percorso alternativo alla classica prova d'esame (prova scritta ed esame orale), costituito da:

  • una PROVA D'IDONEITA', da svolgersi, orientativamente, a metà del periodo di svolgmento delle lezioni;
  • una PROVA IN ITINERE, da svolgersi alla fine del periodo di lezioni;
  • una PROVA SCRITTA SEMPLIFICATA da svolgersi nelle sessioni di esami immediatamente successive alla conclusione del corso;
  • una PROVA ORALE da svolgersi pochi giorni dopo la prova scritta.

Tale percorso consente agli studenti di valutare se sono al passo con gli argomenti svolti dal docente e ha il vantaggio di frazionare la prova scritta in due prove da sostenere in tempi diversi, garantendo allo studente un tempo a disposizione per la soluzione dei quesiti d'esame proposti quasi doppio rispetto alla sola prova scritta. 

Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.

Prerequisiti richiesti

Spazi vettoriali: generatori, indipendenza lineare, basi.

Matrici: rango, matrici ridotte, riduzione, minori. Determinante, matrici invertibili. Operazioni con matrici: trasposta, inversa, somma, prodotto.

Sistemi lineari, risolubilità e metodi di risoluzione (anche con l’ausilio del calcolatore): sostituzione, confronto, combinazione lineare, Cramer, Gauss.

Applicazioni lineari, proprietà. Applicazioni semplici e matrici diagonalizzabili: autovalori e autospazi.

Sistemi lineari a coefficienti costanti: costruzione di una base dello spazio delle soluzioni nel caso di autovalori semplici.

Algebra lineare e geometria

Numeri reali. Operazioni con numeri reali. Potenza a esponente razionale e reale. Logaritmo di un numero reale positivo. Trigonometria. Equazioni e disequazioni.

Unità immaginaria. Forma algebrica, forma trigonometrica e forma esponenziale dei numeri complessi. Notazione polare e cartesiana dei numeri complessi. Operazioni con numeri complessi. Radici nel campo complesso.

Funzioni reali di una variabile reale. Operazioni tra funzioni. Funzione inversa e funzione composta. Estremi assoluti e relativi di una funzione.

Limiti delle funzioni reali. Forme indeterminate. Infinitesimi e infiniti. Asintoti. Continuità per funzioni reali di una variabile reale. Punti di discontinuità

Derivata di una funzione reale di una variabile reale. Significato geometrico della derivata. Derivabilità e continuità. Derivate delle funzioni elementari. Operazioni con le derivate. Derivata della funzione composta e inversa. Differenziale. Derivate di ordine superiore al primo. Estremi relativi. Monotonia delle funzioni derivabili. Formula di Taylor.

Integrale di Riemann. Primitive di una funzione e integrale indefinito. Integrazione per parti e per sostituzione. Integrale curvilineo, integrali doppi, integrali tripli.

Analisi matematica I

Derivate direzionali e parziali per funzioni scalari. 

Equazioni differenziali ordinarie di ordine n. Sistemi di n equazioni differenziali ordinarie del primo ordine in n funzioni incognite. Equivalenza tra equazioni e sistemi.

Problema di Cauchy. Definizione di soluzione.

Trasformata di Laplace. Linearità della Trasformata di Laplace. Prima formula fondamentale. Trasformabilità delle funzioni periodiche. Trasformata di Laplace della convoluzione. Trasformata della funzione integrale. Seconda formula fondamentale. Inversione della trasformata di Laplace. Antitrasformazione delle funzioni razionali. Applicazione alle equazioni differenziali e ai sistemi di equazioni differenziali.

Analisi matematica II

Notazione esponenziale o scientifica. Grandezze fisiche. Sistema Internazionale (SI). Arrotondamento dei valori numerici.

Grandezze scalari e vettoriali. Somma e scomposizione di vettori. Versori. Prodotto scalare. Prodotto vettoriale. Derivazione e integrazione di vettori.

Lavoro. Potenza. Energia. Calore.

Fisica I

Conduttori e isolanti, carica elettrica. Legge di Coulomb. Campo e Potenziale elettrico. Teorema di Gauss.

Capacità di un conduttore. Condensatori piani. Energia e densità di energia del campo elettrico.

Definizione della costante dielettrica relativa e assoluta. Il campo di induzione elettrica. Equazioni della elettrostatica in presenza di mezzi dielettrici. I dielettrici lineari.

Forza elettromotrice. Intensità di corrente. Modello del moto delle cariche elettriche nei conduttori e resistenza elettrica.

Definizione di campo magnetico. Forze su conduttori percorsi da corrente. Legge di Ampere. Corrente di spostamento. Legge di Biot-Savart. Legge di Gauss nella magnetostatica.

Proprietà magnetiche della materia. Definizione della permeabilità magnetica relativa. Sostanze diamagnetiche, paramagnetiche e ferromagnetiche. Ciclo di Isteresi. Meccanismi di magnetizzazione microscopica. Campo magnetico e campo di Induzione magnetica. Equazioni della magnetostatica in presenza di mezzi materiali.

Legge di induzione elettromagnetica di Faraday. Legge di Lenz. Induttanza. Energia e densità di energia.

Definizione di gradiente di un campo scalare. Definizione di divergenza e rotore di un campo vettoriale. Teorema di Stokes. Teorema della divergenza.

Cenni sulla propagazione delle onde elettromagnetiche nel vuoto.

Frequenza lezioni

La frequenza alle lezioni non è obbligatoria.

Contenuti del corso

 1. Nozioni introduttive.

Notazione scientifica e ordine di grandezza. Sistema Internazionale di Unità di Misura (SI);
grandezze elettriche e loro unità di misura SI. Richiami di calcolo vettoriale.
Introduzione alla disciplina.

2. Modello circuitale.

Assunzioni, deduzione e limiti di validità del modello Circuitale. Elementi elettrici e reti
elettriche. Tensioni e correnti elettriche di un elemento; sistemi di grandezze descrittive.
Classificazione topologica degli elementi: bipoli, n-poli, doppi bipoli e n-bipoli; classificazione
fisica degli elementi: variabili caratteristiche, forma e denominazione delle relazioni caratteristiche.
Nodi, lati e variabili di rete. Leggi ed equazioni di Kirchhoff.

3. Proprietà e teoremi generali delle reti elettriche.

Principali proprietà di una rete elettrica: zerodimensionalità, risolubilità, linearità, tempo
invarianza, dinamicità. Analisi e soluzione di una rete.
Potenza, lavoro ed energia elettrica; classificazione energetica degli elementi; passività, teorema
di Tellegen.
Teoremi generali delle reti: teorema di Sostituzione, teorema di Sovrapposizione degli Effetti,
teorema della Rete Equivalente di Thevenin-Norton, teorema di Reciprocità.

4. Elementi bipolari.

Bipoli adinamici. Variabili caratteristiche, forma e denominazione delle relazioni caratteristiche;
potenza assorbita, condizione di passività.
Resistore lineare tempo invariante: resistenza equivalente di resistori connessi in serie e/o in
parallelo, partitore di tensione, partitore di corrente, reti di Millman. Trasformazione lato Theveninlato
Norton e viceversa. Trasformazione stella-triangolo e viceversa.
Resistori non lineari: generatori indipendenti di tensione e generatori indipendenti di corrente,
forme d'onda tipiche dei generatori; diodo ideale e diodo a giunzione.
Bipoli dinamici. Variabili caratteristiche, forma e denominazione delle relazioni caratteristiche;
capacitori e induttori lineari tempo invarianti: circuiti equivalenti, continuità delle variabili
energetiche, energia immagazzinata, condizione di passività; caratteristica dinamica; collegamenti
in serie e/o in parallelo; capacità equivalente e induttanza equivalente.

5. Elementi doppio bipolari.

Doppi bipoli adinamici: variabili caratteristiche, forma e denominazione delle relazioni
caratteristiche; potenza assorbita, condizione di passività. Trasformatore ideale, generatori
dipendenti lineari tempo invarianti.
Doppi bipoli dinamici: variabili caratteristiche, forma e denominazione delle relazioni
caratteristiche; potenza assorbita, condizione di passività.
Induttori accoppiati lineari tempo invarianti. Rappresentazione induttanza e rappresentazione
riluttanza; coefficienti di accoppiamento; energia immagazzinata, condizione di passività.
Collegamento in serie e connessione in parallelo di induttori accoppiati. Coefficienti di dispersione
parziali, induttanze di dispersione, circuito equivalente.

6. Grafi e metodi di analisi delle reti.

Definizione di grafo, grafo connesso, grafo planare, maglia, insieme di taglio, anello, albero e
coalbero; teorema dell’albero; matrici delle maglie e degli insiemi di taglio fondamentali, relazione
di ortogonalità; spazio delle correnti e spazio delle tensioni di una rete.
Riformulazione delle leggi di Kirchhoff in termini di grafo di una rete; generalizzazione del
teorema di Tellegen.
Metodi di analisi dei nodi, dei nodi modificato, delle maglie, delle maglie modificato, degli
anelli, del tableou sparso e regole per la scrittura sistematica delle relative equazioni.

7. Reti lineari tempo invarianti.

Regime transitorio e analisi nel dominio del tempo. Risposta con ingresso zero: frequenze
naturali, stabilità esponenziale e ordine di una rete. Risposta con stato zero: risposta all'impulso,
risposta agli ingressi canonici e risposta alla sinusoide; integrale di convoluzione. Risposta
completa: equazione differenziale di ordine minimo. Risposta transitoria e risposta permanente.
Regime sinusoidale e regime costante; teorema fondamentale del regime isomorfo. Studio
dettagliato delle reti del primo e del secondo ordine.
Ingressi, uscite, relazioni ingresso-uscita, stato di una rete elettrica; metodo delle variabili di
stato.
Applicazione del metodo operatoriale di Laplace allo studio delle reti elettriche. Analisi nel
dominio della pulsazione complessa; equazioni topologiche ed equazioni caratteristiche; funzioni di
rete; poli e zeri.

8. Reti in regime sinusoidale.

Grandezze periodiche e loro parametri: valore medio, valore efficace. Rappresentazione
simbolica di grandezze sinusoidali; definizione, operazioni e proprietà dei fasori. Equazioni
topologiche ed equazioni caratteristiche in regime sinusoidale; funzioni di rete in regime sinusoidale
e loro proprietà.
Comportamento energetico di una rete in regime sinusoidale: potenza istantanea, fluttuante,
attiva, reattiva, apparente e complessa. Teorema del massimo trasferimento di potenza attiva,
perdite e rendimenti. Teorema di Boucherot; rifasamento monofase di carichi induttivi.
Reti elementari RC, RL e RLC: risposta in frequenza, risonanza, fattore di qualità. Diagrammi
vettoriali.
Sistemi trifase: motivazioni al loro uso e tipologie di più frequente impiego. Generatori e carichi
trifase. Terne pure, equilibrate, simmetriche. Collegamenti interfasici, grandezze di fase, di linea e
baricentriche; sistemi dissimmetrici, sistemi squilibrati. Equipotenzialità dei centri stella di carichi
equilibrati. Teorema di Forteschue. Reti simmetriche ed equilibrate; reti monofase equivalenti.
Comportamento energetico e potenze nei sistemi trifase. Voltmetri, amperometri, wattmetri,
varmetri. Teorema e inserzione Aron. Potenza nei sistemi simmetrici ed equilibrati.

9. Caratterizzazione esterna dei doppi bipoli.

Rappresentazioni dei doppi bipoli lineari tempo invarianti: matrici immettenza, matrici ibride,
matrici di trasmissione. Reciprocità e simmetria dei doppi bipoli. Doppi bipoli intrinseci, estrinseci,
bilanciati e sbilanciati. Interconnessione di doppi bipoli in serie e/o in parallelo, in cascata.

10. Linee di trasmissione.

Assunzioni, deduzione e limiti di validità del modello Linea di Trasmissione; parametri primari ed
equazioni dei telegrafisti di una linea uniforme a due conduttori. Linee in regime sinusoidale;
impedenza caratteristica e parametro di propagazione; coefficiente di riflessione e di trasmissione.Linee ideali.

11. Elettromagnetismo.

Campo elettrico statico. Coefficienti di capacità, coefficienti di potenziale ed energia di un
sistema di conduttori. Bipolo capacitore. Esempi di calcolo di capacità.
Campo di corrente stazionario. Leggi di Ohm e di Joule per le grandezze di campo. Campo
elettromotore. Bipolo resistore. Esempi di calcolo di resistenze.
Campo magnetico stazionario. Potenziale vettore magnetico. Coefficienti di induttanza,
coefficienti di riluttanza ed energia di un sistema di correnti. Bipolo induttore. Esempi di calcolo di
auto e mutua induttanza.
Mezzi ferromagnetici: curva di prima magnetizzazione, permeabilità normale e permeabilità
differenziale, ciclo di isteresi, magneti permanenti.
Circuiti magnetici: tensione magnetica, legge delle tensioni magnetiche e dei flussi magnetici,
legge di Hopkinson, riluttanza e permeanza; circuito elettrico equivalente; calcolo di coefficienti di
auto e di mutua induzione.
Campo elettromagnetico quasi stazionario. Equazione della diffusione del campo magnetico nei
conduttori. Correnti indotte, effetto pelle e di prossimità. Campi elettromagnetici sinusoidali;
profondità di penetrazione in un semispazio conduttore.
Campo elettromagnetico non stazionario. Legge di Faraday-Neumann-Lenz, forza elettromotrice
indotta dinamica e mozionale; spira in moto in un campo magnetico uniforme. Legge di Ampere-
Maxwell, corrente di spostamento.
Elettromagnetismo computazionale; esempi illustrativi dell’utilizzo di metodi numerici per il
calcolo di campi elettromagnetici.

Testi di riferimento

Teoria

  1. M. De Magistris, G. Miano, Circuiti. Fondamenti di circuiti per l'ingegneria, Springer Verlag Italia.
  2. C.A. Desoer, E.S. Kuh, Fondamenti di Teoria dei Circuiti, Franco Angeli Editore.

Eventuali altri testi da consultare

  1. P.P. Civalleri, Elettrotecnica, Levrotto&Bella, tomo I e II..
  2. V. Daniele, A. Liberatore, R. Graglia, S. Manetti, Elettrotecnica, Monduzzi Editore (fuori produzione disponibile nella biblioteca di Ingegneria)
  3. G. Someda, Elementi di Elettrotecnica Generale, Pàtron Editore (fuori produzione disponibile nella biblioteca di Ingegneria)​

Esercizi (tutti i testi di esercizi di elettrotecnica vanno parimenti bene; si riporta una lista, non esaustiva, di alcuni testi consigliati e reperibili presso la biblioteca di Ingegneria).

  1. A. Laurentini, A.R. Meo, R. Pomè, Esercizi di elettrotecnica, Levrotto&Bella
  2. G. Marchesi, P.L. Mondino, C. Monti, A. Morini, Esercizi di elettrotecnica, Libreria Cortina
  3. S. Bobbio, Esercizi di elettrotecnica, CUEN
  4. J.A. Edminidter, Circuiti elettrici, coll. Schaum (1975), McGraw-Hill
  5. J. O’Malley, Basic Circuit Analysis (Second Edition), coll. Schaum's Outlines, McGraw-Hill
  6. Testi di esercizi on line.
  7. Testi dei compiti d’esame.

Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1 Nozioni introduttive. Introduzione alla disciplina.Materiale didattico fornito dal docente. 1) XIII-XVII; 3) 1.1-1.6.
2Modello Circuitale. Elementi elettrici e reti elettriche. Leggi ed equazioni di Kirchhoff.1) XIII-XVII; 3) 1.1-1.6. Materiale didattico fornito dal docente.
3 Elementi di teoria dei grafi e loro applicazione alle reti elettriche. Teorema di Tellegen. 1) 3.1-3.4, 3.7; 2) 9.1.9.4. *3) 4.1-4.5. *Materiale didattico fornito dal docente.
4Metodi sistematici di analisi delle reti.1) 3.5-3.6; 2) 10.1-10.5, 11.1-11.2, 11.4-11.5.
5 Potenza, lavoro ed energia elettrica; classificazione energetica degli elementi; passività. 1) 1.4; 3) 3.8-3.9. *Materiale didattico fornito dal docente.
6 Bipoli adinamici. Resistore. Trasformazioni di equivalenza delle reti. Generatori indipendenti. 1) 1.6, 2.1, 4; 2) 2.1-2.2, 2.6, 3.1-3.3; *3) 6.1-6.4.
7 Doppi bipoli adinamici. Trasformatore ideale, generatori dipendenti. 1) 6.1-6.4; 2) 8.2-8.3, 17.5-17.6; *3) 7.1-7.6.
8 Rappresentazioni dei doppi bipoli. Reciprocità e simmetria. Interconnessione di doppi bipoli. 1) 6.1-6.4; 2) 8.2-8.3, 17.5-17.6; *3) 7.1-7.6.
9Utilizzo dei metodi sistematici di analisi delle reti elettriche.1) 3.5-3.6; 2) 10.1-10.5, 11.1-11.2, 11.4-11.5.
10 Bipoli dinamici. Capacitori e induttori.  1) 1.7; 2) 2.3-2.4, 2.6; *3) 9.1-9.9.
11 Doppi bipoli dinamici. Induttori accoppiati. Coefficienti di dispersione. Circuiti equivalenti.1) 6.4; 2) 8.1; *3) 10
12 Mezzi ferromagnetici. Circuiti magnetici; calcolo di coefficienti di auto e di mutua induzione. 3) 24.11, 24.13;*24.14. *Materiale didattico fornito dal docente.
13 Grandezze periodiche.  Regime sinusoidale, fasori, funzioni di rete.  Risposta in frequenza di reti RC, RL e RLC. 1) 5.1-5.2, 5.4-5.6, 5.8; 2) 7.1-7.6; *3) 2, 14.1-14.4, 14.7-12.
14Energetica di una rete in regime sinusoidale. Teorema del Massimo Trasferimento di potenza attiva, Teorema di Boucherot. Rifasamento monofase.1) 5.3, 5.9; 2) 7.7; *3) 14.5, 14.13.
15Sistemi e grandezze trifase. Equipotenzialità dei centri stella. Reti simmetriche ed equilibrate. Potenze nei sistemi trifase. Teorema di Aron. Teorema di Forteschue. 1) 5.10;  3) 15.1-15.5, 15.7, 15,9-15.10.
16Proprietà,  analisi e soluzione di una rete elettrica. Analisi nel dominio del tempo.1) 7.3; 2) 6.1-6.4.
17Risposte nel dominio del tempo: proprietà e calcolo. 1) 7.3; 2) 6.1-6.4.
18Equazione differenziale di ordine minimo. Fequenze naturali e stabilità di una rete. Teorema del regime isomorfo.1) 7.3; 2) 6.1-6.4; 14.1, 14.3-14.4.
19Studio dettagliato delle reti del primo ordine.1) 2.3; 2) 4.1-4.3.
20Studio dettagliato delle reti del secondo ordine.1) 7.1; 2) 5.1-5.2.
21 Stato di una rete elettrica e  metodo di analisi delle variabili di stato. 1) 7.2; 2) 12.
22 Metodo operatoriale di Laplace e reti elettriche. Analisi nel dominio della pulsazione complessa. Funzioni di rete; poli e zeri. 1) 7.4; 2) 13, 15.
23Teorema di Sostituzione, teorema di Sovrapposizione , teorema di Thevenin-Norton, teorema di Reciprocità. 2) 16.1.1, 16.2.1, 16.3.1, 16.4.1. 1) 4.2.3, 4.3, 6.3.1.
24 Campo elettrico statico.  Bipolo capacitore. Esempi di calcolo di capacità.    Materiale didattico fornito dal docente. *3) 23.1-32.12.
25Campo di corrente stazionario. Bipolo resistore. Esempi di calcolo di resistenze.Materiale didattico fornito dal docente. *3) 21.1- 21.5; 21.8-21.9;21.11-21.12.
26Campo magnetico stazionario. Bipolo induttore. Esempi di calcolo di auto e mutua induttanza. Materiale didattico fornito dal docente. *3) 24.1, 24.3-24.8.
27 Campo elettromagnetico quasi stazionario. Correnti indotte ed effetto pelle . Materiale didattico fornito dal docente. *3) 24.15-25.22.
28 Campo elettromagnetico non stazionario. Forza elettromotrice, corrente di spostamento.Materiale didattico fornito dal docente. *3) 25.1-25.4; 24.23
29Elettromagnetismo computazionale. Materiale didattico fornito dal docente.
30Modello Linea di Trasmissione. Equazioni dei telegrafisti. Linee in regime sinusoidale.Materiale didattico fornito dal docente.  *3) 27.1-27.2; 27.7-27.9; 27.12.
31Il materiale didattico contrassegnato con * è da intendersi quale materiale di approfondimento dell'argomento.
32elenco delle esercitazioniEsercizi consigliati divisi argomento disponibili sulla piattaforma Studium. Testi di esercizi consigliati.
33 Analisi di reti resistive elementari; calcolo di funzioni di rete.
34Applicazione del metodo dei potenziali di nodo all'analisi di reti resistive.
35Applicazione del metodo delle correnti di maglia all'analisi di reti resistive.
36Determinazione delle rappresentazioni di doppi bipoli resistivi.
37Circuiti magnetici e calcolo di auto e mutue induttanze.
38Analisi di reti in regime sinusoidale elementari; calcolo di funzioni di rete.
39Analisi di reti in regime sinusoidale mediante metodi sistematici; calcolo di funzioni di rete.
40Analisi di reti in regime sinusoidale mediante metodi sistematici; calcolo di funzioni di rete.
41Calcolo di potenze ed applicazione dei teoremi delle reti in regime sinusoidale.
42Calcolo di potenze ed applicazione dei teoremi delle reti in regime sinusoidale.
43Analisi di reti trifase.
44Analisi di reti trifase.
45Analisi nel dominio del tempo di reti in regime transitorio mediante i metodi dei potenziali di nodo e delle correnti di maglia.
46Analisi nel dominio del tempo di reti in regime transitorio mediante il metodo delle variabili di stato.
47Analisi nel dominio della pulsazione complessa con metodi sistematici di reti in regime transitorio.
48Analisi nel dominio della pulsazione complessa con metodi sistematici di reti in regime transitorio.
49Esercitazione di fine corso.
50Esercitazione di fine corso.
51Esercitazione di fine corso.
52Esercitazione di fine corso.

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

PROVE D’ESAME

INTRODUZIONE

L’esame consiste in una PROVA SCRITTA e una PROVA ORALE.
Lo studente deve sostenere entrambe le prove.
Qualora le condizioni dovessero richiederlo, la verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica e, in tal caso,  saranno introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto riportato nel syllabus. 

PROVA SCRITTA

La prova scritta si svolge nella data, ora e aula dell’appello d’esame indicate sulla piattaforma Smartedu.

Per poter partecipare alla prova scritta, gli studenti devono prenorarsi all'appello d’esame.sulla piattaforma Smartedu almeno una settimana prima della datadella prova.

La prova scritta - la cui durata è 2 ore - consiste nella soluzione di 2 esercizi, concernenti le seguenti tipologie: calcolo della risposta completa (transitorio e regime) in circuiti del primo o del secondo ordine, reti a regime sinusoidale (inclusi sistemi trifase), applicazione dei teoremi delle reti elettriche, doppi bipoli, circuiti magnetici; in uno dei due esercizi, di solito, si chiede la risposta completa (transitorio e regime) di una o più variabili di rete.

Durante la prova scritta è possibile consultare libri e appunti in formato cartaceo e utilizzare una calcolatrice. E', invece, vietato l'uso di qualsiasi altro strumento elettronico (cellulare, notebook, smartphone, tablet, ecc.).

La votazione massima ottenibile per la soluzione di ciascun esercizio è 15/30.

La soluzione di ciascun esercizio fornita dallo studente viene valutata sulla base dei seguenti criteri (in ordine di importanza):

  1. scelta e applicazione del metodo risolutivo e completezza dei risultati (fino a 10/30);
  2. correttezza dei calcoli (fino a 3/30);
  3. correttezza dei simboli, chiarezza delle figure e ordine espositivo (fino a 2/30);
  4. presenza di errori gravi teorici e/o concettuali (fino a -15/30).

I risultati della prova scritta vengono resi noti attraverso il sito web del Corso di Studi (CdS)

L'ammissione alla PROVA ORALE (v. più avanti) si intende, solo ed esclusivamente, per la prova orale immediatamente successiva alla prova scritta.

La soglia di ammissione alla prova orale è 18/30.

Gli studenti che nella prova scritta ottengono una valutazione inferiore a 12/30 sono assolutamente sconsigliati dal sostenere la prova orale e, pertanto, non ammessi alla prova orale.

Gli studenti che nella prova scritta ottengono una valutazione compresa tra 12/30 e 17/30 sono sconsigliati dal sostenere la prova orale; tuttavia lo studente può visionare il compito e - dopo averne discusso con il docente - decidere se affrontare o meno la prova orale: durante la prova orale verrà richiesto di colmare le lacune evidenziate nella prova scritta.

PROVA SCRITTA SEMPLIFICATA

Negli appelli della II sessione e della III sessione d’esami, gli studenti che hanno preso parte alla PROVA IN ITINERE (v. più avanti) hanno la possibilità di scegliere se utilizzare la valutazione della prova in itinere per la formulazione del voto finale. Gli studenti che ritengono “soddisfacente” il risultato ottenuto nella prova in itinere, possono risolvere – nel tempo previsto di 2 ore – una prova scritta “semplificata” che consiste nel solo esercizio relativo al calcolo della risposta completa (transitorio e regime) in circuiti del primo o del secondo ordine.

La valutazione della prova scritta semplificata si somma a quella della prova in itinere per formare il giudizio sulla prova scritta - studente “ammesso” alla prova orale, “sconsigliato” dal sostenere la prova orale, assolutamente sconsigliato e, pertanto, “non ammesso” alla prova orale - secondo le modalità descritte per la prova scritta.

Per gli appelli successivi alla III sessione d’esami non sarà più possibile far valere la valutazione della prova in itinere per la formulazione del voto finale e tutti gli studenti dovranno svolgere la prova scritta tradizionale (cioè dovranno risolvere entrambe le tipologie di esercizi proposti nella prova scritta).

PROVA ORALE

La prova orale si svolge, di solito, qualche giorno dopo la data della prova scritta e, di norma, non sono concessi prolungamenti se non per gravi e comprovabili motivi. La data, l'orario e il luogo della prova orale vengono comunicati durante lo svolgimento della prova scritta e, successivamente, pubblicati sul sito web del CdS.

La prova orale – la cui durata è di 30 minuti circa - inizia con la discussione dell’elaborato relativo alla prova scritta, a cui seguono almeno due domande sugli argomenti del programma del corso.

La votazione massima ottenibile per la prova orale è 6/30.

La prova orale viene valutata sulla base dei seguenti criteri:

  1. conoscenza degli argomenti        (fino a 4/30);
  2. rigore e chiarezza espositiva        (fino a 2/30).

La prova orale può avere anche una valutazione negativa nel caso in cui emergano gravi lacune nella preparazione dello studente, non evidenziate dalla prova scritta.


PROVE IN ITINERE

INTRODUZIONE

Per invogliare gli allievi allo studio degli argomenti durante lo svolgimento del corso e per favorire il superamento dell’esame finale negli appelli delle sessioni immediatamente successive alla conclusione delle lezioni del corso, si suggerisce un percorso alternativo  alla tipologia della PROVA SCRITTA (sopra descritta), costituito da:

  1. una PROVA IN ITINERE, da svolgersi alla fine del periodo di lezioni, durata 90 minuti, soluzione di 1 esercizio;
  2. una PROVA SCRITTA SEMPLIFICATA da svolgersi nella data, ora e aula degli appelli della II e III sessione di esami (sessioni immediatamente successive alla conclusione del corso), durata 2 ore, soluzione di 1 esercizio.

Tale percorso ha il vantaggio di frazionare la prova scritta in due prove da sostenere in tempi diversi. Inoltre, qualora il risultato della prova in itinere non fosse soddisfacente per lo studente, gli è, comunque, preservata la facoltà di svolgere la prova scritta tradizionale.

PROVA IN ITINERE

La prova in itinere (prenotazione obbligatoria su Studium) verte sulla soluzione di un esercizio riguardante una delle seguenti tipologie: reti a regime sinusoidale (inclusi sistemi trifase), applicazione dei teoremi delle reti elettriche, doppi bipoli, circuiti magnetici. 

La prova in itinere si svolge alla fine del periodo di lezioni e, comunque, prima del primo appello d'esame.

La prova ha la durata di 90 minuti e si svolge secondo le regole indicate per la prova scritta.

Anche la valutazione della soluzione dell’esercizio è effettuata con gli stessi criteri e punteggi indicati per la prova scritta.

Per poter prendere parte alla prova in itinere, lo studente deve aver acquisito un “giudizio di idoneità”. Tale giudizio si acquisisce tramite il superamento di una PROVA DI IDONEITA’.

PROVA DI IDONEITA’

La prova di idoneità (prenotazione obbligatoria su Studium) verte sulla soluzione di reti in regime stazionario, cioè reti resistive (i cui componenti sono solo resistori lineari e tempo invarianti, generatori pilotati e trasformatori ideali) alimentate da generatori indipendenti costanti. L’obiettivo è quello di verificare la conoscenza dei metodi sistematici (almeno metodo degli anelli) e delle trasformazioni (serie, parallelo, Thevenin-Norton, ecc.) con la soluzione di esercizi di complessità modesta sia per topologia che per quanto concerne i calcoli.

La prova di idoneità si svolge, di norma, durante il periodo di sospensione delle attività didattiche.

La prova di idoneità - la cui durata è 2 ore - consiste nella soluzione di quattro esercizi, nell'ordine uno per ciascuna delle seguenti tipologie:

  1. calcolo di resistenze equivalenti mediante trasformazioni: serie, parallelo, stella-triangolo e viceversa, Thevenin-Norton e viceversa, trasporto di resistenze al primario o secondario del trasformatore;
  2. calcolo di grandezze elettriche (correnti, tensioni, potenze, ecc.) mediante metodi sistematici;
  3. calcolo di matrici di doppi bipoli;
  4. calcolo di grandezze elettriche (correnti, tensioni, potenze, ecc.) o di resistenze equivalenti mediante metodi sistematici modificati.

Durante la prova non è possibile consultare libri e appunti in formato cartaceo né usare qualsiasi strumento elettronico diverso da una calcolatrice.

Ciascun esercizio avrà una valutazione da 0 a 1. Gli errori sono classificati secondo le seguenti tipologie e a ogni errore verrà assegnato il punteggio indicato che sarà sottratto dal valore 1, inizialmente, attribuito a ciascun esercizio:

  1. errori di scelta del metodo: -0,25;
  2. errori nell’applicazione di un metodo: -0,25, -0,5, -0,75 o -1 a seconda della gravità dell’errore;
  3. errori di calcolo: -0.25;
  4. risultati incompleti: -0,25, -0,5, -0,75 o -1 a seconda del grado di incompletezza.

La prova ha una valutazione di idoneità: “IDONEO”, “IDONEO CON RISERVA”, “NON IDONEO”.

I risultati della prova d’idoneità vengono resi noti sul sito web del CdS.

Lo studente è considerato “idoneo” se sono soddisfatte le seguenti condizioni:

  1.  ha svolto almeno i primi tre esercizi (tipologie a, b, c) ;
  2.  il suo elaborato ottiene un punteggio uguale o superiore a 3.

Lo studente è considerato “idoneo con riserva” sono soddisfatte le seguenti condizioni:

  1. ha svolto almeno i primi tre esercizi (tipologie a, b, c) ;
  2. il suo elaborato ottiene un punteggio inferiore a 3 ma uguale o superiore a 2.25.

Allo studente “idoneo con riserva” può essere concessa l’idoneità in seguito alla discussione dell’elaborato con il docente.

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Sulla piattaforma Studium e sul sito web del corso sono disponibili esempi di esercizi svolti, elenchi di esercizi consigliati per esercitarsi e i testi delle prove scritte già effettuate.
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