Fondamenti di Circuiti
Lezione 1 Le leggi dell’elettromagnetismo. Carica elettrica, corrente elettrica, densità di corrente. Campo elettrico, campo magnetico, forza di Lorentz.
Lezione 2 Le leggi dell’elettromagnetismo nel vuoto in forma integrale. Introduzione al modello circuitale.
Lezione 3 Bipolo: intensità della corrente elettrica, tensione elettrica, potenza elettrica. Convenzione dell’utilizzatore e del generatore. Circuiti di bipoli: leggi di Kirchhoff alle correnti e alle tensioni.
Lezione 4 Potenza assorbita da un bipolo. Classificazione dei bipoli.
Lezione 5 Bipoli tempo varianti. Bipoli attivi passivi strettamente passivi. Resistore Lineare. Generatore indipendente di tensione
Lezione 6 Generatore indipendente di corrente. Corto circuito, circuito aperto. Interruttori. Esercizio. Diodo. Generatori reali di tensione.
Lezione 7 Generatore reale di corrente. Esercizio. Circuito non lineare (soluzione con metodo grafico, soluzione con il metodo di Newton-Raphson.
Lezione 8 Grafo di un circuito, sottografo, grafo connesso, albero, coalbero, maglia, insieme di taglio
Lezione 9 Matrice di incidenza. Matrice di Maglia. Matrice di Taglio. Equazioni di Kirchhoff indipendenti. Maglie fondamentali, e Tagli fondamentali.
Lezione 10 Grafi planari e anelli. Potenziali di nodo. Esercizio.
Lezione 11 Conservazione delle potenze virtuali (teorema di Tellegen); conservazione delle potenze elettriche. Bipolo complesso. Bipolo equivalente. Bipoli in serie e in parallelo. Resistori in serie. Partitore di tensione
Lezione 12 Resistori in parallelo. Partitore di corrente. Resistori non lineari in serie o parallelo. Generatori indipendenti in serie / parallelo e casi patologici.
Lezione 13 Equivalenza tra generatori reali. Esercizio. Circuiti resistivi con un unico generatore. Resistenza equivalente. Conduttanza equivalente.
Lezione 14 Resistenza Equivalente. Esercizi. Circuiti resistivi a piu generatori. Sovrapposizione degli effetti. Esercizio.
Lezione 15 Teorema di Thevenin. Esercizio. Teorema di Norton. Esercizio.
Lezione 16 Trasformazione Triangolo-Stella. Esercizio.
Lezione 17 Teorema di Non amplificazione delle tensioni. Teorema di non amplificazione delle correnti. Bipolo condensatore.
Lezione 18 Bipolo condensatore. Bipolo conservativo. Bipolo induttore. Circuito RC del primo ordine.
Lezione 19 Circuito RC del primo ordine. Problema di Cauchy. Termine transitorio /regime Evoluzione Libera e Forzata. Costante di tempo. Scarica e Carica di un condensatore. Considerazioni energetiche. Forzamento stazionario / sinusoidale.
Lezione 20 Circuito RL del primo ordine. Continuità delle variabili di stato. Esercizio.
Lezione 21 Rappresentazione cartesiana e polare di un numero complesso. Operazioni sui numeri complessi. Regime sinusoidale: fasori e relative proprietà (unicità, linearità e derivazione). Equazioni circuitali nel dominio dei fasori. Equazioni caratteristiche nel dominio dei fasori: impedenze, ammettenze. Esempi di analisi circuitale con il metodo dei fasori: costruzione del circuito di impedenze.
Lezione 22 Esercitazione
Lezione 23 Potenza media e fattore di potenza. Energia elettrica assorbita in regime sinusoidale e sua misura: kWh. Potenza attiva, reattiva, complessa ed apparente. Volt- Ampere, Volt-Ampere reattivo. Potenza attiva e reattiva nei bipoli elementari (resistore, condensatore).
Lezione 24 Circuito risonante serie. Condizione di risonanza. Diagrammi di ampiezza e fase. Ampli- ficazione delle tensioni. Bilanci di potenza. Andamento temporale dell’energia elettrica e magnetica immagazzinate nel circuito.
Lezione 25 Circuito risonante RLC parallelo. Sovrapposizione di regimi stazionario e sinusoidale. Sovrap- posizione di regimi sinusoidali a pulsazioni diverse. Sovrapposizione di regimi sinusoidali isofrequenziali.
Lezione 26 Potenza apparente e potenza attiva in condizioni di sovrapposizione di regimi diversi. Esercizio. Risposta in frequenza di un circuito. Fun- zione di rete. Pulsazione di taglio. Decibel. Banda passante/oscura di un filtro.
Lezione 27 Filtro passa basso, passa alto, passa-banda. Elementi circuitali a piu terminali (e.g. tripolo, quadrupolo, N-polo). Esempi. Correnti e tensioni descrittive. Potenza assorbita da un N-polo. Doppi bipoli o due porte. Condizione di porta. Potenza assorbita da un doppio bipolo. Esempi di doppi bipoli: generatori controllati CCVS, CCCS, VCVS, VCCS. Transre- sistenza rm, transconduttanza gm, rapporto di trasformazione di tensione α e corrente β.
Lezione 28 Trasformatore ideale e rapporto di trasformazione. Giratore e conduttanza di girazione. Trasformatore ideale. Giratore. Due porte resistivi e loro caratteristica in forma implicita. Due porte resistivi e lineari: rappresentazione esplicita. Teorema di reciprocit`a: prima, seconda e terza formulazione. Rappresentazione di doppi bipoli lineari.
Lezione 29 Matrici delle conduttanze e delle resistenze; relative proprietà. Matrici ibride e relative proprietà. Collegamenti di doppi bipoli: serie, parallelo, cascata. Sintesi di doppi bipoli, configurazioni a T e a π.
Lezione 30 Doppi bipoli di impedenze ed ammettenze. Esercitazione doppi bipoli. Esercitazione generatori controllati.
Lezione 31 Trasformatore reale. Relazioni caratteristiche, coefficienti di auto e mutua induzione. Simbolo circuitale. Potenza ed energia immagazzinata. Flussi medi e flussi dispersi. Coefficiente di mutua induzione in accoppiamento perfetto. Energia immagazzinata e variabile di stato in accoppiamento perfetto. Circuito equivalente in accoppiamento perfetto e non-perfetto.
Lezione 32 Circuiti del secondo ordine. Circuito RLC serie. Equazioni di stato. Propriet`a dei modi naturali (Evoluzione libera smorzata, armonica smorzata, critica, armonica). Condizioni iniziali. Scrittura delle equazioni di stato tramite la matrice ibrida.
Lezione 33 Circuito RC e RL del secondo ordine. Scrittura delle equazioni di stato tramite le matrice delle conduttanze/resistenze. Modi di evoluzione libera di circuiti RC e RL del secondo ordine. Esercitazione.
Lezione 34 Analisi con autovalori e autovettori di circuiti del secondo ordine. Valori efficaci. Voltmetro. Amperometro. Wattmetro. Rifasamento.
Lezione 35 Rifasamento: Sistemi trifase e formula di Millmann, misura della potenza e inserzione di Aron
Lezione 36 Amplificatore operazionale. Esercitazione.