ID:
64399
Tipo Insegnamento:
Obbligatorio
Durata (ore):
0
CFU:
0
Url:
INGEGNERIA ELETTRONICA E INFORMATICA/Percorso Comune Anno: 2
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Primo Semestre (19/09/2024 - 17/12/2024)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il corso fornisce un’esauriente introduzione su:
1) l'elettromagnetismo classico, sia nel vuoto che nei mezzi isotropi ed omogenei, in modo tale da permettere allo studente di affrontare problemi di elettromagnetismo e applicare le leggi acquisite per risolverli;
2) gli elementi di base che compongono un circuito elettrico ed elettronico e gli strumenti metodologici fondamentali per lo studio dei circuiti elettrici ed elettronici.
Le principali conoscenze acquisite riguarderanno:
- descrizione dei fenomeni elettrici nel vuoto e nella materia ed interpretazione di tali fenomeni attraverso il concetto di campo elettrico e potenziale elettrico.
- descrizione dei fenomeni magnetici nel vuoto e nella materia ed interpretazione di tali fenomeni attraverso il concetto di campo magnetico e dell'interazione tra campo magnetico e momento magnetico degli atomi;
- le relazioni fondamentali della teoria dei circuiti;
- le tecniche principali per la valutazione delle grandezze elettriche di interesse (tensione, corrente e potenza elettrica) nei circuiti;
- i modelli comportamentali di tutti i bipoli elettrici (resistore, condensatore, induttore, generatore indipendente di corrente, generatore indipendente di tensione) e dei principali doppi bipoli (trasformatore, generatore di corrente o tensione comandato in corrente o tensione);
- metodi di analisi dei circuiti elettrici ed elettronici lineari di tipo adinamico (resistivo) e dinamico (cioè con elementi circuitali reattivi) operanti in corrente continua (DC), in transitorio ed in regime sinusoidale.
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) riguarderanno:
- capacità di analizzare e risolvere in autonomia semplici problemi che riguardano fenomeni elettrici o magnetici come la conduzione elettrica, il calcolo del campo elettrico e magnetico nello spazio e il calcolo delle forze di interazione tra cariche elettriche o tra fili percorsi da corrente e campi magnetici esterni;
- sviluppo di una capacità analitica che permette di scomporre un problema complesso in sotto-sezioni che possono essere affrontate tramite le competenze acquisite;
- analizzare il comportamento di un qualunque circuito lineare operante in condizioni statiche (DC), in regime sinusoidale ed in regime transitorio;
- identificare i vincoli di progetto che determinano il dimensionamento di un semplice circuito elettrico.
1) l'elettromagnetismo classico, sia nel vuoto che nei mezzi isotropi ed omogenei, in modo tale da permettere allo studente di affrontare problemi di elettromagnetismo e applicare le leggi acquisite per risolverli;
2) gli elementi di base che compongono un circuito elettrico ed elettronico e gli strumenti metodologici fondamentali per lo studio dei circuiti elettrici ed elettronici.
Le principali conoscenze acquisite riguarderanno:
- descrizione dei fenomeni elettrici nel vuoto e nella materia ed interpretazione di tali fenomeni attraverso il concetto di campo elettrico e potenziale elettrico.
- descrizione dei fenomeni magnetici nel vuoto e nella materia ed interpretazione di tali fenomeni attraverso il concetto di campo magnetico e dell'interazione tra campo magnetico e momento magnetico degli atomi;
- le relazioni fondamentali della teoria dei circuiti;
- le tecniche principali per la valutazione delle grandezze elettriche di interesse (tensione, corrente e potenza elettrica) nei circuiti;
- i modelli comportamentali di tutti i bipoli elettrici (resistore, condensatore, induttore, generatore indipendente di corrente, generatore indipendente di tensione) e dei principali doppi bipoli (trasformatore, generatore di corrente o tensione comandato in corrente o tensione);
- metodi di analisi dei circuiti elettrici ed elettronici lineari di tipo adinamico (resistivo) e dinamico (cioè con elementi circuitali reattivi) operanti in corrente continua (DC), in transitorio ed in regime sinusoidale.
Le principali abilità (ossia la capacità di applicare le conoscenze acquisite) riguarderanno:
- capacità di analizzare e risolvere in autonomia semplici problemi che riguardano fenomeni elettrici o magnetici come la conduzione elettrica, il calcolo del campo elettrico e magnetico nello spazio e il calcolo delle forze di interazione tra cariche elettriche o tra fili percorsi da corrente e campi magnetici esterni;
- sviluppo di una capacità analitica che permette di scomporre un problema complesso in sotto-sezioni che possono essere affrontate tramite le competenze acquisite;
- analizzare il comportamento di un qualunque circuito lineare operante in condizioni statiche (DC), in regime sinusoidale ed in regime transitorio;
- identificare i vincoli di progetto che determinano il dimensionamento di un semplice circuito elettrico.
Prerequisiti
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Insegnamento raggruppato: 015083/1 - FISICA II
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Le basi di matematica necessarie per poter seguire proficuamente il corso sono: sistemi di riferimento in coordinate cartesiane, polari e cilindriche, trigonometria, calcolo vettoriale, calcolo integrale e differenziale di funzioni di più variabili reale.
Sono inoltre fondamentali molti argomenti del corso di Fisica I come la dinamica e la cinematica
All'inizio del corso vengono fornite alcune nozioni base di calcolo vettoriale, operatori differenziali vettoriali, e vengono presentati il teorema di Gauss e il teorema di Stokes.
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Insegnamento raggruppato: 64400 - CIRCUITI ELETTRICI: FONDAMENTI E LABORATORIO
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E’ necessario avere acquisito e assimilato le seguenti conoscenze fornite dai corsi di matematica di base:
- matrici e vettori ed operazioni elementari su matrici e vettori, sistemi lineari e loro soluzione;
- soluzione di equazioni differenziali lineari del primo e secondo ordine.
Insegnamento raggruppato: 015083/1 - FISICA II
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Le basi di matematica necessarie per poter seguire proficuamente il corso sono: sistemi di riferimento in coordinate cartesiane, polari e cilindriche, trigonometria, calcolo vettoriale, calcolo integrale e differenziale di funzioni di più variabili reale.
Sono inoltre fondamentali molti argomenti del corso di Fisica I come la dinamica e la cinematica
All'inizio del corso vengono fornite alcune nozioni base di calcolo vettoriale, operatori differenziali vettoriali, e vengono presentati il teorema di Gauss e il teorema di Stokes.
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Insegnamento raggruppato: 64400 - CIRCUITI ELETTRICI: FONDAMENTI E LABORATORIO
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E’ necessario avere acquisito e assimilato le seguenti conoscenze fornite dai corsi di matematica di base:
- matrici e vettori ed operazioni elementari su matrici e vettori, sistemi lineari e loro soluzione;
- soluzione di equazioni differenziali lineari del primo e secondo ordine.
Metodi didattici
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Insegnamento raggruppato: 015083/1 - FISICA II
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Il corso viene erogato tramite lezioni frontali che affrontano sia argomenti teorici che problemi pratici volti a chiarire gli argomenti teorici. Durante le lezioni frontali verranno affrontati esercizi della stessa tipologia di quelli che verranno proposti alla prova finale del corso.
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Insegnamento raggruppato: 64400 - CIRCUITI ELETTRICI: FONDAMENTI E LABORATORIO
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Il corso è organizzato nel seguente modo:
- lezioni registrate che coprono tutti gli argomenti del corso;
- focus group in aula, con cadenza settimanale, relativi agli argomenti di teoria ed agli esercizi proposti nelle lezioni registrate;
- esercitazioni in laboratorio CAD (LTspice) orientate all’analisi circuitale.
Insegnamento raggruppato: 015083/1 - FISICA II
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Il corso viene erogato tramite lezioni frontali che affrontano sia argomenti teorici che problemi pratici volti a chiarire gli argomenti teorici. Durante le lezioni frontali verranno affrontati esercizi della stessa tipologia di quelli che verranno proposti alla prova finale del corso.
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Insegnamento raggruppato: 64400 - CIRCUITI ELETTRICI: FONDAMENTI E LABORATORIO
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Il corso è organizzato nel seguente modo:
- lezioni registrate che coprono tutti gli argomenti del corso;
- focus group in aula, con cadenza settimanale, relativi agli argomenti di teoria ed agli esercizi proposti nelle lezioni registrate;
- esercitazioni in laboratorio CAD (LTspice) orientate all’analisi circuitale.
Verifica Apprendimento
L’esame consiste in una prova orale e una prova scritta che possono essere sostenute separatamente.
1) La prova orale è suddivisa nella risoluzione alla lavagna di un esercizio e in tre domande di teoria.
All’esercizio vengono attribuiti al massimo 17 punti ed alle domande di teoria viene attribuito il punteggio massimo di 6 punti.
Per l’esercizio il voto assegnato è proporzionale al numero di passaggi svolti correttamente fino ad un massimo di 17 punti. Per la domanda di teoria la valutazione si basa sulla completezza, la correttezza formale e chiarezza della risposta.
Il voto finale è la somma dei punteggi associati a ciascun esercizio e alla domanda di teoria. Per superare la prova d’esame, la somma dei punteggi associati all’esercizio e alle tre domande di teoria deve essere maggiore o uguale a 18.
2) La prova scritta consiste in due quesiti, uno di analisi circuitale ed uno teorico, vertenti su tutti gli argomenti affrontati durante il corso. I due quesiti concorrono parimenti alla definizione del voto ed è necessario raggiungere una valutazione sufficiente (18/30) al fine di superare l’esame.
L’esame si considera superato se entrambe le prove vengono superate con un punteggio minimo di 18 su 30.
Il superamento dell’esame è prova dell’aver acquisito le conoscenze e le relative capacità di applicarle in relazione agli obiettivi formativi precedentemente indicati.
1) La prova orale è suddivisa nella risoluzione alla lavagna di un esercizio e in tre domande di teoria.
All’esercizio vengono attribuiti al massimo 17 punti ed alle domande di teoria viene attribuito il punteggio massimo di 6 punti.
Per l’esercizio il voto assegnato è proporzionale al numero di passaggi svolti correttamente fino ad un massimo di 17 punti. Per la domanda di teoria la valutazione si basa sulla completezza, la correttezza formale e chiarezza della risposta.
Il voto finale è la somma dei punteggi associati a ciascun esercizio e alla domanda di teoria. Per superare la prova d’esame, la somma dei punteggi associati all’esercizio e alle tre domande di teoria deve essere maggiore o uguale a 18.
2) La prova scritta consiste in due quesiti, uno di analisi circuitale ed uno teorico, vertenti su tutti gli argomenti affrontati durante il corso. I due quesiti concorrono parimenti alla definizione del voto ed è necessario raggiungere una valutazione sufficiente (18/30) al fine di superare l’esame.
L’esame si considera superato se entrambe le prove vengono superate con un punteggio minimo di 18 su 30.
Il superamento dell’esame è prova dell’aver acquisito le conoscenze e le relative capacità di applicarle in relazione agli obiettivi formativi precedentemente indicati.
Testi
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Insegnamento raggruppato: 015083/1 - FISICA II
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Testo di riferimenti:
Autori: R. A. Serway, J. W. Jewett Jr.
Titolo: Fisica per Scienze ed Ingegneria - Volume secondo, VI Edizione
Editore: Edises edizioni Srl
ISBN: 9788836231331
Libri suggeriti per ulteriori approfondimenti:
Autori: P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci.
Titolo: Elettromagnetismo e Onde, III Edizione
Casa editrice: Edises edizioni Srl
ISBN: 9788836230303
Autori: F. Porto, G. Lanzalone, I. Lombardo, D. Dell’Aquila
Titolo: Problemi di Fisica Generale
Casa editrice: Edises edizioni Srl
ISBN: 9788836230624
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Insegnamento raggruppato: 64400 - CIRCUITI ELETTRICI: FONDAMENTI E LABORATORIO
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Charles K. Alexander, Matthew N.O. Sadiku, "Circuiti Elettrici", Mc Graw Hill, 2017.
Renzo Perfetti, “Circuiti elettrici”, Zanichelli, Terza Edizione, 2024.
Charles A. Desoer, Ernest S. Kuh, “Fondamenti di teoria dei circuiti”, Franco Angeli, 2014.
Insegnamento raggruppato: 015083/1 - FISICA II
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Testo di riferimenti:
Autori: R. A. Serway, J. W. Jewett Jr.
Titolo: Fisica per Scienze ed Ingegneria - Volume secondo, VI Edizione
Editore: Edises edizioni Srl
ISBN: 9788836231331
Libri suggeriti per ulteriori approfondimenti:
Autori: P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci.
Titolo: Elettromagnetismo e Onde, III Edizione
Casa editrice: Edises edizioni Srl
ISBN: 9788836230303
Autori: F. Porto, G. Lanzalone, I. Lombardo, D. Dell’Aquila
Titolo: Problemi di Fisica Generale
Casa editrice: Edises edizioni Srl
ISBN: 9788836230624
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Insegnamento raggruppato: 64400 - CIRCUITI ELETTRICI: FONDAMENTI E LABORATORIO
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Charles K. Alexander, Matthew N.O. Sadiku, "Circuiti Elettrici", Mc Graw Hill, 2017.
Renzo Perfetti, “Circuiti elettrici”, Zanichelli, Terza Edizione, 2024.
Charles A. Desoer, Ernest S. Kuh, “Fondamenti di teoria dei circuiti”, Franco Angeli, 2014.
Contenuti
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Insegnamento raggruppato: 015083/1 - FISICA II
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Elettrostatica: Aspetti sperimentali; carica elettrica; legge di Coulomb e campo elettrico; principio di sovrapposizione; potenziale elettrostatico; dipolo elettrico; flusso di un campo vettoriale; legge di Gauss; equazioni dell'elettrostatica.
Elettrostatica e conduttori: Capacità; energia di un condensatore carico; condensatori in serie e in parallelo.
Corrente elettrica nei conduttori: Forza elettromotrice; vettore densità di corrente e intensità di corrente elettrica; principio di conservazione della carica elettrica; legge di Ohm; effetto Joule; Resistenze in serie e in parallelo.
Magnetostatica: sorgenti del campo magnetico e aspetti sperimentali; la legge di Biot-Savart; I e II legge di Laplace; definizione dell'Ampere; momento di dipolo magnetico di una spira; circuitazione di un campo vettoriale e il Teorema di Ampere; Legge di Gauss per il campo magnetico; le equazioni della magnetostatica in forma integrale e in forma differenziale.
Induzione elettromagnetica: Forza di Lorentz; legge di induzione di Faraday e Legge di Lenz; correnti di Foucault; rotore del campo elettrico; il fenomeno dell'autoinduzione; induttanza; energia immagazzinata da un'induttanza;
Campi elettrici nella materia
Aspetti sperimentali; la polarizzazione molecolare; dielettrici polari e non polari; vettore polarizzazione dielettrica; densità di carica superficiale e volumetrica di polarizzazione su un dielettrico; corrente di polarizzazione; vettore induzione elettrica; divergenza del campo induzione elettrica; suscettività elettrica e costante dielettrica di un dielettrico isotropo; potenziale elettrostatico nei dielettrici; condizioni di continuità del campo elettrico e del campo induzione elettrica sull'interfaccia fra due dielettrici isotropi; energia del campo elettrostatico; forza su un dielettrico in un condensatore carico; rigidità dielettrica.
Campi magnetici nella materia
Momento di dipolo magnetico orbitale e di spin nell'atomo dovuto agli elettroni; effetti di un campo magnetico su sostanze diverse - diamagnetismo e paramagnetismo; intensità di magnetizzazione; densità di corrente superficiale e volumetrica di magnetizzazione; la legge di Ampère nella materia; vettore intensità di campo magnetico; suscettività magnetica e permeabilità magnetica; condizioni del campo magnetico e del campo induzione magnetica all'interfaccia tra sostanze magnetiche isotrope ed omogenee; ferromagnetismo; isteresi magnetica.
Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche
Corrente di spostamento; equazioni di Maxwell nel vuoto in forma integrale e differenziale; equazioni di Maxwell nella materia.
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Insegnamento raggruppato: 64400 - CIRCUITI ELETTRICI: FONDAMENTI E LABORATORIO
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Il corso prevede 90 ore di didattica tra lezioni ed esercitazioni. In particolare sono previste 60 ore di lezione in aula e 30 ore di esercitazioni in laboratorio CAD. Le ore di lezione sono così suddivise:
Grandezze elettriche (5 ore)
Bipoli adinamici (5 ore)
Teoremi delle reti (7.5 ore)
Metodi di analisi (7.5 ore)
Bipoli dinamici (5 ore)
Circuiti del primo e del secondo ordine (10 ore)
Analisi in regime sinusoidale (10 ore)
Potenza in regime sinusoidale (5 ore)
Doppi bipoli (5 ore)
Insegnamento raggruppato: 015083/1 - FISICA II
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Elettrostatica: Aspetti sperimentali; carica elettrica; legge di Coulomb e campo elettrico; principio di sovrapposizione; potenziale elettrostatico; dipolo elettrico; flusso di un campo vettoriale; legge di Gauss; equazioni dell'elettrostatica.
Elettrostatica e conduttori: Capacità; energia di un condensatore carico; condensatori in serie e in parallelo.
Corrente elettrica nei conduttori: Forza elettromotrice; vettore densità di corrente e intensità di corrente elettrica; principio di conservazione della carica elettrica; legge di Ohm; effetto Joule; Resistenze in serie e in parallelo.
Magnetostatica: sorgenti del campo magnetico e aspetti sperimentali; la legge di Biot-Savart; I e II legge di Laplace; definizione dell'Ampere; momento di dipolo magnetico di una spira; circuitazione di un campo vettoriale e il Teorema di Ampere; Legge di Gauss per il campo magnetico; le equazioni della magnetostatica in forma integrale e in forma differenziale.
Induzione elettromagnetica: Forza di Lorentz; legge di induzione di Faraday e Legge di Lenz; correnti di Foucault; rotore del campo elettrico; il fenomeno dell'autoinduzione; induttanza; energia immagazzinata da un'induttanza;
Campi elettrici nella materia
Aspetti sperimentali; la polarizzazione molecolare; dielettrici polari e non polari; vettore polarizzazione dielettrica; densità di carica superficiale e volumetrica di polarizzazione su un dielettrico; corrente di polarizzazione; vettore induzione elettrica; divergenza del campo induzione elettrica; suscettività elettrica e costante dielettrica di un dielettrico isotropo; potenziale elettrostatico nei dielettrici; condizioni di continuità del campo elettrico e del campo induzione elettrica sull'interfaccia fra due dielettrici isotropi; energia del campo elettrostatico; forza su un dielettrico in un condensatore carico; rigidità dielettrica.
Campi magnetici nella materia
Momento di dipolo magnetico orbitale e di spin nell'atomo dovuto agli elettroni; effetti di un campo magnetico su sostanze diverse - diamagnetismo e paramagnetismo; intensità di magnetizzazione; densità di corrente superficiale e volumetrica di magnetizzazione; la legge di Ampère nella materia; vettore intensità di campo magnetico; suscettività magnetica e permeabilità magnetica; condizioni del campo magnetico e del campo induzione magnetica all'interfaccia tra sostanze magnetiche isotrope ed omogenee; ferromagnetismo; isteresi magnetica.
Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche
Corrente di spostamento; equazioni di Maxwell nel vuoto in forma integrale e differenziale; equazioni di Maxwell nella materia.
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Insegnamento raggruppato: 64400 - CIRCUITI ELETTRICI: FONDAMENTI E LABORATORIO
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Il corso prevede 90 ore di didattica tra lezioni ed esercitazioni. In particolare sono previste 60 ore di lezione in aula e 30 ore di esercitazioni in laboratorio CAD. Le ore di lezione sono così suddivise:
Grandezze elettriche (5 ore)
Bipoli adinamici (5 ore)
Teoremi delle reti (7.5 ore)
Metodi di analisi (7.5 ore)
Bipoli dinamici (5 ore)
Circuiti del primo e del secondo ordine (10 ore)
Analisi in regime sinusoidale (10 ore)
Potenza in regime sinusoidale (5 ore)
Doppi bipoli (5 ore)
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Corsi
Corsi
3 anni
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