Introduzione ai circuiti

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1 università DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II Facoltà di Ingegneria Registro delle Lezioni dell insegnamento di Introduzione ai circuiti Corso di laurea in Ingegneria delle Telecomunicazioni Dettate dal Prof. Massimiliano de Magistris Professore Associato Titolare nell Anno Accademico Visto: IL PRESIDE Da presentare all Ufficio del Personale appena chiusi i corsi di lezioni.

2 LEZIONE 1a (3h) LEZIONE 4a (2h) Introduzione al corso e sua organizzazione didattica, sussidi didattici. Elettricità, interazione elettromagnetica, sistemi elettrici e circuiti. Carica ed intensità di corrente elettrica, conservazione della carica. Conduttori in regime stazionario. Lavoro delle forze elettrice e tensione elettrica. Resistori non lineari e diodi. Generatori reali e loro equivalenza. Bipoli dinamici fondamentali: il condensatore. Cenni alla fisica, unità e caratteristica, proprietà di memoria. Conservatività, energia immagazzinata, passività. Continuità della tensione. Addì 27 settembre 2011 Addì 6 ottobre 2011 LEZIONE 2a (2h) LEZIONE 5a (3h) Tensione elettrica, flusso concatenato e legge di Faraday Neumann. Caso stazionario e potenziale elettrico. Modello del bipolo e relative proprietà, casi quasi-stazionari. Leggi di Kirchhoff per le correnti e per le tensioni con relativi esempi, equazioni di Kirchhoff indipendenti. Bipoli dinamici fondamentali: l induttore (in analogia con il condensatore). Esempi di circuiti dinamici elementari. Circuiti a-dinamici fondamentali: circuiti elementari lineari e non lineari. Soluzioni analitiche, metodo grafico, algoritmo di Newton-Raphson. Addì 29 settembre 2011 Addì 11 ottobre 2011 LEZIONE 3a (3h) LEZIONE 6a (2h) Energia e potenza elettrica assorbite ed erogate, convenzioni, bipoli passivi ed attivi. Limiti in frequenza del modello circuitale. Bipoli a-dinamici fondamentali e relativa classificazione. Resistore lineare, generatori ideali di tensione e corrente, interruttori. Addì 4 ottobre 2011 Circuito dinamico lineare del primo ordine (RC), evoluzione libera, forzamenti costante e sinusoidale. Evoluzione forzata. Analisi qualitativa di un circuito dinamico non lineare del primo ordine, molteplicità delle soluzioni stazionarie e stabilità, bacini di attrazione. Addì 13 ottobre 2011

3 LEZIONE 7a (3h) LEZIONE 10a (2h) Equivalenza, bipoli in serie ed in parallelo, serie/parallelo di resistori lineari e partitori di tensione/corrente. Serie/parallelo di generatori ideali, casi banali e patologici. Esempi di soluzione circuiti per serie parallelo, partitori ed equivalenza generatori reali. Proprietà dei circuiti a-dinamici lineari: resistenza equivalente. Addì 18 ottobre 2011 Regime sinusoidale, fasori e metodo simbolico, relative proprietà, esempi. Equazioni circuitali nel dominio dei fasori, impedenze, ammettenze, reattanze e relative dimensioni. Diagrammi fasoriali. Analisi di circuiti di impedenze, esempi di analisi con il metodo dei fasori. Addì 27 ottobre 2011 LEZIONE 8a (2h) LEZIONE 11a (2h) Proprietà dei circuiti a-dinamici lineari: sovrapposizione degli effetti. Esempi di soluzione per sovrapposizione. Equivalenti di Thévenin/Norton di bipoli a-dinamici lineari. Potenza elettrica in regime sinusoidale, potenza media e fattore di potenza, energia elettrica e sua misura, unità del kwh. Potenza complessa, attiva, reattiva ed apparente. Potenze complesse nei bipoli elementari. Esempi ed esercizi. Addì 20 ottobre 2011 Addì 3 novembre 2011 LEZIONE 9a (3h) LEZIONE 12a (3h) Ancora su equivalenti di Thévenin/Norton. Esempi di soluzione circuiti con generatore equivalente. Equivalenza stella-triangolo di resistori lineari, esempi. Circuiti lineari in regime stazionario e sinusoidale, grandezze sinusoidali. Richiami sui numeri complessi. Sovrapposizione di regimi e potenze medie, esempi ed esercizi. Elementi di topologia circuitale: grafo e sottografo, maglia, albero, co-albero, taglio e relativi esempi. LKC ai tagli, maglie e tagli fondamentali. Equazioni di Kirchhoff indipendenti alle maglie, ai nodi ed ai tagli. Addì 25 ottobre 2011 Addì 8 novembre 2011

4 LEZIONE 13a (2h) LEZIONE 16a (3h) Matrice di incidenza e matrice di maglia, forma compatta equazioni di Kirchhoff. Cenni alla matrice dei tagli. Esempi ed esercizi in regime sinusoidale. Non amplificazione della tensione e della corrente, relativi esempi e contro esempi. Elementi circuitali a più terminali, grandezze descrittive, potenza assorbita. Doppi bipoli, definizioni ed esempi. Generatori controllati come doppi bipoli. Trasformatore ideale e giratore, proprietà ed applicazioni. Addì 10 novembre 2011 Addì 22 novembre 2011 LEZIONE 14a (3h) LEZIONE 17 (3h) Potenziali di nodo e relative proprietà. Equazioni Tableau, matrice delle conduttanze ai nodi, potenziali di nodo modificato. Correnti di maglia. Esempi in regime stazionario e sinusoidale. Conservazione della potenza e teorema di Tellegen. Esempi. Addì 15 novembre 2011 Rappresentazioni doppi bipoli lineari, matrici R,G,H, proprietà di reciprocità e semi-definita positività. Collegamenti di doppi bipoli. Esercitazione riepilogativa su circuiti resistivi, in regime sinusoidale, dinamici del primo ordine e con interruttori. Addì 24 novembre 2011 LEZIONE 15a (2h) LEZIONE 18a (3h) Circuito risonante, fattore di merito e curve universali di risonanza. Bilanci di potenza ed energia. Cenni alla risposta in frequenza ed al filtraggio. Applicazione di Tellegen alla conservazione della potenza complessa. Esempi ed esercizi. Doppi bipoli non inerti e forme di Thévenin/Norton generalizzate. Sintesi di doppi bipoli lineari. Estensioni a doppi bipoli di impedenze e considerazioni sulle proprietà. Esempi ed esercizi. Addì 17 novembre 2011 Addì 29 novembre 2011

5 LEZIONE 19a (3h) LEZIONE 22a (3h) Mutuo accoppiamento magnetico (trasformatore), cenni alla fisica ed alla realizzazione. Caratteristiche e proprietà, conservatività e condizione di accoppiamento perfetto. Flussi medi e dispersi, rapporto di trasformazione. Circuiti equivalenti del mutuo accoppiamento, esempi ed esercizi. Esercitazione riepilogativa Addì 1 dicembre 2011 Circuiti per la distribuzione dell energia elettrica. Valori efficaci, parametri tipici, dati di targa. Trasporto in alta tensione dell energia elettrica, fattore di potenza e rifasamento. Cenni ai sistemi trifase simmetrici ed equilibrati, equivalenti monofase. Potenza nei sistemi trifase. Esercizi riepilogativi. Addì 15 dicembre 2011 LEZIONE 20a (3h) LEZIONE 23a Dinamica generale dei circuiti lineari, ordine, circuiti dissipativi e regime. Equazioni e grandezze di stato, circuito resistivo associato. Circuiti del secondo ordine, equazione caratteristica, forma normale e parametri, frequenze e modi naturali, condizioni iniziali. Addì 6 dicembre 2011 LEZIONE 21a (3h) LEZIONE 24a Analisi di circuiti dinamici del secondo ordine con i diversi metodi, equazioni di stato a partire dalla caratterizzazione di doppi bipoli a-dinamici. Auto valori ed auto vettori della forma canonica, condizioni sul discriminante dell equazione caratteristica. Esempi ed esercizi. Addì 12 dicembre 2011