Fisica tecnica/Elettrotecnica (Elettrotecnica)

L'elettrotecnica rappresenta la materia chiave nella cosiddetta transizione elettrica che prevede l'utilizzo di energia elettrica in tutte le attività antropiche. I due principali aspetti riguardano la mobilità e la sostenibilità energetica mediante conversione dell'energia naturale in forma elettrica, abbandonando progressivamente l'uso di combustibili fossili. I contenuti forniti nell’insegnamento di elettrotecnica non sono in grado di sviluppare tutti questi aspetti nel dettaglio, ma si pongono come obiettivo quello di dare agli studenti le basi teoriche necessarie per comprendere il funzionamento dei componenti e delle reti elettriche che costituiscono gli elementi fondamentali alla transizione elettrica ed energetica.

Fisica tecnica/Elettrotecnica (Fisica tecnica)

Il corso si propone di fornire conoscenze tecnico-scientifiche di base e di sviluppare le capacità progettuali degli allievi nei settori della termodinamica, della trasmissione del calore, dell’illuminotecnica e dell'acustica. L’obiettivo didattico è quello di far acquisire allo studente: - la conoscenza dei fenomeni ambientali di carattere energetico e termo-igrometrico; - la conoscenza dei fenomeni ambientali di carattere acustico e luminoso in rapporto alla percezione umana ed al progetto.

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* Apprendimento dei concetti di base di elettromagnetismo con particolare riferimento al campo elettrostatico, al campo di corrente, al campo magnetostatico ed ai campi lentamente variabili * Conoscenza dei principi e teoremi necessari per effettuare analisi circuitali nel campo dell'elettrotecnica. * Capacità di risolvere i problemi dei circuiti elettrici operanti in regime stazionario e in regime sinusoidale. * Apprendimento di alcuni concetti di base di sicurezza elettrica

Fisica tecnica/Elettrotecnica (Fisica tecnica)

Conoscenza dei principi teorici fondamentali nonché degli strumenti di valutazione quantitativa e dei dati di riferimento principali nei settori della illuminotecnica, dell'acustica dell'ambiente esterno e confinato, della trasmissione del calore e della termodinamica. Capacità di eseguire bilanci di energia e massa, valutazioni di massima sulla caratteristiche dell’ambiente luminoso ed acustico. Capacità di elaborare soluzioni progettuali di massima, ottimizzate anche sotto il profilo energetico/ambientale, per i principali problemi di natura fisico-tecnica che si presentano oggi agli operatori del settore.

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Conoscenza dell'algebra lineare, delle equazioni differenziali ordinarie.

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Fondamenti di fisica, chimica, analisi matematica

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Campi Elettrostatica • Cariche elettriche • Legge di Coulomb e campo elettrostatico • Lavoro della forza elettrica, tensione e potenziale • Teorema di Stokes • Legge di Gauss • Equazioni di Maxwell per l’elettrostatica Conduttori e isolanti • Conduttori in equilibrio • Capacità di un conduttore isolato • Sistemi di conduttori, condensatori • Polarizzazione dei dielettrici • Campo di induzione dielettrica Correnti elettriche • Conduzione elettrica, densità di corrente • Legge di conservazione della carica • Legge di Ohm e resistori Campo magnetico • Fenomenologia del magnetismo, forza magnetica, campo di induzione magnetica • Principio di equivalenza di Ampere • Forze su conduttori e momenti su circuiti, flusso magnetico • Magnetizzazione • Campo magnetico • Equazioni della magnetostatica Induzione elettromagnetica • Legge di Faraday • Auto e mutua induzione • Cenni su onde elettromagnetiche Circuiti in corrente continua: • Le grandezze elettriche fondamentali: tensione e corrente • Convenzione dei generatori e degli utilizzatori e definizione di potenza ed energia • I bipoli ideali: definizione di alcuni bipoli (resistore, generatore di tensione e di corrente) • L’induttanza e la capacità: equazioni costitutive • Le leggi di Kirchhoff di tensioni e correnti • Resistori in serie ed in parallelo • Partitore di tensione e di corrente • Collegamento a stella ed a triangolo • Circuiti in corrente continua ad un solo generatore • Teoremi per la soluzione dei circuiti: metodo della sovrapposizione degli effetti, teorema di Thevenin, teorema di Norton, teorema di Millman Circuiti in corrente alternata monofase • La corrente alternata sinusoidale. • Le grandezze caratteristiche di una sinusoide • Il metodo simbolico e i fasori • L’impedenza: serie e parallelo di impedenze • Diagrammi fasoriali di circuiti elementari • La potenza in corrente alternata: potenza attiva, reattiva ed apparente • Il teorema di Boucherot (metodo delle potenze) • Rifasamento • Soluzione di circuiti in corrente alternata I sistemi trifase • Definizioni generali: generatori e carichi trifase • Grandezze di linea e di fase • Sistema simmetrico ed equilibrato • Sistemi con e senza filo di neutro • Potenze nei sistemi trifase: • Soluzione di circuiti trifase simmetrici ed equilibrati (monofase equivalente e metodo delle potenze) • Rifasamento Campi applicativi • Cenni di impiantistica e di sicurezza elettrica

Fisica tecnica/Elettrotecnica (Fisica tecnica)

Fondamenti di termodinamica: equazioni di conservazione. Trasformazioni termodinamiche reversibili e non, lavoro e calore. I° principio della termodinamica per sistemi chiusi e aperti. Energia interna ed entalpia. II principio della termodinamica. Entropia. Diagramma delle fasi, liquidi e vapori, gas ideali. Macchine termiche a ciclo diretto e inverso. Concetto di efficienza. Psicrometria: proprietà dell'aria umida. Diagramma di Mollier per l'aria umida. Trasformazioni di riferimento per il controllo dei parametri termoigrometrici dell'aria. Cenni sulle tipologie impiantistiche per la climatizzazione degli ambienti. Elementi di scambio termico: conduzione. Convezione forzata e naturale. Irraggiamento, corpo nero, scambio termico per irraggiamento fra corpi neri e grigi. Proprietà ottiche dei vetri. Trasmittanza termica e calcolo del profilo di temperatura in una parete piana multistrato. Scambi termici in presenza di radiazione solare, Temperatura sole-aria. Transitori termici a capacità concentrata. Diffusione del vapore nelle strutture edilizie: legge di Fick, condensazione superficiale ed interstiziale. Diagramma di Glaser. Elementi di illuminotecnica: sistema energetico e sistema fotometrico, curva di visibilità, sorgenti artificiali, lampade a basso consumo energetico, apparecchi illuminanti, efficienza luminosa, analisi costo/benefici, altri parametri di caratterizzazione. Criteri progettuali per l'illuminazione artificiale di esterni. Elementi di acustica: grandezze fondamentali, meccanismo dell'udito, sensazioni auditive, audiogramma normale. Fonoassorbimento e fonoisolamento, caratteristiche di assorbimento e di attenuazione acustica dei materiali. Calcolo del tempo di riverberazione in un ambiente chiuso (formula di Sabine) e scelta del suo valore ottimale. Calcolo del fonoisolamento tra due ambienti chiusi adiacenti. Criteri progettuali per interventi di acustica architettonica. Valutazione del rumore, Livello equivalente e Curve di ponderazione.

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Le esercitazioni proposte richiedono l’uso di calcolatrici tascabili scientifiche (logaritmi, elevamenti a potenza, trigonometria, operazioni sui numeri complessi,...).

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Le esercitazioni proposte richiedono l’uso di calcolatrici tascabili scientifiche (logaritmi, elevamenti a potenza, trigonometria,...). Le lezioni seguono come riferimento il testo consigliato. Fotocopie di grafici e tabelle a fini esercitativi sono fornite dai docenti. Il materiale didattico di base e integrativo, la presentazione del corso e le regole d’esame sono disponibili sul portale della didattica sotto la voce "Materiale del corso”.

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Sono previste lezioni ed esercitazioni in aula con esercizi e calcoli esemplificativi sugli argomenti trattati a lezione.

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L’insegnamento è organizzato in lezione a carattere teorico ed esercitazioni in cui si applicano, attraverso esercizi numerici, le conoscenze apprese. Le esercitazioni riguarderanno applicazioni delle conoscenze teoriche acquisite alla soluzione di problemi reali e di attualità, con particolare attenzione ai risvolti energetici/ambientali delle soluzioni elaborate. Saranno svolte mediante: • esercizi numerici in aula riguardanti le applicazioni dei concetti teorici introdotti a lezione, • sviluppo di calcoli progettuali di massima (tesine) riguardanti rispettivamente: - impianti di illuminazione per esterni; - riqualificazione energetica di un edificio mediante interventi sull’involucro edilizio opaco/trasparente.

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• Repetto M., Leva S., Elettrotecnica - Elementi di Teoria ed esercizi, CittàStudi, 2022. • Canova A., Gruosso G., Introduction to Electrical Circuits, Esculapio, 2008. • Canova A., Gruosso G., Repetto M., Elettrotecnica - esercizi svolti, Esculapio, 2010. • Alexander C.K., Sadiku M.N.O., Fundamentals of Electric Circuits, McGrawHill, 2017. Saranno inoltre disponibili le slide e gli handout delle slide presentate durante le lezioni.

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• Corrado V., Fabrizio E., Fondamenti di Termofisica dell’Edificio e Climatizzazione, II edizione, CLUT, Torino, 2014. • G.V. Fracastoro, Fisica Tecnica Ambientale, Otto editore, Torino, 2003. • Corrado V., Fabrizio E., Applicazioni di Termofisica dell’Edificio e Climatizzazione, CLUT, Torino, 2009. • Astolfi A., Corrado V., Applicazioni di Illuminazione e Acustica, CELID, Torino, 2012. • materiale distribuito dai docenti. Per approfondire possono essere consultati all’occorrenza: • Termodinamica e trasmissione del calore – Yunus A. Cengel– ed. McGraw Hill.

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Slides; Esercizi risolti;

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Slides; Libro di testo; Libro di esercitazione; Esercizi risolti;

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Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;

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Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale facoltativa;

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Exam: Written test; Optional oral exam;

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Exam: Written test; Optional oral exam;

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OBIETTIVI DELL'ESAME: * l'esame è finalizzato ad accertare il livello di apprendimento degli studenti sulle leggi fondamentali dell’elettromagnetismo, sull’analisi di circuiti elettrici in corrente continua ed alternata, e sui principi elementari della sicurezza elettrica. La prova scritta ha la finalità di accertare queste conoscenze attraverso la risoluzione di problemi numerici relativi a circuiti elettrici operanti in regime stazionario e in regime sinusoidale, e la soluzione di quiz a risposta multipla. L’eventuale prova orale ha la finalità di integrare la prova scritta mediante la discussione degli aspetti teorici e pratici dell’elettrotecnica. MODALITA' L'esame prevede una prova scritta e una eventuale prova orale da sostenere nei casi descritti successivamente nel paragrafo dedicato alla prova orale. La prova scritta si terrà nei giorni e orari previsti dal calendario esami con voto massimo pari a 30 pt . La prova scritta è composte da: * 6 quiz a risposta multipla. Per ogni domanda: 2.5 punti * 3 quiz a risposta numerica che richiedono brevi calcoli. Per ogni domanda: 2.33 punti, tolleranza del risultato 5%, se non diversamente specificato nel testo della domanda. * Redazione scritta della soluzione di un esercizio articolato in più domande: 8 punti totali. Durata esame La durata dello scritto è di 90 minuti. Per gli studenti con certificazione DSA sono consentiti 120 minuti. Materiale ammesso Durante la prova scritta è ammesso l’uso del seguente materiale: * calcolatrice scientifica * fogli bianchi su cui poter fare brevi ragionamenti e calcoli (non sono da consegnare) * matita e penna * quanto non espressamente concesso è da considerarsi vietato. Criteri di superamento della prova scritta La prova scritta è superata con un voto pari ad almeno 15 pt. Prova Orale Per gli studenti che superano la prova scritta potrà essere effettuata una prova orale che si terrà' nei giorni e orari previsti dal calendario esami. La prova orale consiste in una discussione su argomenti teorici e pratici di tutto il programma e viene sostenuta dal candidato con un solo membro della commissione. L'orale si terrà nei seguenti casi: * obbligatoriamente per tutti gli studenti ammessi con voto della prova scritta non sufficiente (15, 16 o 17) * a richiesta del docente al fine di chiarire alcuni aspetti della prova scritta: entro alcuni giorni successivi alla prova scritta. * a richiesta dello studente per integrare il voto dello scritto La prova orale viene valutata in più e meno 5 punti. In assenza di orale verrà verbalizzato il voto della prova scritta.

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DESCRIZIONE DELL’ESAME L’esame consiste in una prova scritta obbligatoria ed in una prova orale facoltativa. La prova scritta è articolata in due parti: • un test di teoria, a risposta sia chiusa sia aperta (durata 1 ora), finalizzato a verificare l’acquisizione delle conoscenze teoriche; • 3 esercizi numerici (durata 1,5 ore), finalizzati a verificare la capacità di applicare i concetti teorici. Il test di teoria comprende 60 affermazioni a risposta multipla (vero/falso) e 3 definizioni sintetiche o concetti da spiegare. Gli esercizi numerici riguardano i seguenti argomenti: termodinamica, trasmissione del calore, illuminazione o acustica. La prova orale è finalizzata a verificare gli approfondimenti sulla teoria e sulle sue applicazioni. PROCEDURA DI ESAME Il test di teoria, con domande a risposta sia chiusa sia aperta, e gli esercizi numerici saranno svolti in presenza. Gli esercizi numerici inizieranno 1,5 ore dopo l’ora di inizio del test di teoria. La prova orale facoltativa sarà svolta in presenza e sarà programmata entro una settimana dalla prova scritta. REGOLE DELL’ESAME La prova scritta e la prova orale devono essere sostenute obbligatoriamente nello stesso appello. La prenotazione all’esame sul portale della didattica è obbligatoria. Nel caso di esito negativo del colloquio orale lo studente dovrà ripetere anche la prova scritta. Nel corso del test di teoria non è consentito consultare alcun testo. Nello svolgimento degli esercizi numerici è consentito consultare norme tecniche, libri, formulari, appunti di lezione, ma non testi contenenti esercizi svolti. VALUTAZIONE Il voto della prova scritta è in trentesimi, con i seguenti pesi: 35% per le affermazioni a risposta multipla (vero/falso), 15% per le definizioni sintetiche, 50% per gli esercizi numerici. Il massimo voto della prova scritta è 32/30. Per l’ammissione alla prova orale facoltativa occorre avere superato la prova scritta con un voto complessivo minimo di 15/30. Nel caso si opti per l’esame orale il voto finale è la media dei voti della prova scritta e della prova orale (con un voto minimo di 15/30 per ciascuna delle due prove). In alternativa al colloquio orale lo studente può optare per voto ridotto, secondo la seguente formula: Voto registrabile = 18 + (voto finale scritto – 18)/2 con un massimo voto registrabile di 24/30.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.