L’insegnamento si propone di fornire le basi dell’elettrotecnica, con particolare riferimento alla teoria dei circuiti a parametri concentrati e a elementi di elettromagnetismo applicato. In particolare, si insegnano le basi metodologiche per l'analisi teorica e sperimentale di circuiti elettrici in corrente continua, in regime sinusoidale e in transitorio, e i principi di funzionamento di macchine e impianti elettrici, anche con riferimento ai problemi di sicurezza.

Gli studenti saranno in grado di analizzare semplici circuiti elettrici in vari regimi di funzionamento e di analizzare fenomeni transitori con particolare riferimento ai circuiti del primo ordine e del secondo ordine; di analizzare semplici circuiti trifasi; di comprendere il principio di funzionamento di trasformatori, motori elettrici e impianti elementari; di comprendere gli aspetti elementari della sicurezza elettrica. Inoltre, gli studenti saranno in grado di analizzare sperimentalmente alcuni circuiti elementari. Le esercitazioni in aula e in laboratorio tecnologico, spesso svolte a piccoli gruppi, avranno anche lo scopo di accrescere le capacità di cooperazione tra gli studenti.

Calcolo differenziale e integrale. Fisica generale. Algebra dei numeri complessi.

1. Teoria dei multipoli. Variabili elettriche fondamentali: correnti e tensioni; unità di misura; amperometri e voltmetri ideali. Leggi di Kirchhoff. Potenza elettrica, convenzione dei generatori e degli utilizzatori, conservazione della potenza. 2. Elementi circuitali adinamici: generatori di tensione e di corrente; resistori lineari; corto-circuito e circuito aperto, interruttori; relazioni costitutive, diagrammi tensione–corrente, considerazioni sulle potenze. Bipoli affini: retta di carico; condizione di massimo trasferimento di potenza; rendimento. Resistori in serie e in parallelo. Partitori di tensione e di corrente. Concetto di equivalenza di un bipolo. Esempi di calcolo della resistenza equivalente di bipoli resistivi. Trasformazioni stella–triangolo e triangolo–stella. 3. Teoremi delle reti lineari: di sovrapposizione degli effetti; di Thevenin e di Norton. Formula di Millman. Metodo dei potenziali dei nodi. 4. Componenti e circuiti dinamici elementari: condensatori; induttori; induttori accoppiati e trasformatore ideale. Relazioni costitutive. Considerazioni energetiche. Concetti di transitorio e di regime nei circuiti lineari. Studio di fenomeni transitori nei circuiti RC, RL ed RLC. 5. Circuiti in regime sinusoidale: metodo simbolico e fasori, leggi di Kirchhoff ed equazioni costitutive nel dominio della frequenza, impedenza e ammettenza dei bipoli. Potenza in regime sinusoidale, potenza attiva, reattiva e complessa. Teorema di conservazione delle potenze (T. di Boucherot); rifasamento degli impianti elettrici. 6. Circuiti trifasi: definizioni, generatori e utilizzatori trifasi, collegamenti a stella e a triangolo, metodi di soluzione di circuiti trifasi simmetrici ed equilibrati. Potenza nei circuiti trifasi e sua misura. Esempi di carichi squilibrati: interruzione o corto–circuito di una fase. 7. Elementi di elettromagnetismo. Cenni sui principi di funzionamento delle macchine elettriche e condizioni operative d’impiego delle medesime. 8. Elementi di sicurezza elettrica. 9. Laboratorio tecnologico e computazionale. Utilizzo della strumentazione di laboratorio (multimetro, oscilloscopio, generatori di segnali, alimentatori). Analisi sperimentale di circuiti in corrente continua e in corrente alternata e di fenomeni transitori nei circuiti R-C, R-L e R-L-C. Circuiti con amplificatori operazionali. Simulazione di circuiti tramite procedure di calcolo automatico.

Sono previste sessanta ore tra lezioni ed esercitazioni. Le esercitazioni guidate in aula riguardano i principali argomenti dell'insegnamento, con particolare riferimento ai circuiti in regime stazionario, i fenomeni transitori del primo ordine, i circuiti in regime sinusoidale, i circuiti trifasi. L'insegnamento comprende nove ore di esercitazioni in Laboratorio Tecnologico e Computazionale. Le esercitazioni in aula e in laboratorio tecnologico, spesso svolte a piccoli gruppi, avranno anche lo scopo di accrescere le capacità di cooperazione tra gli studenti. Queste attività saranno oggetto di valutazione durante l’esame orale.

Renzo Perfetti, Circuiti elettrici, seconda edizione, Zanichelli, 2013, ISBN: 9788808178886 Dispense delle lezioni. Giulio Fabricatore, Elettrotecnica e applicazioni, Liguori, Napoli. ISBN: 8820724146. M. Repetto, S. Leva, Elettrotecnica. Elementi di teoria ed esercizi, CittàStudi Edizioni, Milano, ISBN 8825173830.

Dispense; Esercizi; Esercitazioni di laboratorio; Video lezioni dell’anno corrente; Strumenti di simulazione;

E' possibile sostenere l’esame in anticipo rispetto all’acquisizione della frequenza

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria; Prova pratica di laboratorio; Elaborato scritto individuale; Elaborato scritto prodotto in gruppo;

Exam: Written test; Compulsory oral exam; Practical lab skills test; Individual essay; Group essay;

... L’esame si articola in due prove che di norma si svolgono in giornate diverse: la prova scritta, la cui durata è di due ore, comprende la soluzione di problemi riguardanti l’analisi di circuiti in vari regimi di funzionamento e nello svolgimento di un questionario a risposta chiusa; la prova orale obbligatoria, alla quale si accede con un punteggio minimo di 16/30 nella prova scritta. La prova orale verte sulla discussione di quanto svolto nella prova scritta, nell’approfondimento di aspetti teorici della materia e nella discussione delle attività di gruppo svolte in laboratorio tecnologico. Durante la prova scritta è ammesso l’uso di un formulario di due pagine formato A4. Il voto finale è formulato attraverso la media pesata dei voti conseguiti nella prova scritta (2/3) e orale (1/3).

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.