L’insegnamento si propone di fornire le basi della teoria dei circuiti a parametri concentrati e le nozioni essenziali necessarie alla comprensione delle principali applicazioni dell'ingegneria elettrica. In particolare si forniscono le nozioni essenziali per l'analisi teorica e sperimentale di circuiti elettrici lineari in corrente continua, in corrente alternata sinusoidale e in regime dinamico, e le basi metodologiche per una corretta utilizzazione di macchine e impianti elettrici che tenga conto dei problemi di sicurezza dell’operatore e dell’impianto.

Al termine del corso gli studenti dovranno essere in grado di descrivere bipoli elementari o semplici combinazioni di bipoli elementari in termini di composizione delle caratteristiche tensione-corrente, essere in grado di risolvere semplici circuiti elettrici contenenti bipoli RCL in regime continuo ed alternato sinusoidale ed essere in grado di studiare fenomeni transitori del primo ordine; essere in grado di analizzare semplici circuiti trifasi; essere in grado di analizzare semplici circuiti riguardanti l’elettrotecnica industriale; comprendere gli aspetti elementari della sicurezza elettrica. Inoltre gli studenti saranno in grado di analizzare sperimentalmente i medesimi circuiti.

Equazioni differenziali lineari a coefficienti costanti, numeri complessi, elementi di elettromagnetismo.

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: 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: di sovrapposizione degli effetti; di Thevenin e di Norton. Formula di Millmann. 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 R¬–C e R–L.

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 (Boucherot); rifasamento. Metodo delle potenze.

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. Cenni sui principi di funzionamento delle macchine elettriche e condizioni operative d’impiego delle medesime.

8. Cenni di sicurezza elettrica: sovracorrenti negli impianti, sovraccarico, corto circuito, interruttore magnetico e termico; sicurezza elettrica ed effetti della corrente elettrica sulle persone, applicazione dell’interruttore differenziale.

9. Laboratorio tecnologico. Utilizzo della strumentazione di laboratorio (multimetri, oscilloscopio, generatori di segnali). Analisi sperimentale di circuiti in corrente continua e in corrente alternata e di fenomeni transitori nei circuiti R–C e R–L.

Sono previste sessanta ore tra lezioni ed esercitazioni. Le esercitazioni guidate in aula riguardano i principali argomenti del corso, con particolare riferimento ai circuiti in regime stazionario, i fenomeni transitori del primo ordine, i circuiti in regime sinusoidale, i circuiti trifasi.
Il corso comprende nove ore di esercitazioni in Laboratorio Tecnologico.

Giulio Fabricatore, Elettrotecnica e applicazioni, Liguori, Napoli. ISBN: 8820724146.
Renzo Perfetti, Circuiti Elettrici, Zanichelli, Bologna, ISBN: 9788808178886.
M. Repetto, S. Leva, Elettrotecnica. Elementi di teoria ed esercizi, CittàStudi Edizioni, Milano, ISBN 8825173830.

Per approfondimenti ed ulteriore consultazione:
C.A. Desoer, E.S. Kuh, Fondamenti di teoria dei circuiti, Franco Angeli editore, Milano.

L’esame si articola in due prove che di norma si svolgono in giornate diverse: la prova scritta che comprende la soluzione di problemi riguardanti l’analisi di semplici circuiti e una 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 e nell’approfondimento di aspetti teorici della materia.
Durante la prova scritta è ammesso l’uso di un formulario formato A4.