Il corso si propone di esporre le leggi fondamentali che regolano il comportamento dei circuiti elettrici a parametri concentrati e di fornire metodi sistematici che consentano di analizzare nel dominio del tempo e della frequenza il comportamento di circuiti elettrici dinamici, lineari e a parametri concentrati, sia in regime generico che in regime sinusoidale. Sarà inoltre fornita un'introduzione all'analisi automatica dei circuiti per mezzo del calcolatore. Esercitazioni completano, da un punto di vista applicativo, gli argomenti teorici trattati nelle lezioni.

Conoscenza delle leggi fondamentali che regolano i circuiti elettrici
Conoscenza delle tecniche d'analisi di circuiti anche dinamici e di ordine elevato
Abilità di analizzare circuiti elettrici, scegliendo in modo autonomo la tecnica d'analisi più conveniente.
Abilità ad usare, a livello elementare, un moderno programma d'analisi automatica di circuiti (Pspice)

Conoscenze di Fisica: potenza ed energia, elettromagnetismo di base.
Conoscenze di Matematica: algebra dei numeri complessi, calcolo matriciale, sistemi di equazioni algebriche lineari, equazioni differenziali ordinarie del primo ordine lineari, scomposizione in fratti semplici di funzioni razionali.

In corso è organizzato in due parti: "Concetti e metodi fondamentali" (2 crediti) e "Analisi di circuiti lineari" (6 crediti).

1. Concetti fondamentali (2 crediti)

Circuiti elettrici a parametri concentrati; tensione, corrente e potenza. Convenzioni di segno. Leggi di Kirchhoff. Teorema di Tellegen. Elementi circuitali fondamentali. Connessione serie e parallelo di elementi resistivi ad una porta. Partitori di tensione e di corrente. Teorema di Millmann e analisi nodale.

2. Analisi di circuiti lineari (6 crediti)

2.a Circuiti resistivi (1.5 crediti). Generatori dipendenti, trasformatore ideale, amplificatore operazionale ideale. Teoremi per reti elettriche: sostituzione, Thevenin, Norton e sovrapposizione degli effetti.

2.b Circuiti dinamici (2.5 crediti). Induttore e condensatore; connessione serie e parallelo di induttori e condensatori. Circuiti del primo ordine RC e RL con generatori costanti e interruttori ideali. Circuiti del secondo. Formulazione e soluzione delle equazioni di stato. Analisi di circuiti dinamici generali con la trasformata di Laplace. Funzioni di rete: impedenza, ammettenza e funzioni di trasferimento. Frequenze naturali e stabilità. Legame tra la risposta nel dominio della frequenza e quella nel dominio del tempo. Estensione dei teoremi per reti elettriche ai circuiti dinamici.

2.c Regime sinusoidale (2 crediti). Equazioni circuitali in regime sinusoidale, analisi simbolica e fasori. Diagrammi di Bode. Potenza in regime sinusoidale.

Il corso è organizzato in lezioni ed esercitazioni. Le esercitazioni (circa il 30% di ogni credito)hanno lo scopo di mostrare l’applicazione dei metodi generali di analisi dei circuiti presentati durante le lezioni. Durante le esercitazioni è richiesto lo svolgimento di alcuni problemi da parte degli studenti. Alcune ore saranno dedicate all’introduzione del programma d'analisi automatica di circuiti (Pspice).

Testi di riferimento:

R. Perfetti, Circuiti elettrici, Zanichelli, Bologna, 2003.
M. Biey, M. Bonnin, F. Corinto, Esercitazioni di elettrotecnica, CLUT, Torino, 2012.
M. Biey, Spice e PSpice: introduzione all'uso, CLUT, Torino, 2001.

Libri consigliati per consultazione:
Charles A. Desoer and Ernest S. Kuh, Basic circuit theory. McGraw- Hill, 1969
V. Daniele, A. Liberatore, R. Graglia, S. Manetti, Elettrotecnica, III edizione, Monduzzi Editore, Bologna, 2005.
C.K. Alexander, M.N.O. Sadiku, Fundamentals of Electric Circuits (third edition), Mc Graw-Hill International Edition, 2008.


Materiale aggiuntivo e esempi di temi d’esame sono disponibili sul sito del corso. Si invita a consultare il sito del corso per gli aggiornamenti sul materiale e le comunicazioni del docente.

L’esame finale, che consiste in una prova scritta, ha lo scopo di accertare la conoscenza dei concetti fondamentali dei circuiti elettrici e l’abilità di analizzare circuiti attraverso la scelta della metodologia più opportune. La prova scritta si basa su problemi relativi a "Concetti e metodi fondamentali" e "Analisi di circuiti lineari" e include tutti gli argomenti trattati nel corso.

La prova scritta (durata 2 ore) include 8 problemi elementari (2 punti ciascuno, totale 16 punti) per i quali lo studente deve fornire essenzialmente il risultato finale, e uno/due problemi con circuiti più complessi (totale 14 punti), per i quali lo studente deve riportare tutti i passaggi essenziali della soluzione. Durante la prova scritta è possibile l’uso della calcolatrice; lo studente deve esibire in aula un documento di identità; non è consetito l’uso di dispense, testi e appunti. La prova scritta è superata con una votazione pari almeno a 18/30 e con almeno 7/16 punti nei problemi elementari.

Il voto finale tiene conto di:
• Correttezza della soluzione fornita per i problemi della prova scritta
• Abilità a presentare la soluzione dei problemi in modo chiaro e conciso