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CORSO DI ELETTROTECNICA - · PDF fileLEZIONI DI ELETTROTECNICA Ing. Sergio Romanò 1 ... Prova di verifica delle leggi di Kirchoff 3. Analisi delle reti in regime stazionario Studio

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  • LEZIONI DI ELETTROTECNICA

    Ing. Sergio Roman 1

    ITIS M.M. MILANO

    Via dello Sport Polistena

    ANNO SCOLASTICO 2015-2016

    CLASSE III^A Ind. Elettrotecnica e Automazione

    CORSO DI ELETTROTECNICA

    Prof. Sergio Roman

    Slides dei principali argomenti

    svolti a lezione

  • LEZIONI DI ELETTROTECNICA

    Ing. Sergio Roman 2

    NOTE

    Nelle slide che seguono sono riportati in sintesi gli argomenti svolti nellanno

    scolastico 2015/2016, nella classe 3^-A, dellindirizzo Elettrotecnica e

    Automazione dellITIS M.M. Milano di Polistena, di cui al programma didattico

    riportato di seguito.

    I contenuti riportati si ritengono validi per un approccio inziale ed

    essenziale della disciplina, ovvero per una base di ripetizione. Si rimanda

    comunque alla lettura/studio degli argomenti sul libro di testo per un

    approfondimento ed una conoscenza pi specdifica delle varie tematiche.

    Gli argomenti teorici vanno completati con i relativi esercizi svolti a lezione ed

    eventualmente con quelli delle dispense presenti on line sul sito WEB della

    scuola

  • LEZIONI DI ELETTROTECNICA

    Ing. Sergio Roman 3

    PROGRAMMA DIDATTICO

    Strumenti matematici di base

    Potenze e funzioni esponenziali - Equazioni e calcolo delle soluzioni

    Equazione di una retta - Variazione di una grandezza

    Calcolo frazionario, calcolo con potenze

    1. Corrente e Tensione elettrica

    Costituzione della materia e origine dei fenomeni elettrici

    La legge di Coulumb

    Resistenza e Resistivit: Legge di Ohm

    Corrente elettrica e differenza di potenziale - Generatore elettrico:

    tensione e corrente.

    Variazione di R al variare della Temperatura

    Misure di tensione e corrente: uso degli strumenti.

    Misura di resistenza con il metodo V-A

    Verifica sperimentale della legge di Ohm

  • LEZIONI DI ELETTROTECNICA

    Ing. Sergio Roman 4

    PROGRAMMA DIDATTICO

    2. Il circuito elettrico

    Resistenze serie, parallelo e serie parallelo

    Partitore di corrente e di tensione

    Definizione di nodo, ramo e circuito. Definizione di maglia

    Trasformazione Triangolo-Stella e stella-triangolo di resistenze

    Principi di Kirchoff - Potenza elettrica e legge di Joule

    Ponte di Weasthone: teoria e prova di laboratorio

    Prova di verifica del partitore di tensione e corrente

    Prova di verifica delle leggi di Kirchoff

    3. Analisi delle reti in regime stazionario

    Studio delle reti con i principi di Kirchhoff.

    Principio di sovrapposizione degli effetti.

    Teorema di Thevenin e teorema di Norton.

    Metodo delle Correnti di Maglia

    Accoppiamento sorgente-carico

  • LEZIONI DI ELETTROTECNICA

    Ing. Sergio Roman 5

    PROGRAMMA DIDATTICO

    4. Elettrostatica

    Campo elettrico. Induzione elettrostatica.

    Dielettrici e polarizzazione. La capacit elettrica: il Condensatore.

    Collegamento serie e parallelo dei condensatori. Trasformazione stella-

    triangolo e triangolo- stella.

    Transitori di carica e scarica.

    5. Magnetismo ed elettromagnetismo

    Magnetismo naturale ed elettromagnetismo

    Permebilit magnetica dei materiali e loro classificazione

    Conformazione dei campi magnetici fondamentali: conduttore rettilineo,

    spira, solenoide

    Magnetizzazione dei materiali Ciclo di isteresi

    Flusso magnetico - Induzione magnetica

    Legge di faraday Newmann ed applicazioni

    Verifica sperimentale del campo magnetico di un conduttore rettilineo e

    di un solenoide

  • LEZIONI DI ELETTROTECNICA

    Ing. Sergio Roman 6

    PROGRAMMA DIDATTICO

    6. Elettronica - CENNI

    Semiconduttori Drogaggio di tipo P ed N, giunzione PN

    Diodo Principio di funzionamento, curve caratteristiche

    Applicazione dei diodi: Diodi raddrizzatori nei circuiti di alimentazione,

    Realizzazione di porte logiche

    Transistor BJT tipi di transitstor e principio di funzionamento

    Parametri caratteristici

  • LEZIONI DI ELETTROTECNICA

    Ing. Sergio Roman 7

    CARICA ELETTRICA

    Da semplici nozioni elementari della chimica sappiamo che la

    materia costituita da atomi

    Gli atomi sono costituiti da un nucleo centrale dove si trovano

    cariche positive (protoni) e da cariche negative (elettroni) che sono

    collocate in orbite circolari attorno al nucleo

    Le cariche elettriche costituenti la materia sono convenzionalmente

    distinte in positive e negative. La pi piccola carica esistente detta

    carica elementare.

    La carica elementare dellelettrone,convenzionalmente negativa,

    uguale in valore assoluto a quella del protone, convenzionalmente

    positiva, ed pari a 1,602*10-19 C (Coulumb).

  • LEZIONI DI ELETTROTECNICA

    Ing. Sergio Roman 8

    I materiali esistenti in natura, da un punto di vista delle

    caratteristiche elettriche, possono essere suddivisi in tre categorie le

    cui propriet sono determinate dagli elettroni posti nellorbita pi

    esterna

    - Materiali Conduttori: in cui gli elettroni sono liberi di muoversi

    - Materiali isolanti: in cui gli elettroni non sono liberi di muoversi

    - Materiali semiconduttori: in cui gli elettroni hanno un ridotta

    mobilit (comportamento intermedio tra M. conduttori e M. isolanti)

    MATERIALI CONDUTTORI, ISOLANTI E SEMICONDUTTORI

  • LEZIONI DI ELETTROTECNICA

    Ing. Sergio Roman 9

    In un materiale conduttore in cui gli elettroni sono liberi di muoversi si

    genera nel tempo un flusso di cariche elettriche

    Pensiamo ad un filo di materiale conduttore:

    - Consideriamo un tempo T (in genere un secondo) in cui osserviamo

    (e contiamo) le cariche che passano nel conduttore.

    - Le cariche (numero di elettroni) che attraversano il conduttore nel

    tempo T definiscono una carica totale Q, data da Nxe, (N numero di

    elettroni , e, carica dellelettrone) e rappresentano un flusso di carica

    Definiamo corrente elettrica la quantit di carica che nel tempo di un

    secondo attraversa il conduttore. In formula

    I=Q/T

    dimensionalmente: [C]/[s]=A (ampere)

    CORRENTE ELETTRICA 1 DEFINIZIONI

    Quindi in un conduttore in cui transita la carica di 1C nel tempo

    di 1s si ha la corrente di 1 Ampere

  • LEZIONI DI ELETTROTECNICA

    Ing. Sergio Roman 10

    Un dispositivo in grado di far passare una corrente elettrica in un

    conduttore viene detto Generatore di Corrente

    La corrente in un conduttore pu essere costante o variabile nel

    tempo (cambia di valore)

    Per ora faremo sempre riferimento a correnti costanti nel tempo e

    quindi a generatori di corrente costante

    CORRENTE ELETTRICA 2 GENERATORE DI CORRENTE

    I

    Simbolo del generatore di corrente

  • LEZIONI DI ELETTROTECNICA

    Ing. Sergio Roman 11

    Per far circolare cariche elettriche in un conduttore bisogna spendere

    unenergia, W, quindi una potenza, P, necessaria per rompere il

    legame degli elettroni con il nucleo e per mantenerne il movimento

    Per avere la corrente elettrica si richiede una forza, una potenza ed

    unenergia, che compiono lavoro sugli elettroni determinandone lo

    spostamento.

    Le grandezze richiamate sono nel nostro caso grandezze elettriche:

    Avremo quindi potenza ed energia elettrica ed una forza elettrica che

    chiameremo Tensione Elettrica

    TENSIONE ELETTRICA 1 DEFINIZIONI

  • LEZIONI DI ELETTROTECNICA

    Ing. Sergio Roman 12

    In termini di espressioni matematiche, indicata con W lenergia

    necessaria a mettere in movimento gli elettroni definiamo:

    P=W/T Potenza Elettrica, misurata in WATT [W] necessaria per

    spostare gli elettroni, quindi per avere la corrente I

    V=P/I Tensione Elettrica, misurata in VOLT=Watt/Ampere, [W]/[A],

    Rapporto tra la Potenza necessaria per mantenere la

    corrente I ed il valore della corrente stessa

    Rimodulando lespressione dellenergia:

    W=PxT=VxIxT=VxQ

    TENSIONE ELETTRICA 2 FORMULE

  • LEZIONI DI ELETTROTECNICA

    Ing. Sergio Roman 13

    La tensione elettrica generata da un sistema detto Generatore di

    Tensione.

    Collegando un Generatore di Tensione ad un conduttore, la relativa

    tensione genera una corrente elettrica

    Si hanno generatori di tensione continua (il cui valore costante nel

    tempo) e variabile (valore che cambia nel tempo).

    Facciamo riferimento al generatore di tensione continua

    + + V

    Simboli usati per rappresentare il generatore di

    tensione. Il segno + indica il polo positivo

    TENSIONE ELETTRICA 3 GENERATORE DI TENSIONE

  • LEZIONI DI ELETTROTECNICA

    Ing. Sergio Roman 14

    La tensione elettrica si misura con uno strumento detto voltmetro.

    La corrente elettrica si misura con uno strumento detto

    amperometro

    TENSIONE E CORRENTE ELETTRICA STRUMENTI DI MISURA

    I

    A +

    +

    V

    +

    Simbolo e collegamento

    dellamperometro (inserzione serie)

    Simbolo e collegamento del

    Voltmetro (inserzione parallelo)

  • LEZIONI DI ELETTROTECNICA

    Ing. Sergio Roman 15

    TENSIONE E CORRENTE ELETTRICA LEGGE DI OHM-1

    Applicando una tensione ad un conduttore (es. di rame) si misura il valore di corrente circolante inserendo lamperometro in serie.

    Si osserva che

    - se varia il va

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