Università di Catania
Facoltà di Ingegneria

CORSO DI LAUREA
Ingegneria Elettrica (N.O.)
a.a. 2002-2003

Programma del corso di

ELETTROTECNICA II
(2° anno - 2° periodo - 6 crediti)

Docente: Ing. Nunzio Salerno

Descrizione ed obiettivi.

Il corso fornisce alcuni strumenti per la soluzione dei circuiti elettrici, complementari a quelli forniti nel primo corso di Elettrotecnica. Inoltre introduce alla conoscenza dei campi elettromagnetici stazionari e quasi stazionari ed alla loro soluzione con tecniche analitiche e numeriche. Infine tratta dei fondamenti dello studio delle linee di trasmissione come circuiti a parametri distribuiti.

Prerequisiti

Si considerano acquisiti i concetti studiati nei corsi di fisica, matematica ed elettrotecnica I.

Durata

Lezioni frontali: 60 ore, suddivise in 40 ore di lezioni e 20 di esercitazioni e laboratorio.

Modalità d’esame

Gli esami consistono in un’unica prova orale.

Contenuti	Ore
Complementi di teoria dei circuiti Trasformate di Laplace: definizioni, proprietà, applicazioni, leggi di Kirchhoff , leggi di lato. Equazioni di stato: concetto di stato, equazioni in forma di stato, procedimento sistematico, frequenze naturali di una variabile di rete, stabilità e stabilità asintotica. Trasformazioni di Fortescue	7
Equazioni di Maxwell Equazioni di Maxwell in forma differenziale ed in forma integrale. Teorami di Gauss e di Stokes. Equazione di continuità. Equazioni di Maxwell in regime sinusoidale. Equazioni costitutive, mezzi lineari e non lineari, isotropi e non isotropi, omogenei e non omogenei, conduttori ed isolanti. Potenziali elettromagnetici. Teorema di Helmholtz. Campi statici e quasi-statici.	3
Campo di corrente stazionario Vettori E e J. Legge di Ohm. Legge di Joule. Equazione di Laplace. Funzioni armoniche: teorema di reciprocità, teorema della media, principio del massimo. Problemi di valori al contorno di tipo Dirichlet e di tipo Neumann per l’equazione scalare di Poisson; teorema di unicità della soluzione. Resistenza di un resistore in corrente continua. Studio di alcune applicazioni. Rifrazione delle linee di campo.	5
Campo elettrostatico Vettori E e D. Polarizzazione e costante dielettrica. Rifrazione delle linee di campo. Potenziale elettrostatico. Energia di un campo elettrostatico. Forze elettrostatiche. Capacità di un capacitore elettrostatico. Studio di alcune applicazioni.Equazione di Poisson e equazione di Laplace.	4
Metodi numerici per il calcolo di campi Cenni sui metodi analitici. Metodo delle differenze finite. Formulazione debole e formulazione variazionale. Metodo degli elementi finiti. Funzionale relativo all'equazione scalare di Poisson con condizioni al contorno di tipo Dirichlet, Neumann e misto. Elementi triangolari del primo ordine. Funzioni di forma lagrangiane. Matrici di Dirichlet e di metrica di un elemento finito. Costruzione del sistema risolvente e sua risoluzione. Cenni sui codici di calcolo: ELFIN, Maxwell 2D.	7
Campo magnetostatico Vettori H e B. Intensità di magnetizzazione. Polarizzazione e permeabilita' magnetica. Isteresi magnetica. Teorema di circuitazione. Circuiti magnetici, tensione magnetica, riluttanza, legge di Hopkinson. Studio di alcune applicazioni. Potenziale vettore magnetico. Equazione vettoriale di Poisson. Legge di Biot-Savart. Legge dell'azione elementare. Rifrazione delle linee di campo. Energia di un campo magnetostatico. Forze magnetostatiche. Trasformatore reale.	4
Campo elettromagnetico quasi stazionario Induzione elettromagnetica, legge di Faraday, correnti parassite. Campo magnetico rotante di Galileo-Ferraris. Studio del campo elettromagnetico all’interno di un conduttore; equazione della diffusione per il vettore campo elettrico. Effetto pelle, profondità di penetrazione.	4
Onde elettromagnetiche Equazioni omogenee delle onde. Onde piane. Equazioni non omogenee dei potenziali. Vettore di Poynting, teorema di Poynting.	2
Linee di trasmissione Modello di un tratto infinitesimo di linea uniforme senza perdite. Parametri per unità di lunghezza. Equazioni dei telegrafisti. Equazioni delle onde. Onda progressiva ed onda regressiva. Impedenza caratteristica. Linea uniforme e ideale alimentata in continua. Linea terminata su una resistenza. Coefficienti di riflessione e di trasmissione. Linea uniforme e ideale in regime sinusoidale. Costante di fase. Linea terminata su una impedenza. Coefficienti di riflessione e di trasmissione. Trasformazione di impedenza. Onda stazionaria su linea cortocircuitata. Linee con perdite. Modello circuitale, equazioni e soluzioni. Costante di attenuazione. Coefficienti di riflessione Generatore equivalente.	4
Esercitazioni.e laboratorio	20

Testi consigliati

1) G. Someda, “Elementi di Elettrotecnica Generale”, Pàtron Editore.

2) V. Daniele, A. Liberatore, R. Graglia, S. Manetti, “Elettrotecnica”, Monduzzi Editore.

3) F. Barozzi, F. Gasparini, “Fondamenti di Elettrotecnica: Elettromagnetismo”, UTET.

4) S. Bobbio, E. Gatti, “Elettromagnetismo Ottica”, Bollati Boringhieri Editore.

5) S. Ramo, J.R. Whinnery, T. Van Duzer, “Campi ed Onde nell’Elettronica per le Comunicazioni”, Franco Angeli Editore.

6) C.A. Desoer, E.S. Kuh, “Fondamenti di Teoria dei Circuiti”, Franco Angeli Editore.

7) P. P. Silvester, R. L. Ferrari, “Finite Elements for Electrical Engineers”, Cambridge University Press.  

Per ulteriori informazioni

http://151.97.5.97/esg/didactics.html