Laboratorio di Elettromagnetismo e Circuiti
Prof. G. D'Agostini
A.A. 2002-03
PROGRAMMA
- Elementi di teoria dei circuiti
- Corrente elettrica. Legge di Ohm e la legge di Joule.
Generatori ideali di corrente e di tensione. Circuiti elettrici.
Elementi passivi di un circuito. Principi di Kirchoff.
Resistenze in serie e in parallelo. Teorema di sovrapposizione e reciprocità.
Teorema di Thevenin. Partitore di tensione e di corrente. Teorema di Norton.
Generatori ideali e reali. Elementi passivi reali nei circuiti elettrici.
Trasferimento di potenza per generatori reali di tensione.
- Carica e scarica del condensatore su una resistenza e su una resistenza
e un'induttanza in serie. Analogie meccaniche. Oscillazioni smorzate.
Fattore di merito. Accensione e spegnimento di un generatore di tensione
collegato in serie a una resistenza e un'induttanza.
- Circuiti con resistenze, capacità e induttanze.
Carica e scarica del condensatore.
Richiami fondamentali sulle funzioni periodiche.
Funzioni alternate e sinusoidali. Trattazione dei circuiti
in regime sinusoidale con il metodo simbolico. Impedenza, ammettenza.
Legge di Ohm , principi di Kirchoff e teorema di
Thevenin in corrente alternata (c.a.).
Studio di alcuni circuiti fondamentali in c.a.
quali i circuiti RL, RC ed RLC serie e parallelo.
Filtri passa-alto, passa-basso e passa-banda. Circuiti derivatori
e integratori. Potenza elettrica in circuiti in c.a.. Valori efficaci
di tensione e corrente.
- La linea di trasmissione. Schema a costanti distribuite.
Comportamento del comportamento sinusoidale stazionario
in funzione della frequenza. Costante di trasmissione,
attenuazione, velocità di fase, impedenza caratteristica.
Linea non dissipativa, non distorcente
e limite ad alta frequenza. Adattamento e coefficiente di riflessione.
Fenomenologia della trasmissione di onde quadre unipolari e bipolari.
- Il diodo a stato solido: curva caratteristica e modelli approssimati
(on-off e lineare a tratti). Uso del diodo come elemento non lineare
passivo in circuiti limitatori e raddrizzatori. Ponte a diodi. LED.
- Metodi di misura
- Strumenti a bobina mobile. Strumento universale e suo uso per
misure di corrente, tensione e resistenza.
Resistenze di Shunt. Perturbazioni indotte da questi strumenti sulle misure.
Metodo voltamperometrico. Ponte di Wheatstone.
Uso del multimetro digitale
e del `ponte' per misure di capacità e induttanza.
Misure indirette di potenza elettrica.
Uso dell'osciloscipio a raggi catodici:
Misure di frequenza e di sfasamento.
- Esercitazioni di laboratorio
- 1. Uso del multimetro digitale in circuiti a corrente continua.
- 2. Carica e scarica del condensatore. Uso dell'oscilloscopio.
- 3. Circuiti RC e CR in regime impulsivo e sinusoidale.
- 4. Circuiti risonanti: RLC serie e parallelo.
- 5. Linea di trasmissione. Velocità
di trasmissione, impedenza caratteristica, attenuazione e adattamento.
- 6. Diodo come elemento non lineare in circuiti passivi.
BIBLIOGRAFIA
- Appunti delle lezioni, note, promemoria e schede
delle esercitazioni.
- Dispensa del docente Circuiti elettrici.
- Dispense di Alessio-Improta sui circuiti e su oscilloscopio
("Cesareni et al.")
- M. Severi, Introduzione alla Esperimentazione Fisica.
- Alcuni degli argomenti sono trattati bene sui testi di Fisica 2,
ad es. Lovitch-Rosati, Mencuccini-Silvestrini, Mazzoldi-Nigro-Voci.
- Per una introduzione sul diodo si possono consultare i suddetti manuali
di Fisica 2 e, soprattutto per le applicazioni, le dispense
di Nigro (Esperimentazione fisica III). Per chi vuole
approfondire su principi e applicazioni,
si raccomandano i primi quattro capitoli
del classico Microelettronica di Millman-Halkias.
- Per chi vuole saperne di più, cerca esercizi risolti sui vari argomenti
etc., i libri della collana Schaum sono sempre un buon riferimento.
RELAZIONE
- Tema nr. 1
- Ruolo dei componenti reattivi nei circuiti in regime sinusoidale
e impulsato.
- Tema nr. 2
- Resistenze interne nei generatori, nei componenti dei circuiti e negli strumenti
di misura.
Il tema nr 1 è assegnato al primo componente del gruppo in ordine
alfabetico. Il nr 2 al secondo. È possibile scambiarsi i titoli dei temi
fra membri dello stesso gruppo.
- Si raccomanda un limite di due fogli di protocollo (a tutta larghezza).
- Si raccomanda di fare uso limitato di grafici e tabelle,
facendo riferimento a quelli sul logbook.
Eventuali grafici e tabelle extra devono essere particolarmente
significativi e di piccole dimensioni.
- Le relazioni vanno consegnate all'inizio della prova pratica, insieme
al quaderno di laboratorio (il componente del gruppo che sostiene
la prova pratica al primo turno consegna anche il quaderno di laboratorio).
PROVA PRATICA
- Martedi 17 giugno ore 9:00
- Il primo turno è riservato agli studenti primi in ordine alfabetico
nei gruppi di laboratorio.
- Mercoledi 18 giugno ore 9:00
- Il secondo turno è riservato agli studenti secondi in ordine alfabetico
nei gruppi di laboratorio.
Sono ammessi scambi consensienti fra membri dello stesso gruppo.
Si prega di avvisare tempestivamente il docente in caso di problemi
per non rischiare di saltare l'esame.
PROVA ORALE
Giovedi 26 e Venerdi 27 giugno dalle ore 9:00, Aula 8 NEF.
- Si prega di prenotarsi sul foglio appeso nella bacheca della stanza S11
Richieste speciali verranno esaminate la mattina di Giovedi 26.