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.