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Home Freccia destra Ingegneria Biomedica L-9 Freccia destra Elettrotecnica

Ingegneria Biomedica L-9

Elettrotecnica

Settore scientifico disciplinare Numero crediti formativi (CFU) Docente
ING-IND/31 (IIET-01/A) 6 Antonino Longo Minnolo

Altro

Ricevimento studenti

Gli studenti sono ricevuti, previo appuntamento, online su Zoom.

Il docente è contattabile online al seguente indirizzo e-mail: Prof. Antonino Longo Minnolo: antonino.longominnolo@uniroma5.it

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e capacità di comprensione

Lo studente dovrà aver acquisito conoscenza e capacità di comprensione:

  • dei principi fondamentali della teoria dei circuiti elettrici, inclusi i regimi stazionario, sinusoidale e transitorio, e i concetti di base dei sistemi trifase.
  • degli strumenti e le metodologie di analisi dei circuiti elettrici, applicandoli correttamente per la risoluzione di problemi in diverse condizioni operative.
  • sulle conoscenze sui circuiti magnetici e sui trasformatori, comprendendo il loro funzionamento e le principali applicazioni.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Lo studente dovrà sviluppare la capacità di applicare le conoscenze acquisite, con particolare riferimento:

  • all’analisi e risoluzione di circuiti elettrici elementari in regime stazionario, sinusoidale e transitorio, utilizzando gli strumenti di calcolo e le metodologie apprese.
  • ai principi dei sistemi trifase per la valutazione di grandezze elettriche e per la progettazione di semplici configurazioni circuitali.
  • all’utilizzo delle conoscenze sui circuiti magnetici e sui trasformatori per interpretare e risolvere problemi pratici legati alla conversione e distribuzione dell’energia elettrica.

Abilità di giudizio

Lo studente dovrà aver sviluppato capacità di giudizio critico nell’analisi e nell’applicazione dei concetti affrontati. In particolare, dovrà essere in grado di:

  • valutare la correttezza delle soluzioni adottate nell’analisi di circuiti elettrici, identificando eventuali errori e proponendo alternative più appropriate.
  • interpretare criticamente i risultati delle simulazioni e dei calcoli relativi a circuiti elettrici e sistemi elettromeccanici, verificandone la coerenza con i principi teorici.
  • scegliere le metodologie di analisi più idonee in funzione delle caratteristiche del problema (regime stazionario, sinusoidale, transitorio, sistemi trifase).

Abilità di comunicare

Lo studente svilupperà, anche attraverso l’interazione con i docenti, la capacità di:

  • esprimere in modo chiaro e rigoroso concetti e procedure relativi all’analisi dei circuiti elettrici e alla conversione elettromeccanica dell’energia, utilizzando la terminologia tecnica appropriata.
  • redigere relazioni tecniche e documentazione su esercitazioni, progetti e analisi di circuiti, presentando dati e risultati in forma comprensibile e strutturata.
  • comunicare efficacemente con interlocutori tecnici e non tecnici, spiegando i principi fondamentali e le applicazioni pratiche dell’elettrotecnica.
  • utilizzare strumenti informatici e grafici per rappresentare schemi elettrici, simulazioni e risultati di calcolo, facilitando la comprensione dei fenomeni studiati.

Capacità di apprendimento

Lo studente dovrà aver acquisito le basi necessarie per:

  • saper individuare autonomamente fonti di approfondimento (libri, articoli, risorse digitali) per consolidare e ampliare le conoscenze di elettrotecnica.
  • essere in grado di aggiornare le proprie competenze in relazione all’evoluzione delle tecnologie elettriche ed elettromeccaniche.
  • applicare metodi di studio e di problem solving per affrontare nuovi problemi legati all’analisi di circuiti e alla conversione dell’energia.
  • collegare le conoscenze acquisite con altre discipline ingegneristiche, favorendo un apprendimento interdisciplinare e continuo.

Programma del corso

Modulo 1 – Fondamenti di Elettrotecnica

  • Grandezze elettriche fondamentali: tensione, corrente, potenza, energia.
  • Leggi di Kirchhoff e principi di base dei circuiti elettrici.
  • Componenti elementari: resistori, condensatori, induttori.
  • Analisi dei circuiti in regime stazionario (corrente continua).

Modulo 2 – Circuiti in Regime Sinusoidale

  • Grandezze alternate: valori efficaci, fasori.
  • Impedenza e ammettenza.
  • Analisi dei circuiti in regime sinusoidale.
  • Potenza attiva, reattiva e apparente.
  • Fattore di potenza e correzione.

Modulo 3 – Regime Transitorio

  • Equazioni differenziali nei circuiti RL, RC e RLC.
  • Risposta libera e forzata.
  • Transitori in circuiti elettrici.

Modulo 4 – Sistemi Trifase

  • Generazione e rappresentazione dei sistemi trifase.
  • Connessioni stella e triangolo.
  • Calcolo delle potenze nei sistemi trifase equilibrati.

Modulo 5 – Circuiti Magnetici e Trasformatori

  • Legge di Hopkinson e analogia con i circuiti elettrici.
  • Perdite nel ferro e nell’avvolgimento.
  • Principio di funzionamento del trasformatore.
  • Trasformatore ideale e reale, prove a vuoto e in corto circuito.

Modulo 6 – Cenni su sicurezza elettrica

  • Impianto elettrico monofase e protezione da sovracorrenti e sovratensioni.
  • Effetti della corrente sul corpo umano e pericolosità della tensione.
  • Protezione dai contatti diretti e indiretti.
  • Sistemi di distribuzione in bassa tensione.

Testi consigliati

CIRCUITI ELETTRICI 6/ED CON CONNECT 6ed - 8838654905 · 9788838654909 di Charles K. Alexander, Matthew Sadiku, Giambattista Gruosso, Giancarlo Storti Gajani © 2022

Modalità di accertamento dei risultati di apprendimento acquisiti dallo studente

Modalità di verifica dell'apprendimento L'acquisizione dei risultati di apprendimento previsti viene accertata attraverso la verifica del completamento delle attività di autovalutazione presenti alla fine di ogni sezione dell'insegnamento e attraverso la prova di esame. I test di autovalutazione permettono allo studente di monitorare la propria comprensione degli argomenti somministrati e, nel caso ci siano delle difficoltà, di attivarsi per colmare le lacune o chiedere ulteriori spiegazioni al docente tramite incontri di didattica interattiva. Tutti i contenuti trattati nell’ambito dell’insegnamento costituiscono oggetto di valutazione. La valutazione delle competenze acquisite dallo studente avverrà in forma scritta nelle date d’appello previste dall’Ateneo e pubblicate in piattaforma. La valutazione prevede l’identificazione del raggiungimento degli obiettivi previsti ed in particolare per ogni argomento saranno valutati: il grado di acquisizione della conoscenza degli argomenti trattati (50% del punteggio) la capacità di sintesi e correlazione tra i vari argomenti oltre a una corretta terminologia (25% del punteggio) la comprensione e la capacità di interpretazione dei meccanismi e fenomeni fisiologici (25% del punteggio)

Obiettivi Formativi

L’insegnamento si propone di fornire agli studenti nozioni fondamentali di teoria dei circuiti, di conversione elettromeccanica dell’energia e dei circuiti magnetici e trasformatori. Vengono trattati gli strumenti di analisi dei circuiti elementari in regime stazionario, in regime sinusoidale e in transitorio, con cenni sui sistemi trifase per quanto riguarda la parte circuitale. Per la parte di conversione elettromeccanica vengono invece messe in evidenza le azioni meccaniche nei campi elettrici e magnetici e l’accoppiamento di circuiti nel caso del campo magnetico.

Al termine del corso lo studente avrà acquisito:

  • Comprensione dei principi fondamentali dei circuiti elettrici: capacità di analizzare circuiti elementari in regime stazionario, sinusoidale e transitorio, inclusi cenni sui sistemi trifase.
  • Utilizzo degli strumenti di analisi circuitale: padronanza delle tecniche per risolvere problemi di circuiti elettrici in diverse condizioni operative.
  • Conoscenza dei circuiti magnetici e dei trasformatori: comprensione del funzionamento e delle applicazioni dei trasformatori e dei circuiti magnetici.

 

Modalità di esame

 

Propedeuticità

Non sono previste propedeuticità

Prerequisiti

Per il proficuo raggiungimento degli obiettivi formativi del corso, è auspicabile che lo studente possieda alcune conoscenze pregresse relative ai primi elementi di Matematica Generale, in particolare riguardo al calcolo algebrico, alle funzioni elementari, alla risoluzione di equazioni e disequazioni, nonché ai principi base del ragionamento ipotetico-deduttivo, che costituiscono prerequisiti essenziali per la comprensione e l'applicazione consapevole dei contenuti trattati

Organizzazione didattica

Modalità di erogazione del corso

Sono comprese videolezioni e attività di didattica interattiva. I contenuti delle videolezioni sono parte integrante del programma d’esame, ma per numerosi argomenti sono necessari ulteriori approfondimenti ed è raccomandata la consultazione dei libri di testo indicati dai docenti.

Attività didattiche previste

Le attività di didattica, suddivise tra didattica erogativa (DE) e didattica interattiva (DI), saranno costituite da 7 ore per CFU e ripartite secondo una struttura di almeno 2,5 ore di DE (5 ore, tenuta in considerazione la necessità di riascolto) e di 2 ore di DI per ciascun CFU.

Attività didattica erogativa (15 ore)

  • 30 lezioni frontali, videoregistrate, della durata di circa 30 minuti ciascuna, sempre disponibili in piattaforma didattica (ogni videolezione corrisponde a 1 ora di didattica erogativa considerando la necessità di riascolto).

Attività didattica interattiva (12 ore)

  • Le 12 ore in forma di esercitazioni interattive in aula virtuale, svolte in modalità sincrona, organizzate in date e orari concordati e su tematiche specifiche del programma per gli studenti che preparano l’esame.
  • Forum di approfondimento tematici: ha lo scopo di approfondire gli argomenti del corso che risultano di difficile comprensione per gli studenti o che interessano maggiormente. Si tratta di uno strumento che dà a ciascun studente la possibilità di aggiungere un argomento di discussione che verrà successivamente approfondito insieme al docente.

Attività di autoapprendimento

  • test di autovalutazione con domande a scelta multipla, alla fine di ogni lezione.
  • Materiale di studio ed articoli scientifici inerenti ai contenuti del corso sono disponibili in piattaforma per approfondimento degli argomenti trattati da parte degli studenti.

L'articolazione tra DE e DI, per ciascun modulo, sarà organizzata coerentemente con gli obiettivi formativi specifici dell’insegnamento.

Ricevimento studenti

 Da concordare con il docente inviando una email a: antonino.longominnolo@uniroma5.it

Lezioni

Introduzione al modello circuitale

Il bipolo elettrico

Grafo di una rete di bipoli

Leggi di Kirchhoff

Reti resistive

Manipolazione delle reti

Teorema di sovrapposizione degli effetti

Teorema di Thevenin Norton

Teorema di Tellegen

Caratterizzazione statica di un bipolo

Reti RLC

Risoluzione delle reti RLC

Transitori nelle reti RLC

Reti RL e RC

Metodo circuitale per le reti del primo ordine

Reti in regime sinusoidale

Richiami sui numeri complessi

Il metodo fasoriale

Impedenza

Amperometri e voltmetri nelle reti RLC in RSI

Potenza nelle reti RLC in RSI

Risonanza

Rifasamento

Componenti a più morsetti

Componenti a più porte

Reti trifase

Soluzione delle reti trifase

Il trasformatore ideale

Doppi bipoli resistivi

Doppi bipoli induttivi