Appunti teoria Elettrotecnica

Il modello circuitale

I circuiti elettrici ed elettronici sono basati sull'elettricità, cioè l'insieme di quei fenomeni che coinvolgono le cariche elettriche e le loro interazioni.

Il modello circuitale si basa sui circuiti, ovvero l'insieme dei dispositivi elettrici ed elettronici; tali dispositivi possono essere di vario tipo e diverse forme, l'unica caratteristica in comune sono i morsetti o terminali, ovvero conduttori che permettono la connessione tra i vari dispositivi elettrici.

Durante il funzionamento del circuito, sia i componenti che i terminali sono sedi di cariche elettriche che generano campi elettrici e campi magnetici; tali componenti e tutte le grandezze che caratterizzano il modello circuitale sono regolati dalle leggi di Maxwell e dalle leggi di Kirchhoff.

Variabili circuitali

Le principali grandezze elettriche di interesse in un circuito, ovvero le grandezze circuitali, sono la tensione o potenziale e l'intensità di corrente; in generale però possono avere alcuni andamenti temporali tipici:

• Costante
• Sinusoidale
• Impulsi
• Casuale

Corrente

Quando un circuito elettrico è in funzione, nei dispositivi e nei terminali si avrà un passaggio di corrente elettrica; per ogni terminale si avrà un certo valore di intensità elettrica. L'intensità di corrente elettrica è il movimento ordinato di cariche elettriche sottoposte a un campo elettrico macroscopico.

Considerando una generica superficie e un intervallo di tempo, definiamo l'intensità di corrente media il rapporto fra la variazione di carica presente sulla superficie e l'intervallo di tempo.

i_m = DQ_s / DT

Definiamo corrente istantanea attraverso la superficie e il limite del rapporto incrementale, ovvero il limite per Δt che tende a 0 dell'intensità di corrente media.

i_m(t) = lim_Δt→0 DQ_s / Dt

Tale intensità di corrente dei morsetti deve avere un verso che può essere entrante o uscente; essa si misura in ampere [A].

Il modello circuitale

I circuiti elettrici ed elettronici sono basati sull'elettricità, cioè l'insieme di quei fenomeni che coinvolgono le cariche elettriche e le loro interazioni.

Il modello circuitale si basa sui circuiti, ovvero l'insieme dei dispositivi elettrici ed elettronici; tali dispositivi possono essere di vario tipo e diverse forme, l'unica caratteristica in comune sono i morsetti o terminali, ovvero conduttori che permettono la connessione tra i vari dispositivi elettrici.

Durante il funzionamento del circuito, sia i componenti che i terminali sono sedi di cariche elettriche che generano campi elettrici e campi magnetici; tali componenti e tutte le grandezze che caratterizzano il modello circuitale sono regolati dalle leggi di Maxwell e dalle leggi di Kirchhoff.

Variabili circuitali

Le principali grandezze elettriche di interesse in un circuito, ovvero le variabili circuitali, sono la tensione o potenziale e l'intensità di corrente; in generale però possono avere alcuni andamenti temporali tipici.

Quando un circuito elettrico è in funzione, nei dispositivi e nei terminali si avrà un passaggio di corrente elettrica; per ogni terminale si avrà un certo valore di intensità elettrica. L'intensità di corrente elettrica è il movimento ordinato di cariche elettriche sottoposte a un campo elettrico macroscopico.

Considerando una generica superficie e un intervallo di tempo, definiamo l'intensità di corrente media il rapporto fra la variazione di carica presente sulla superficie e l'intervallo di tempo.

Definiamo corrente istantanea attraverso la superficie s il limite del rapporto incrementale, ovvero il limite per Δt che tende a 0 dell'intensità di corrente media.

Tale intensità di corrente dei morsetti deve avere un verso che può essere entrante o uscente; essa si misura in ampere [A].

Tensione

La tensione elettrica è una grandezza in funzione del tempo che viene associata ad una coppia ordinata di morsetti, ovvero ogni due morsetti la tensione varia; gli elementi che presentano solo due morsetti si chiamano bipoli.

Considerando un elemento a due morsetti A e B, se esso viene attraversato da una corrente si creerà una differenza di potenziale tra i due terminali V_ab.

La corrente quindi sarà unica e la tensione sarà la stessa trascurando il segno; in base al verso della tensione e della corrente abbiamo due convenzioni:

• Convenzione dell'utilizzatore: la tensione e la corrente hanno verso opposto
• Convenzione del generatore: la tensione e la corrente hanno lo stesso verso

Potenza

Il lavoro è l'attitudine dello strumento nel compiere un'operazione e si misura in joule. La potenza è il lavoro fatto nel tempo e si misura in watt. [J]

Se abbiamo un bipolo in cui passa una corrente i(t) e dove abbiamo una tensione V(t), la potenza istantanea non è altro che il prodotto fra la corrente e la tensione.

P(t) = V(t) ⋅ i(t) [W]

La potenza quindi è il lavoro svolto nel tempo: lavoro trasmesso dalla rete all'elemento allora abbiamo un utilizzatore; lavoro trasmesso dall'elemento alla rete abbiamo un generatore.

La potenza della rete viene data dalla somma delle potenze generate dagli elementi del circuito.