Appunti esame: Elettrotecnica

ELETTROTECNICA

Analisi dei circuiti secondo la teoria dei circuiti.

Sistema elettromagnetico: sistema in cui succede qualcosa legato al movimento di cariche elettriche, caratterizzato quindi dalla presenza e dal movimento di cariche.

1. S. e elettrici/elettronici: il fine è sfruttare l’energia senza sprecarla (il rendimento è importante), potenza, tensione... sostanziose (>10V)
2. S. e per l’informazione: il fine è trattare segnali, non è importante il rendimento, bassi livelli di tensione, potenza...

Si utilizzano approssimazioni semplici delle equazioni di Maxwell se valgono le ipotesi delle costanti concentrate.

Dal movimento di cariche hanno origine le onde elettromagnetiche, con le loro conseguenti proprietà.

• (1) f=100 MHz → λ₁ 3⋅10⁰ m
• (2) f=50 Hz → λ₂ 6⋅10³ m

t_d < 2⋅10^-8, T₁ 10^-9, T₂ 2⋅10^-2 → t << T

Costanti concentrate: la lunghezza d'onda deve essere molto maggiore (min 50x) rispetto al dispositivo elettronico (dimensioni del sistema in studio)

t << T, d_c << T, d_c << T, d_c << λ

Se questa ipotesi è soddisfatta posso utilizzare la teoria dei circuiti.

ELETTROTECNICA

Analisi dei circuiti secondo la teoria dei circuiti.

Sistema elettromagnetico: sistema in cui succede qualcosa legato al movimento di cariche elettriche, caratterizzato quindi dalla presenza e dal movimento di cariche.

1. S. e elettrici/elettronici: il fine è sfruttare l'energia senza sprecarla (il rendimento è importante), potenza, tensione... sostanziose (>10V)
2. S. e per l'informazione: il fine è trattare segnali, non è importante il rendimento, bassi livelli di tensione, potenza...

Si utilizzano approssimazioni semplici delle equazioni di Maxwell se valgono le ipotesi delle costanti concentrate.

Dal momento di cariche hanno origine le onde elettromagnetiche, con le loro conseguenti proprietà.

• f=100 MHz → λ₁ 3·10⁰ m
• f=50 Hz → λ₂ 6·10⁶ m

t_c ≫ T_c 10^-1, T_τ 2·10^-2... t≪T

Nel caso 1, seconda del punto del filo, verrò valori diversi dell'onda, nel caso 2 invece sempre lo stesso, quindi posso approssimare il filo ad un punto rispetto all'onda (infinitesimo) e posso utilizzare semplificazioni delle leggi, Maxwell racchiuse nella teoria dei circuiti.

COSTANTI CONCENTRATE: la lunghezza d'onda deve essere molto maggiore (min 50x) rispetto al dispositivo elettronico (dimensioni del sistema in studio)

t≪T, d_c≪T, d_c≪T, d≪λ

Se questa ipotesi è soddisfatta posso utilizzare la teoria dei circuiti.

Tempo di Transito t_t

tempo in cui l'onda attraversa il dispositivo (t≪T per soddisfare l'ipotesi)

Teoria dei Circuiti

Studiare un dispositivo (o sistema) elettromagnetico (s.e.) considerandolo infinitesimo, privo di dimensioni geometriche rispetto a λ, basandosi su leggi che approssimano quelle di Maxwell.

Posso rappresentarlo come un circuito (privo di dimensioni geometriche) formato da unità elementari (dette n-ploidi/bi/tri/quadri-poli) che approssimano dispositivi reali, collegate tra loro da terminali (o poli) che sono i punti di accesso ad ogni unità; anche ognuna di queste parti la considero priva di dimensioni geometriche (modello ideale di approssimazione).

Analizzare un circuito: determinare correnti, tensioni, potenze che lo caratterizzano

Linearità

x_c(t)

effetto, uscita, risposta

causa, entrata, eccitazione

La somma di cause si traduce in somma di effetti. Le equazioni che caratterizzano il circuito diventano equazioni lineari, con coefficienti indipendenti dai parametri (variabili).

Permanenza (Tempo Invarianza)

La risposta non dipende dall'istante di applicazione dell'eccitazione. Coefficienti indipendenti dal tempo nelle equazioni che caratterizzano il circuito.

Verso della corrente:

Noi lavoreremo dando per soddisfatte le tre ipotesi di costanti concentrate, di linearità e di permanenza

Elementi Passivi

Elemento circuitale che non è in grado di erogare energia, o se lo fa, eroga energia precedentemente immagazzinata

Convensione da versi coordinati di tensione e corrente per gli elementi passivi.

VI=P ( > 0, V e I concordi )

Elementi Attivi

Elemento circuitale che è in grado di erogare energia.

Convensione da versi coordinati di tensione e corrente per gli elementi attivi.

_{A attivo, eroga}

_{B assorbe, passivo}

Porta

La