Topologia e circuiti

Elettromagnetismo

L’elettromagnetismo è una branca della fisica che studia il comportamento e le influenze di

cariche magnetiche sia tra di loro che con il mondo esterno ed è la scienza alla base di tutti i

moderni dispositivi elettrici e elettronici e permette di pensare in modo ingegneristico a degli

strumenti che permettano di utilizzare questo tipo di energia ai nostri scopi (muoverci,

riscaldarci, illuminazione ecc…)

Quello che manca è la tecnica per poter sfruttare al meglio le conscienze prese

dall’elettromagnetismo.

Infatti da questa scienza fisica si è poi divisa una scienza tecnica (l’elettrotecnica) che

costruisce modelli matematici al fine di modellare e sviluppare dei modelli ideali e poi

trasformarli in modelli reali permettendo quindi l’utilizzo della fisica dell’elettromagnetismo in

campo ingegneristico e tecnico.

Questo accade analizzando i componenti come scatole nere che cambiano e modificano dei

fattori.

Quindi gli scopi del corso sono quelli di prevedere come si comporta un circuito e poi

poterne ideare di nuovi.

Esistono 2 tipi di dispositivi:

- elettrici: applicazioni dell’energia: generazione, trasporto e usufrutto dell’energia

elettrica (esempio generatori, centrali, cablaggio e trasporto di potenza);

- elettronici: dispositivi per applicazioni informatiche (computer,telefoni ecc), strumenti

per creare e processare informazioni (esempio radio, televisione, telefoni e pc)

Nella realtà si utilizzano dispositivi elettronici e per gestire energia elettrica e l’energia

elettrica per alimentare dispositivi elettronici rendendo quindi le due branche strettamente

interconnesse tra loro.

Esistono anche applicazioni più nuove di elettronica e elettricità come pannelli solari e auto

elettriche, per la medicina ecc…

Teoria dei circuiti concentrati

La teoria dei circuiti concentrati è ricavata dalle equazioni di Maxwell che sono alla base

dell’elettromagnetismo.

Questa teoria ha però dei limiti, infatti questo non entra direttamente nel circuito fisicamente

ma vediamo i vari componenti come se fossero scatole nere senza interessarci di cosa

avviene al loro interno.

Per poter trovare i limiti della teoria bisognerebbe vedere il tempo di transito (il tempo che ci

mette l’elettrone a passare da una parte all’altra del componente) dell’elettrone:infatti se il

tempo di transito dell’elettrone è molto minore del tempo che ci mette il dispositivo a variare

il suo effetto nel sistema, allora il circuito si può considerare a parametri concentrati.

Noi possiamo dire che se il tempo di transito è molto piccolo rispetto all'intervallo possiamo

considerare la corrente entrante e uscente uguale e usare la teoria dei parametri concentrati

al posto delle leggi di Maxwell.

Carica elettrica

La carica elettrica è una grandezza fisica fondamentale ed è quella che genera la forza di

attrazione o di repulsione tra due corpi caricati elettricamente rispettando la legge di

Coulomb.

le cariche possono avere segni opposti (+ e -) e la carica fondamentale presa in

considerazione è la carica degli elettroni (carica convenzionalmente negativa).

In caso di cariche di stesso segno esse si respingono mentre le cariche di segno opposto si

attraggono.

La carica elettrica ha come unità di misura il Coulomb.

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Un Coulomb è circa uguale 6.24 x 10

Attenzione: la carica elettrica non si crea e non si distrugge ma circola all’interno del circuito

(cioè gli elettroni si muovono lungo le varie componenti e i cavi).

Corrente elettrica

La corrente elettrica è definita come la quantità di carica che attraversa una determinata

superficie in un determinato periodo di tempo

Convenzionalmente nonostante sia fisicamente

sbagliato, il verso della corrente è determinato dal

“movimento” delle cariche positive.(fisicamente

sbagliato perchè a muoversi come corrente sono gli

elettroni all’interno del materiale e non i nuclei degli

atomi)

La corrente elettrica si misura in Ampere (C/s) tramite un Amperometro.

Tipicamente questo movimento di elettroni avviene nei metalli grazie alle bande di elettroni

di conduzione esistenti a livello atomico.

I multipoli (dispositivi modellabili circ