Introduzione all'elettrotecnica
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L'elettrotecnica analizza i circuiti elettrici, distinguendo tra corrente continua (CC) e corrente alternata (CA), con un focus sulle loro proprietà e applicazioni. Le grandezze periodiche come periodo e frequenza, insieme ai segnali a onda quadra e rettangolare, sono essenziali per il funzionamento di dispositivi elettronici e sistemi di controllo.
Summary
Outline
Fondamenti di Elettrotecnica: Corrente Continua e Corrente Alternata
L'elettrotecnica si occupa dello studio dei circuiti elettrici, ponendo particolare attenzione alla distinzione tra corrente continua (CC) e corrente alternata (CA). La corrente continua è caratterizzata da valori di tensione e corrente che rimangono costanti nel tempo, ed è tipicamente fornita da batterie o alimentatori a CC. Invece, la corrente alternata, generata da alternatori, varia sinusoidalmente nel tempo, passando attraverso valori positivi e negativi. Il valore istantaneo di una grandezza elettrica, come la corrente o la tensione, è il valore in un dato istante e viene indicato con lettere minuscole. Le grandezze elettriche si classificano in costanti, variabili e periodiche, a seconda della loro variazione nel tempo, con le grandezze periodiche che si ripetono a intervalli regolari.Caratteristiche delle Grandezze Periodiche: Periodo e Frequenza
Le grandezze periodiche si distinguono per la loro capacità di ripetere i valori istantanei a intervalli di tempo regolari, definiti come periodo (T), la cui unità di misura è il secondo. La frequenza (f), espressa in hertz (Hz), è l'inverso del periodo e rappresenta il numero di cicli completati da una grandezza periodica in un secondo. Il valore medio di una grandezza periodica si calcola facendo la media aritmetica dei valori istantanei in un periodo T. Per le grandezze alternate, come la corrente alternata sinusoidale, il valore medio su un ciclo completo è zero, ma può essere significativo se calcolato su mezzo ciclo.Valore Medio, Valore Efficace e Fattore di Forma nelle Grandezze Alternate
Il valore medio di una grandezza alternata si calcola su mezzo periodo, dato che su un periodo completo il valore medio sarebbe zero. Per una grandezza a forma d'onda triangolare, il valore medio è pari a metà del valore massimo. Il valore efficace, o RMS (Root Mean Square), di una grandezza alternata sinusoidale è il valore di corrente continua equivalente che produrrebbe la stessa energia termica in un resistore, e si calcola come il valore massimo moltiplicato per 0,707. Il fattore di forma è il rapporto tra il valore efficace e il valore medio; per un'onda sinusoidale, questo rapporto è circa 1,11, indicando una forma d'onda più "piena" rispetto ad altre forme d'onda.Rappresentazione Grafica e Calcolo della Velocità Angolare nelle Grandezze Sinusoidali
La rappresentazione grafica di una grandezza alternata sinusoidale si realizza tracciando le proiezioni di un vettore che ruota con velocità angolare costante su un piano cartesiano. La velocità angolare (ω), espressa in radianti al secondo, è direttamente proporzionale alla frequenza (f) e si calcola come 2πf. Questa relazione è fondamentale per analizzare e comprendere il comportamento delle grandezze alternate sinusoidali e per determinare parametri come il valore massimo, il valore medio e il valore efficace.Segnali a Onda Quadra e Rettangolare: Caratteristiche e Applicazioni
I segnali a onda quadra sono caratterizzati da transizioni istantanee tra un valore massimo e uno minimo, con una durata uguale per i cicli positivi e negativi, risultando in una forma perfettamente quadra. Sono comunemente impiegati in circuiti digitali e sistemi di temporizzazione. I segnali a onda rettangolare differiscono per avere durate diverse per i cicli positivi e negativi, influenzando così il valore medio del segnale. Entrambi i tipi di segnali sono utilizzati per controllare dispositivi come motori passo-passo o elettrovalvole e sono essenziali in applicazioni che richiedono precisione nella modulazione dei segnali.Sincronismo e Sfasamento nei Segnali Elettronici
Il sincronismo è fondamentale nella gestione di dispositivi elettronici, come i motori, dove è necessario che determinate operazioni avvengano in momenti precisi. I segnali sincroni hanno frequenze identiche o che sono multipli l'una dell'altra, permettendo il sincronismo e lo sfasamento controllato. Questi principi sono impiegati per assicurare il corretto funzionamento di dispositivi come i sensori e gli attuatori, ad esempio nel controllo della fasatura nei motori a combustione interna. Segnali con frequenze non correlate non possono essere sincronizzati e sono definiti asincroni.Utilizzo di Segnali con Offset e Segnali ad Impulso
L'offset è un valore di tensione continua che viene aggiunto a un segnale alternato per specifiche applicazioni, come nel caso delle sonde lambda nei veicoli, dove serve a distinguere tra condizioni di funzionamento diverse. I segnali ad impulso, caratterizzati da una durata variabile e senza una frequenza definita, sono impiegati per comandare attuatori o essere generati da sensori. Questi segnali sono cruciali in molteplici applicazioni elettroniche, specialmente nell'ambito automobilistico, dove la precisione e l'affidabilità sono di vitale importanza.
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Corrente continua e corrente alternata
Definizione di corrente continua e corrente alternata
La corrente continua è caratterizzata da valori costanti nel tempo, mentre la corrente alternata varia sinusoidalmente
Fonti di corrente continua e corrente alternata
Batterie e alimentatori a corrente continua
Le batterie e gli alimentatori sono le principali fonti di corrente continua
Alternatori
Gli alternatori sono le principali fonti di corrente alternata
Distinzione tra corrente continua e corrente alternata
La corrente continua è costante nel tempo, mentre la corrente alternata varia sinusoidalmente
Grandezze elettriche
Classificazione delle grandezze elettriche
Le grandezze elettriche si dividono in costanti, variabili e periodiche in base alla loro variazione nel tempo
Periodicità delle grandezze elettriche
Periodo e frequenza
Il periodo è l'intervallo di tempo in cui una grandezza periodica si ripete, mentre la frequenza è il numero di ripetizioni in un secondo
Valore medio di una grandezza periodica
Il valore medio di una grandezza periodica si calcola facendo la media aritmetica dei valori istantanei in un periodo
Valore efficace di una grandezza alternata sinusoidale
Il valore efficace è il valore di corrente continua equivalente che produrrebbe la stessa energia termica in un resistore
Rappresentazione grafica delle grandezze alternate sinusoidali
Le grandezze alternate sinusoidali si rappresentano graficamente tracciando le proiezioni di un vettore che ruota su un piano cartesiano
Segnali elettrici
Onde quadre e onde rettangolari
Le onde quadre e le onde rettangolari sono segnali caratterizzati da transizioni istantanee tra un valore massimo e uno minimo
Sincronismo e asincronismo
Il sincronismo è fondamentale per il corretto funzionamento di dispositivi elettronici, mentre i segnali asincroni non possono essere sincronizzati
Offset e segnali ad impulso
L'offset è un valore di tensione continua aggiunto a un segnale alternato per specifiche applicazioni, mentre i segnali ad impulso sono utilizzati per comandare attuatori o essere generati da sensori
Introduzione all'elettrotecnica
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00
L'______ si interessa dello studio dei sistemi che utilizzano l'elettricità, distinguendo tra CC e CA.
elettrotecnica
01
La CC è una tipologia di corrente con valori di ______ e ______ costanti, spesso erogata da batterie.
tensione
corrente
02
La CA, prodotta dagli ______, varia nel tempo seguendo un andamento ______ e attraversa valori sia positivi che negativi.
alternatori
sinusoidale
