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TEORIA DEI CIRCUITI

CODICE 80646
ANNO ACCADEMICO 2022/2023
CFU
  • 6 cfu al 2° anno di 8713 INGEGNERIA BIOMEDICA (L-8) - GENOVA
  • 6 cfu al 2° anno di 9273 INGEGNERIA ELETTRONICA E TECNOLOGIE DELL'INFORMAZIONE(L-8) - GENOVA
  • SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE ING-IND/31
    LINGUA Italiano
    SEDE
  • GENOVA
  • PERIODO 1° Semestre
    PROPEDEUTICITA
    Propedeuticità in ingresso
    Per sostenere l’esame di questo insegnamento è necessario aver sostenuto i seguenti esami:
    • INGEGNERIA BIOMEDICA 8713 (coorte 2021/2022)
    • ANALISI MATEMATICA 84362
    Propedeuticità in uscita
    Questo insegnamento è propedeutico per gli insegnamenti:
    • INGEGNERIA BIOMEDICA 8713 (coorte 2021/2022)
    • ELETTRONICA E MISURE BIOMEDICHE 80221
    MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

    PRESENTAZIONE

    L'insegnamento si propone di fornire nozioni fondamentali di teoria dei circuiti elettrici. Gli argomenti trattati sono classici (componenti e circuiti resistivi, analisi di circuiti lineari dinamici in regime stazionario, sinusoidale o periodico e in transitorio) e vengono proposti in modo da far acquisire agli studenti familiarità sia con strumenti di matematica, fisica e geometria indispensabili all’analisi di circuiti, sia con i principi matematici e scientifici alla base dell'ingegneria.

    OBIETTIVI E CONTENUTI

    OBIETTIVI FORMATIVI

    L’insegnamento si propone di fornire agli studenti le nozioni fondamentali di teoria dei circuiti elettrici, per permettere loro di analizzare circuiti lineari in regime stazionario, in regime sinusoidale e in transitorio. Gli argomenti trattati vengono proposti in modo da far acquisire agli studenti familiarità con i principi matematici e scientifici alla base dell'ingegneria.

    OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

    Al termine delle lezioni, lo studente dovrà essere in grado di analizzare sia circuiti resistivi, sia circuiti dinamici lineari e tempo-invarianti in transitorio, in regime stazionario e in regime sinusoidale e di ricavare alcune informazioni in regime periodico. A questo scopo, dovrà preliminarmente imparare a scrivere correttamente le equazioni topologiche e descrittive. Durante le lezioni sono proposti diversi strumenti concettuali: a fronte di un problema specifico, lo studente dovrà decidere quali di questi strumenti possono (o devono) essere utilizzati per risolverlo. Questa capacità di risolvere problemi non banali è uno degli elementi principali del bagaglio culturale scientifico di un ingegnere.

    PREREQUISITI

    Nozioni di base nei settori dell’analisi matematica e della fisica: derivate e integrali di funzioni reali; vettori, matrici e sistemi di equazioni algebriche; operazioni elementari su vettori e matrici; numeri complessi e loro principali proprieta'; concetti di potenza, lavoro, energia.

    MODALITA' DIDATTICHE

    Lezione (circa 60 ore) svolta dal docente in presenza (o a distanza mediante la piattaforma Teams, se richiesto dalla situazione sanitaria). Le lezioni potranno includere alcune dimostrazioni effettuate con prototipi di circuiti per confrontare teoria e pratica. Sono anche previste esercitazioni facoltative, con svolgimento di esercizi in preparazione agli esami, in modalita' "Team-Based-Learning": gli studenti sono suddivisi in gruppi omogenei, sulla base della carriera scolastico-universitaria e dei risultati di un test preliminare logico-matematico; a ciascuno di questi gruppi e' richiesto di preparare in anticipo una esercitazione (collettivamente) e di esporla poi (singolarmente) agli altri studenti, con la supervisione di un esercitatore/docente. Questa attivita' viene valutata singolarmente (si vedano le modalita' di esame).

    PROGRAMMA/CONTENUTO

    Fondamenti di teoria dei circuiti (concetto di componente, grandezze elettriche fondamentali, grafi, leggi di Kirchhoff, teorema di Tellegen)

    Bipoli adinamici e circuiti elementari (bipoli notevoli, modelli di Thevenin e di Norton, potenza elettrica nei bipoli adinamici, connessioni serie e parallelo, regole dei partitori)

    Due-porte adinamici e circuiti elementari (rappresentazioni, proprietà, componenti notevoli, connessioni)

    Circuiti adinamici generici (metodo "del tableau", principi di sovrapposizione e sostituzione, teoremi di Thevenin e Norton)

    Componenti e circuiti dinamici elementari (circuiti RC e RL del primo ordine con sorgenti di vario tipo, variabili di stato, relazioni ingresso/uscita, frequenze libere, risposta completa, circuiti di ordine superiore)

    Circuiti in regime sinusoidale con sorgenti a frequenza fissa (cisoidi e fasori, analisi nel dominio dei fasori, impedenza e ammettenza dei bipoli, potenza attiva, reattiva e complessa)

    Circuiti in regime periodico (principio di sovrapposizione per sorgenti sinusoidali, sorgenti periodiche non sinusoidali, valor medio, valore efficace)

    TESTI/BIBLIOGRAFIA

    Testi di riferimento:

    - M. Parodi, M. Storace, Linear and Nonlinear Circuits: Basic & Advanced Concepts, Vol. 1, Lecture Notes in Electrical Engineering, Springer, 2017, ISBN: 978-3-319-61234-8 (ebook) or 978-3-319-61233-1 (hardcover), doi: 10.1007/978-3-319-61234-8.

    - M. Parodi, M. Storace, Linear and Nonlinear Circuits: Basic & Advanced Concepts, Vol. 2, Lecture Notes in Electrical Engineering, Springer, 2020, ISBN: 978-3-030-35044-4 (ebook) or 978-3-030-35043-7 (hardcover), doi: 10.1007/978-3-030-35044-4. (capitoli "basic")

    Testi di consultazione:

    - L.O. Chua, C.A. Desoer, E.S. Kuh, Circuiti lineari e non lineari, Jackson, Milano, 1991.

    - C.K. Alexander, M.N.O. Sadiku, Circuiti elettrici (3A edizione), MacGraw-Hill, Milano, 2008.

    - M. de Magistris, G. Miano, Circuiti, Springer, Milano, 2007.

    - G. Biorci, Fondamenti di elettrotecnica: circuiti, UTET, Torino, 1984.

    - V. Daniele, A. Liberatore, S. Manetti, D. Graglia, Elettrotecnica, Monduzzi, Bologna, 1994.

    - M. Repetto, S. Leva, Elettrotecnica, CittàStudi, Torino, 2014.

    DOCENTI E COMMISSIONI

    LEZIONI

    Orari delle lezioni

    L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

    ESAMI

    MODALITA' D'ESAME

    Scritto + Orale.

    Parte comune:

    Durante l’insegnamento verranno proposti agli studenti esercizi di autovalutazione. Alcuni di questi esercizi verranno studiati e risolti anticipatamente da piccoli gruppi di studenti supervisionati da un tutor (team-based learning). Ciascuno studente dei gruppi coinvolti spiegherà individualmente lo svolgimento di una parte dell’esercizio a tutta la classe (flipped classroom), ricevendo una valutazione massima di 2 punti.

    L’esame consta di una prova scritta propedeutica e di una prova orale. La prova scritta assegna un massimo di 17 punti. Per essere ammessi alla prova orale occorre conseguire almeno 4 punti. La prova orale assegna un massimo di 15 punti. La valutazione finale dell’esame è ottenuta sommando i punteggi delle singole prove (scritto + orale + flipped classroom).

    Con priorità per gli studenti iscritti per la prima volta all’insegnamento, è possibile sostenere due verifiche parziali (una verso metà semestre e una subito dopo la fine del semestre) con punteggio complessivo pari a 32. Per accedere alla seconda prova è necessario conseguire almeno 3 punti (su circa 12) nella prima. Se il punteggio complessivo (verifiche parziali + flipped classroom) conseguito da uno studente a seguito delle due prove è sufficiente, il voto può essere registrato senza sostenere prove orali. Altrimenti, il punteggio finale viene determinato tramite una prova orale, il cui punteggio (max. 30) fa media con il voto ottenuto con le prove scritte.

    In caso di impossibilità di effettuare esami in presenza in base a norme nazionali e di ateneo, le modalità di esame subiranno le seguenti variazioni:

    L’esame consta di una prova preliminare di ammissione, di una prova scritta e di una prova orale. La prova preliminare assegna un massimo di 7 punti. Si può accedere alle prove successive se si supera una soglia (circa pari a 3, ma variabile di volta in volta in base alla difficoltà della prova). La prova scritta assegna un massimo di 10 punti. Per essere ammessi alla prova orale occorre conseguire almeno 5 punti con le prime due prove. La prova orale assegna un massimo di 15 punti. La valutazione finale dell’esame è ottenuta sommando i punteggi delle singole prove, inclusi i punti eventualmente conseguiti per lo svolgimento di esercizi in modalità flipped classroom.

    Agli studenti con disturbi specifici di apprendimento (DSA) sarà consentita l’adozione di specifiche modalità e supporti che saranno stabiliti caso per caso in accordo col Delegato dei corsi di Ingegneria nella Commissione per l’inclusione di studenti con disabilità.

    MODALITA' DI ACCERTAMENTO

    I risultati di apprendimento vengono accertati mediante le prove d'esame descritte nella sezione "modalità d'esame". Gli obiettivi formativi si considerano raggiunti nella misura in cui lo studente:

    • si dimostra capace di comunicare correttamente il proprio pensiero ed evidenzia la propria conoscenza e comprensione degli argomenti dell’insegnamento (in particolare nelle prove orali e negli eventuali interventi in modalità flipped classroom)
    • dimostra di utilizzare correttamente gli strumenti concettuali introdotti nel corso delle lezioni per analizzare circuiti di vario tipo in diverse condizioni di funzionamento (si veda la sezione "Obiettivi formativi e risultati di apprendimento") e sa giustificare le proprie scelte (in particolare nelle prove scritte).

    Calendario appelli

    Data Ora Luogo Tipologia Note