Questions and Answers
Cosa rappresenta l'energia secondo l'introduzione?
una grandezza universale necessaria alla vita di qualunque organismo o alla funzionalità di qualsiasi oggetto costruito per compiere un determinato lavoro
Secondo l'introduzione, l'energia è necessaria per la vita di qualsiasi organismo o per far funzionare oggetti costruiti per compiere un determinato ________.
lavoro
Cosa sono le grandezze alternate?
Le grandezze alternate sono grandezze che variano nel tempo secondo una legge periodica.
Cosa si intende per analisi di Fourier?
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Cosa indica lo spettro elettromagnetico?
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Qual è la definizione di densità di carica?
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Qual è l'unità di misura dell'energia nel Sistema Internazionale?
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Cosa affermava Feymann riguardo al principio di conservazione dell'energia?
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Le grandezze aperiodiche presentano un andamento regolare e ripetitivo.
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In quali unità di misura viene espressa la quantità di energia in ambito elettrico? La kilowattora è uguale a ______ Joule.
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Quali sono le due principali tipologie di cariche elettriche? (Seleziona tutte le risposte corrette)
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Le correnti di conduzione si verificano principalmente nei solidi
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La carica elementare è di $____$ Coulomb.
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Cosa definisce la densità volumica di carica in un punto?
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Cosa rappresenta il vettore densità di corrente elettrica J(P,t)?
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Qual è l'unità di misura del modulo della densità di corrente?
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Cosa rappresenta la legge di continuità integrale: ∂qusc = ___?
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La densità di corrente J(P,t) è sempre nulla nei punti in cui la densità di carica è nulla.
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Come viene definito il campo elettrico E⃗ c (P )?
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Cosa indica la circuitazione del campo elettrico E⃗ c (P ) lungo una linea chiusa l?
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Cos'è il potenziale elettrico U(P) e in che modo è correlato al campo elettrico E⃗ c (P )?
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Qual è la relazione tra tensione e campo elettrico in un campo conservativo?
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Cosa rappresenta il potenziale U(P) nel punto P?
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Cosa misura un voltmetro?
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Un voltmetro ideale influisce sul campo elettrico e provoca moto di cariche elettriche lungo i suoi conduttori.
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Il campo elettrico lungo i conduttori è trascurabile poiché le cariche sono ______ e quindi gli stessi sono equipotenziali.
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Abbina i seguenti elementi topologici alle loro definizioni:
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Qual è la legge che descrive la relazione tra la tensione V, la corrente I e la resistenza R in un circuito elettrico?
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Quale grandezza fisica rappresenta la resistenza elettrica R?
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La resistività ρ è una caratteristica intrinseca della sezione trasversale del conduttore.
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La legge di Ohm può essere espressa anche mediante la conduttanza elettrica G, che è il ______________ della resistenza R.
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Come si può calcolare la potenza infinitesima dissipata in un conduttore?
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Qual è l'espressione per la resistenza di un conduttore cilindrico cavo?
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Cosa sono i resistori?
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Qual è uno degli effetti dei resistori non lineari nei circuiti elettrici?
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La potenza dissipata in un resistore è sempre convertita interamente in calore.
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Study Notes
Introduzione
- L'energia è una grandezza universale necessaria alla vita di ogni organismo o alla funzionalità di ogni oggetto costruito per compiere un determinato lavoro.
- Esistono diverse forme di una sola energia e ci sono metodi per calcolarne la quantità.
- Si può effettuare una sua conversione tramite processi in cui è in parte degradata in forma termica.
- Il principio di conservazione dell'energia regola tutti i fenomeni conosciuti.
Utilizzo dell'energia elettrica
- La distribuzione capillare dei grandi quantitativi di energia richiesti dalle diverse attività produttive trova la massima convenienza tecnica ed economica nella possibilità di trasportare a distanza l'energia elettrica mediante degli impianti denominati elettrodotti.
- Negli impianti di trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica, un ruolo fondamentale è svolto dal trasformatore elettrico, macchina che consente di adeguare alle funzioni dell'impianto le grandezze elettriche (tensione e corrente) che determinano la potenza elettrica trasmessa.
Percorso dell'energia elettrica
- Generazione: conversione della forma primaria di partenza in energia elettrica, che avviene nelle centrali elettriche.
- Trasmissione: avviene con gli elettrodotti, che trasportano l'energia dagli impianti di generazione ai centri di carico.
- Distribuzione: suddivisa in distribuzione primaria (trasporto dell'energia dagli elettrodotti ai centri di carico) e distribuzione secondaria (trasporto dell'energia verso le utenze finali).
Grandezze alternate
- Una forma d'onda è la rappresentazione di come una grandezza fisica A vary nel tempo t.
- Le grandezze fisiche possono essere classificate in aperiodiche e periodiche.
- Le grandezze periodiche sono quelle il cui andamento della funzione d'onda A(t) è regolare e si ripete dopo un periodo T.
Parametri delle grandezze periodiche
- Frequenza f: inverso del periodo T, si misura in Hertz [Hz].
- Pulsazione ω: concettualmente associabile ad una velocità angolare, definita come il prodotto dell'angolo giro in radianti [rad] con la frequenza f, si misura in radianti al secondo [rad/s].
- Posizione angolare ϑ(t): definita come il prodotto tra la pulsazione ω e il tempo t, si misura in radianti [rad].
Valori tipici delle grandezze periodiche
- Valore medio Aave: associabile alla sua media integrale, si calcola mediante la formula: Aave = (1/T) ∫[A(t)dt] da 0 a T.### Grandezze elettriche e magnetiche
- Il valore efficace Arms di una grandezza elettrica alternata è fondamentale per comprendere fenomeni fisici tipici del comportamento delle grandezze elettriche.
- Se A(ϑ) è una grandezza costante rispetto alla posizione angolare ϑ(t), i suoi valori medio ed efficace sono coincidenti (Aave = Arms).
- Se A(ϑ) è una grandezza alternata, il suo valore medio è nullo (Aave = 0) e può essere espressa con la forma A(ϑ) = AM sin[ϑ(t) + ϕ].
- Una semi-onda è il ramo di A(t) ove essa assume un determinato segno.
Analisi di Fourier
- Il teorema di Fourier stabilisce che tutte le funzioni periodiche possono essere determinate attraverso la sovrapposizione di un certo numero di segnali sinusoidali di determinate ampiezze e frequenze.
- La serie di Fourier rappresenta una funzione periodica A(ϑ) mediante una combinazione lineare di funzioni goniometriche di ϑ, dette armoniche.
Spettro elettromagnetico
- Lo spettro elettromagnetico indica l'insieme di tutte le possibili frequenze e radiazioni elettromagnetiche.
- Lo spettro elettromagnetico può essere suddiviso in bande di frequenza, dette visibile, ultravioletto, raggi X, raggi gamma, ecc.
Elettricità
- La carica elettrica q è una proprietà fisica fondamentale, legata all'esistenza di particelle quali elettroni e protoni.
- La carica elettrica ha la dimensione fisica del Coulomb [C], pari all'Amperè per il secondo [As].
- Le azioni di mutua interazione tra corpi solidi o particelle sono dovute alle cariche elettriche.
Densità di carica
- La densità di carica ρc(P, t) in un punto P è definita come il limite del rapporto tra la carica netta ∆q e il volume ∆τ che la contiene, per ∆τ tendente a zero.
- La densità superficiale di carica σc(P, t) in un punto P è definita come il limite del rapporto tra la carica netta ∆q e la superficie ∆S che la contiene, per ∆S tendente a zero.
Correnti elettriche
- Le cariche elettriche in grado di compiere spostamenti osservabili a livello macroscopico sono dette cariche libere.
- La corrente elettrica i(t) è una grandezza scalare di carattere integrale, in generale variabile nel tempo e dipendente dalla superficie S e dalla sua orientazione.
- La densità di corrente elettrica J(P, t) è un vettore che rappresenta la corrente i(t) per unità di superficie attraverso la stessa.
Campo di corrente
- La densità di corrente J(P, t) costituisce un campo vettoriale detto campo di corrente.
- Il modulo del campo di corrente ha la dimensione fisica del Coulomb sul secondo per metro quadrato [C/sm2], vale a dire dell'Amperè sul metro quadrato [A/m2].
Corrente nei conduttori filiformi
- Il moto delle cariche elettriche è spesso canalizzato in dei volumi conduttori filiformi.
- La densità di corrente J(P, t) in tali volumi è parallela a un versore tangenziale t̂ che definisce la direzione di percorrenza del conduttore.### Conduttore di Superficie
- La densità di corrente J(P, t̂) è definita come il prodotto dell'intensità di corrente i(t) e del versore normale t̂ che coincide con il riferimento di corrente.
- La sezione del conduttore S è scelta in modo che il versore normale n̂ coincida con il riferimento di corrente t̂.
Legge di Continuità
- La legge di continuità integrale define il flusso di corrente iusc(t) che esce da una superficie chiusa Sc come il cambiamento di carica ∂qusc rispetto al tempo.
- La legge di continuità locale define il campo vettoriale di corrente J(P, t̂) in funzione della densità di carica ρc(P, t) e del tempo.
- Se la densità di carica ρc è costante nel tempo, il campo di corrente J(P, t̂) è solenoidale e ha una divergenza nulla.
Amperometro
- Un amperometro è uno strumento che misura l'intensità di corrente elettrica in un conduttore filiforme.
- L'amperometro ha due morsetti e un visualizzatore che indica l'intensità e il verso della corrente elettrica.
Legge di Coulomb
- La legge di Coulomb definisce la forza elettrica ∆F⃗c(P) che una carica puntiforme q esercita su una carica di prova ∆q.
- La legge di Coulomb è data da: ∆F⃗c(P) = (q∆q)/(4πεrQP²)ûQP
Campo Elettrostatico e Potenziale
- Il campo elettrostatico E⃗c(P) è definito come la forza elettrica per unità di carica.
- Il campo elettrostatico E⃗c(P) è conservativo e può essere espresso come il gradiente di un campo scalare U(P) detto potenziale elettrico.
- Il potenziale elettrico U(P) ha la dimensione fisica del Volt [V] e è un indice della capacità del campo elettrostatico di compiere un lavoro.
Campo Elettrico
- Il campo elettrico E(P, t) è definito come la forza elettrica specifica complessiva che una carica elettrica di prova ∆q sperimenta in un punto P dello spazio.
- Il campo elettrico E(P, t) non è conservativo a meno che non siamo in condizioni elettrostatiche o stazionarie.
Tensione Elettrica
- La tensione elettrica v(t) è definita come l'integrale di linea del campo elettrico E(P, t) lungo un percorso l.
- La tensione elettrica v(t) ha la dimensione fisica del Volt [V] e rappresenta il lavoro elettrico specifico svolto da ogni contributo elementare di forza elettrica.
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Description
Appunti dalle lezioni del Prof. Fabio Crescimbini e dai testi di Elettrotecnica 1 e 2. Questo quiz copre le applicazioni industriali elettriche nella Laurea triennale in Ingegneria Meccanica.
