Ingegneria Meccanica - Elettriche Applicazioni Industriali
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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?

<p>L'analisi di Fourier è una tecnica matematica che permette di scomporre un segnale periodico in una somma di sinusoide di differenti frequenze.</p> Signup and view all the answers

Cosa indica lo spettro elettromagnetico?

<p>Lo spettro elettromagnetico indica l'insieme di tutte le possibili frequenze delle onde elettromagnetiche.</p> Signup and view all the answers

Qual è la definizione di densità di carica?

<p>La densità di carica è la quantità di carica elettrica per unità di volume in un mezzo.</p> Signup and view all the answers

Qual è l'unità di misura dell'energia nel Sistema Internazionale?

<p>Joule [J]</p> Signup and view all the answers

Cosa affermava Feymann riguardo al principio di conservazione dell'energia?

<p>regola tutti i fenomeni conosciuti</p> Signup and view all the answers

Le grandezze aperiodiche presentano un andamento regolare e ripetitivo.

<p>False</p> Signup and view all the answers

In quali unità di misura viene espressa la quantità di energia in ambito elettrico? La kilowattora è uguale a ______ Joule.

<p>3,6 · 10^6</p> Signup and view all the answers

Quali sono le due principali tipologie di cariche elettriche? (Seleziona tutte le risposte corrette)

<p>Cariche positive</p> Signup and view all the answers

Le correnti di conduzione si verificano principalmente nei solidi

<p>True</p> Signup and view all the answers

La carica elementare è di $____$ Coulomb.

<p>1.6021 imes 10^{-19}</p> Signup and view all the answers

Cosa definisce la densità volumica di carica in un punto?

<p>Il rapporto tra la carica netta e il volume che la contiene.</p> Signup and view all the answers

Cosa rappresenta il vettore densità di corrente elettrica J(P,t)?

<p>La descrizione locale, in ogni punto P e in ogni istante t, del moto delle cariche elettriche fornita da un vettore.</p> Signup and view all the answers

Qual è l'unità di misura del modulo della densità di corrente?

<p>Coulomb sul secondo per metro quadrato [C/s*m^2]</p> Signup and view all the answers

Cosa rappresenta la legge di continuità integrale: ∂qusc = ___?

<p>-∂qint</p> Signup and view all the answers

La densità di corrente J(P,t) è sempre nulla nei punti in cui la densità di carica è nulla.

<p>False</p> Signup and view all the answers

Come viene definito il campo elettrico E⃗ c (P )?

<p>Il campo elettrico E⃗ c (P ) viene definito come il limite del rapporto tra la forza ∆F⃗c (P ) e la carica di prova ∆q ad essa associata, facendo tendere questa a zero.</p> Signup and view all the answers

Cosa indica la circuitazione del campo elettrico E⃗ c (P ) lungo una linea chiusa l?

<p>La circuitazione del campo elettrico E⃗ c (P ) lungo una linea chiusa l è sempre nulla.</p> Signup and view all the answers

Cos'è il potenziale elettrico U(P) e in che modo è correlato al campo elettrico E⃗ c (P )?

<p>Il potenziale elettrico U(P) è un campo scalare e viene definito come il gradiente di un campo scalare. La tensione elettrica è la differenza di potenziale tra due punti e rappresenta il lavoro compiuto dal campo elettrico.</p> Signup and view all the answers

Qual è la relazione tra tensione e campo elettrico in un campo conservativo?

<p>Nel campo conservativo, la tensione tra due punti è uguale alla differenza di potenziale tra quei due punti.</p> Signup and view all the answers

Cosa rappresenta il potenziale U(P) nel punto P?

<p>La tensione vAB(t) tra A e B</p> Signup and view all the answers

Cosa misura un voltmetro?

<p>Le tensioni</p> Signup and view all the answers

Un voltmetro ideale influisce sul campo elettrico e provoca moto di cariche elettriche lungo i suoi conduttori.

<p>False</p> Signup and view all the answers

Il campo elettrico lungo i conduttori è trascurabile poiché le cariche sono ______ e quindi gli stessi sono equipotenziali.

<p>libere</p> Signup and view all the answers

Abbina i seguenti elementi topologici alle loro definizioni:

<p>Nodo = Punto di giunzione con almeno due conduttori Lato = Tratto limitato da due nodi con almeno un bipolo Maglia = Insieme di lati che formano un percorso chiuso</p> Signup and view all the answers

Qual è la legge che descrive la relazione tra la tensione V, la corrente I e la resistenza R in un circuito elettrico?

<p>Legge di Ohm</p> Signup and view all the answers

Quale grandezza fisica rappresenta la resistenza elettrica R?

<p>Ohm</p> Signup and view all the answers

La resistività ρ è una caratteristica intrinseca della sezione trasversale del conduttore.

<p>False</p> Signup and view all the answers

La legge di Ohm può essere espressa anche mediante la conduttanza elettrica G, che è il ______________ della resistenza R.

<p>reciproco</p> Signup and view all the answers

Come si può calcolare la potenza infinitesima dissipata in un conduttore?

<p>dPdis(t) = ρJ^2(P, t)dldS</p> Signup and view all the answers

Qual è l'espressione per la resistenza di un conduttore cilindrico cavo?

<p>R = (ρ / (2πl)) * ln(rA / rB)</p> Signup and view all the answers

Cosa sono i resistori?

<p>Componenti costruiti per verificare la legge di Ohm.</p> Signup and view all the answers

Qual è uno degli effetti dei resistori non lineari nei circuiti elettrici?

<p>Proteggono i circuiti dalla saturazione di tensione e corrente.</p> Signup and view all the answers

La potenza dissipata in un resistore è sempre convertita interamente in calore.

<p>True</p> Signup and view all the answers

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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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.

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