Appunti di Fisica - Misure Elettriche (PDF)

# MISURE ELETTRICHE ed ELETTRONICHE ## Misure: - **ELETTRICHE**: Alte tensioni e correnti - **ELETTRONICHE**: Basse tensioni e correnti ## Batterie (tensione continua) - **CONDUTTORE**: Si fa attraversare dalla corrente. - **ISOLANTE**: Non si fa attraversare dalla corrente. - **SEMICONDUTTORE**:...

# MISURE ELETTRICHE ed ELETTRONICHE ## Misure: - **ELETTRICHE**: Alte tensioni e correnti - **ELETTRONICHE**: Basse tensioni e correnti ## Batterie (tensione continua) - **CONDUTTORE**: Si fa attraversare dalla corrente. - **ISOLANTE**: Non si fa attraversare dalla corrente. - **SEMICONDUTTORE**: Si fanno attraversare per alcuni valori di tensione. ## Banda di valenza - Gap (hanno livelli energetici) - **e passa da VALENZA a CONDUCIONE**: - **Gap piccolo**: Conduttore - **Gap grande**: Isolante ## Cariche elettriche - + → **PROTONI** - - → **ELETTRONI** ## Campo elettrico: - **E = [N/C]** = Forza necessaria per spostare q tra due punti - **è radiale**: Se isolate - **se le avvicino**: Esce in +, Entra in - - **q+**: Ha potenziale elettrico positivo (maggiore) → V1 - **q-**: Ha potenziale elettrico negativo (minore) → V2 - **ΔV = V1-V2**: Generatore & tensione - **La differenza di potenziale o tensione elettrica è forza elettromotrice che genera corrente elettrica.** ## Corrente elettrica - **Flusso ordinato di cariche elettriche negative da Vmax a Vmin (legge di Ampere)** ## Circuito elettrico - Ha 3 componenti: - Generatore - Interruttore - Utilizzatore - **Se aperto, non passa corrente.** - **Se chiuso, passa corrente.** ### Esperimento & legge Ohm - **Messo resistenza e ha misurato corrente e tensione.** - **in serie e in //** - **R=[V/I]** = **Rapporto costante direttamente proporzionale a V** - **inversamente proporzionale a I** ### Potenza elettrica - **P=VI [W]** - **RI**^2 - **Effetto Joule** = Energia elettrica → termica ### Energia elettrica - **Quanti W consumo in tot.** + → **E=Pt [W.s o kWh]** ### Resistenza: - **Serie**: Attraversate dalla stessa corrente - **I=V=V/Req** - **Req = R1+R2** - **Parallelo**: Sottoposte alla stessa DDP - **I=V. (R1+R2) / (R1.R2)** - **ITOT = I1 + I2 + ITOT**: 1^ legge di Kirchoff/ dei nodi ### Generatori di tensione: - **in serie**: Polo di uno in prossimità di polo + altra - **Rispetto polarita**: Sommo V - **Se R non sono nè in serie nè in parallelo**: Leggi di Kirchoff. - **1° principio**: I entrante in nodo = somma I uscenti - **2° principio**: In una maglia, la somma algebrica delle forze elettromotriciè pari a quella delle cadute di tensione in ogni ramo - Maglia = sottocircuito chiuso parte del originario - Dò 1ò verso arbitrario - **Concorde con I**: Caduta di tensione + - **Discorde con I**: Caduta di tensione - - **→ è positivo** - **④ → è negativo** - **Uso un sistema**: - **I=I1+I2** **→ in base a quante resistenze** - **ΔV=RI+R1-I** ## Seconda legge di Ohm - **Se R ha lunghezza L e sezione circolare pari a πTR^2** - **R= ρL/S** - **ρ** = **Resistività elettrica del materiale**. ## Condensatore: - **Bipolo elettrico non lineare**: Componente reattivo. - **Ha armature // e piane**: + e - campo elettrico. - **Si carica con generatore e poi scarica**: Diventa generatore. - **Legge di Faraday**: Capacità di un condensatore - **[F] C=Q/V = εoεrS/d** - **εoεr**: Costante dielettrica. - **In serie**: Se hanno la stessa quantità di carica: - **CEQ = C1.C2 / (C1+C2)** - **In parallelo**: Se hanno la stessa DDP: - **CEQ = C1 + C2** - **Curva di carica e scarica**: - Scarica I in senso opposto a quello precedente. ## Induttanza (L) - Bipolo elettrico reattivo che tiene conto dei fenomeni elettromagnetici. ## Solenoide - **Se attraversato da corrente genera un campo magnetico**. - **[H] H=N.I** ## Ciclo di Steresi - **Magnetizzazione e demagnetizzazione** ## Induzione magnetica. - **Crea flusso magnetico.** - **B=μo.μr.H**. - **μo** = **Permeabilità magnetica**. ## Trasformatore - **Macchina elettrica statica che abbassa V** - **Se corrente da alternata a continua**: **Raddrizzatore** - **Trasformatore+raddrizzatore**: **Alimentatore** - **Tensione alternata + corrente alternata**: **Campo magnetico** - **[SPIRE] H=N.I = N.I** ** →corrente** - **Campo magnetico induzione magnetica**: **Flusso magnetico Φ** - **B=N.H** - **da "primario"(I1) a "secondario"(I2)** - **Legge di Lenz**: - **In solenoide soggetto a Φ variabile, si genera una fem indotta opposta alla causa che l'ho generata**. - **e.m= -ΔΦ/Δt = V2** - **ΔV dipende dal numero di spire/rapporto di trasformazione** - **K= V2/V1 = N2/N1** ## Corrente alternata - **Semionda+ semionda** - **Vmax+picco-picco** - **f = 1/T [Hz]** - **Misuro segnale elettrico con oscilloscopio.** - **V(t)=Vmax.Sen(ωt)** - **=Vmax.sen2πft =Vmax.sen2π/T** - **λ=1/f = T** ## Circuito resistivo/ohmco - **Corrente alternata e resistenza.** - **Z= R + iX** - **n complesso da ft** - **PIANO de GAUSS:** - **ψ= angolo di sfasamento** - **R** - **se non c'è angolo di sfasamento, V e I sono in fase** - **I, I è in anticipo di I su V**: Sono in quadratura - **Circuito capacitivo**: Devo trasformare C in REATTANZA CAPACITIVA - **Xc = 1/ωC = 1/2πfc** - **Circuito induttivo**: Devo trasformare L in REATTANZA INDUTTIVA - **XL = ω.L = i2πfL** ## Impedenza del circuito - **Z=R+XL** (circuito induttivo) - **Z=R-XC** (circuito capacitivo) - **se circuito ha C, LeR: Z=R+i(XL-Xc)** - **Se XL > Xc: I è in ritardo rispetto a V** - **Se XL< Xc: I è in anticipo rispetto a V** - **Se XL=Xc: R= circuito ohmico: V e I in fase → risonanza di fase.** - **P=V.I(Cos ψ)** **Fattore di potenza** ## Filtro RC (passa basso) - **Quadripolo (2 IN + 2 OUT)** - **Passano solo frequenze inferiori a certa soglia.** - **fr= 2πRC** - **Banda passante: f<fr** - **Banda oscura: f>ft** - **fi, ft** ## Filtro CR (passa alto) - **Passano solo frequenze superiori a fr.** - **A** - **Banda passante: f>fr** - **Banda oscura: f<fi** ## Filtro passa banda - **Passa basso + passa alto → passano f nel range fi, fz.** ## Diodi - **Silicio, germanio**: Unici con 4 e- de valenza. - **"Drogato di tipo N"**: "crea" 1 e- in eccesso = impurità. - **"Drogato di tipo P"**: Crea lacuna = 1 e- in difetto. - **Giunzioni PN**: A: DIODO → da tensione alternata a continua. ## Detectori - **Traduzione del segnale X in immagini.** - Scintillatore - Fotdiodi - Amplificatore trans-impedenza - Multiplexer - Filtro - Convertitore A/D - Elaboratore - PC - Schermo ## Amplificatore operativo - Se utilizzato come filtro, è filtro attivo. - **Se in uscita, è filtro passivo.** ### Invertito: - **Polo +** - **In uscita: V2>Vi e segno opposto** - **A=-V2/Vi** ### Non invertito: - **Polo -** - **In uscita: V2>Vi e stesso segno** ### Differenziale: - **In uscita: V2>Vi** - **A.O. di trans-impedenza**: Resistenza di retroazione → segnale da U1 - **R** ## Multiplexer - **Usa porte logiche** → **Amplifica il segnale** ## Transistor (BJT). - **PN + NP + NPN** - **B** - **E** - **Collettore**, **Emitter**, **Base** - **3 morsetti**