PRINCIPI DI INGEGNERIA ELETTRICA II
(Corso di laurea in Ingegneria Elettrica)
Prof. Pietro Buccheri

Il corso è finalizzato alla determinazione dei modelli analitici del campo elettromagnetico e alla esposizione dei metodi generali analitici e numerici per la sua determinazione. Le applicazioni sviluppate sono orientate ai sistemi di potenza Il corso presuppone la conoscenza della Fisica II e di Principi di Ingegneria Elettrica I. Le esercitazioni assegnate durante il corso costituiscono argomento di esame.

Modalità di esame:
l'esame prevede la sola prova orale.
 

PROGRAMMA DEL CORSO

Il campo di corrente stazionario nei conduttori massicci - Resistività dei materiali e variazione con la temperatura; la superconduttività. Grandezze specifiche e relazioni locali; condizioni sulle superfici di discontinuità e principio delle immagini. Il campo di sorgenti semplici; il metodo delle sorgenti equivalenti; il metodo delle sotto aree. Sistema a costanti distribuite. Effetti fisiologici della corrente nel corpo umano.
Il campo elettrostatico - Relazioni di analogia col campo di corrente. Teorema di Gauss. Polarizzazione dielettrica. Condizioni sulle superfici di discontinuità e principio delle immagini. Studio di campi elettrostatici tipici; metodo delle sorgenti equivalenti e delle immagini. Studio di una catena omogenea di quadripoli a costanti concentrate. Energia e forze nel campo elettrostatico; tensioni di Maxwell. Elementi di teoria del potenziale. per il campo stazionario; equazioni di Poisson e di Laplace; condizioni di unicità della soluzione (condizioni al contorno); metodi di soluzione: metodo analitico per separazione delle variabili.
Il campo elettrico variabile - Corrente di spostamento e corrente di conduzione. Condizioni di continuità su superfici di separazione tra conduttori e dielettrici e tra dielettrici reali; approssimazioni nel campo quasi stazionario.
Il campo magnetico - Azioni meccaniche del campo magnetico su correnti e su cariche libere in moto;
induzione elettromagnetica e leggi relative; principi di funzionamento dei convertitori rotanti. Potenziale magnetico scalare; potenziale vettore del campo magnetico; equazione di Poisson per il potenziale vettore e soluzione nel caso stazionario; formula di Ampère; principio delle immagini nel campo magnetico; studio del campo magnetico di sorgenti semplici. Proprietà magnetiche della materia e metodi di studio dei circuiti magnetici. Determinazione di coefficienti di auto e mutua induzione. Energia e forze nel campo magnetostatico.
Le costanti fondamentali delle linee elettriche - Determinazione dei parametri alle varie sequenze. L'effetto corona e le sue rifluenze progettuali. Azione schermante della fune di guardia. Interferenza a frequenza industriale. Campo elettrico sull'uomo al di sotto di una linea aerea.
Equazioni generali delle onde - Equazioni di Maxwell. Il teorema di Poynting. Equazioni generali delle onde dei vettori di campo. Equazioni della propagazione e della diffusione. Soluzione analitica per separazione delle variabili. Equazioni dell'onda piana. Forme fasoriali delle equazioni delle onde e soluzioni; applicazioni alla diffusione in strutture piane e cilindriche. Equazioni generali delle onde per i potenziali ritardati. Espressioni dei potenziali ritardati a partire dalle sorgenti di campo.
Propagazione sulle linee - Equazioni della propagazione per linea senza perdite; soluzione di D'Alembert. Equazioni dei telegrafisti, soluzione in regime sinusoidale per linee con perdite.
Metodi numerici per la soluzione delle equazioni alle derivate parziali - Metodo delle differenze finite; equazioni algebriche per la stella dissimmetrica e simmetrica; applicazione per la soluzione delle equazioni di Poisson e di Laplace; imposizione delle condizioni al contorno e su superfici di discontinuità; metodi iterativi, sovrarilassamento e condizioni di convergenza; errori sistematici del metodo iterativo e accorgimenti procedurali; applicazione all'equazione della diffusione: schema esplicito; applicazione all'equazione della propagazione; forme fasoriali. Metodo degli elementi finiti; cenni di analisi funzionale; teorema di Eulero; applicazioni in campo stazionario; funzionali dell'energia; applicazioni alle equazioni delle onde. La formulazione delle equazioni algebriche nel metodo degli elementi finiti.
 
   

TESTI CONSIGLIATI

K. Kupfmuller: "Fondamenti di elettrotecnica" Ed. UTET
P. Buccheri: "Determinazione delle costanti fondamentali delle linee elettriche aeree e dei cavi" Centro Stampa
P. Buccheri: "Appunti delle lezioni" Centro Stampa
Ramo-Whinnery-Van Duzer: "Fields and Waves in communications elettronics" Ed. Dover
E. Butkof: "Mathematical Phisics" Ed. Addison-Wesley
Someda: "Elettrotecnica generale" Ed. Patron - Bologna
Basile: "Elettrotecnica generale" Ed. Patron - Bologna