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LABORATORIO DI FISICA II

Giovanni CARAPELLA LABORATORIO DI FISICA II

0512600015
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA
FISICA
2020/2021

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2017
ANNUALE
CFUOREATTIVITÀ
432LEZIONE
896LABORATORIO
GIOVANNI CARAPELLA T Curriculum
CARLO BARONE Curriculum
Obiettivi
L’INSEGNAMENTO FORNISCE GLI STRUMENTI SPERIMENTALI E TEORICI PER L'ANALISI DEI CIRCUITI IN REGIME STAZIONARIO, TRANSITORIO E SINUSOIDALE. VENGONO USATE TECNICHE MATEMATICHE PIÙ AVANZATE COME LE TRASFORMATE DI LAPLACE E DI FOURIER. BUONA PARTE DEL CORSO È DEDICATA ALLA PROGETTAZIONE DI CIRCUITI SPECIFICI, ALLA LORO SIMULAZIONE CON PSPICE E ALLA LORO REALIZZAZIONE E MISURA IN LABORATORIO. L’INSEGNAMENTO PERMETTE INOLTRE DI ACQUISIRE PRATICA DEI FENOMENI DI INDUZIONE ELETTROMAGNETICA E DI INTERFERENZA E DIFFRAZIONE DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE TRAMITE ESPERIENZE DI LABORATORIO.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE
L’INSEGNAMENTO INTENDE FORNIRE AGLI STUDENTI LA CONOSCENZA DELLE TECNICHE DI ANALISI DEI CIRCUITI IN REGIME STAZIONARIO, TRANSITORIO E SINUSOIDALE; INTRODUCE STRUMENTI MATEMATICI COME LE TRASFORMATE DI LAPLACE E FOURIER E FAMILIARIZZA GLI STUDENTI CON L’USO DEL SIMULATORE PSPICE. IL CORSO SVILUPPA LA CAPACITA’ DI MISURARE CARATTERISTICHE ELETTRICHE DEI CIRCUITI E DI INTERPRETARLE UTILIZZANDO APPROPRIATI MODELLI MATEMATICI. VIENE INOLTRE APPROFONDITA LA CONOSCENZA DEI FENOMENI DI INDUZIONE ELETTROMAGNETICA E DI INTERFERENZA E DIFFRAZIONE DELLE ONDE ELETTROMAGNETICHE CON LA PRATICA DI LABORATORIO.
CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE:
L’INSEGNAMENTO SVILUPPA LA CAPACITÀ DI UTILIZZARE STRUMENTAZIONE ELETTRONICA, DI MISURARE LA RISPOSTA DI CIRCUITI, DI PROGETTARE E ANALIZZARE CIRCUITI LINEARI UTILIZZANDO TECNICHE MATEMATICHE E SIMULATORI. ALLA FINE DEL CORSO, GLI STUDENTI AVRANNO GLI STRUMENTI MATEMATICI E LE CONOSCENZE NECESSARIE PER AFFRONTARE LO STUDIO DELL’ELETTRONICA ANALOGICA E DIGITALE E PER LEGGERE ARTICOLI TECNICI DEDICATI AI CIRCUITI LINEARI.
Prerequisiti
L’INSEGNAMENTO PRESUPPONE LA CONOSCENZA DELLE NOZIONI DI BASE DELLA TRIGONOMETRIA, DELLA GEOMETRIA ANALITICA, DEI NUMERI COMPLESSI E DEL CALCOLO DIFFERENZIALE ED INTEGRALE PER FUNZIONI AD UNA SOLA VARIABILE. RISULTA UTILI I CONCETTI FONDAMENTALI DI ELETTROMAGNETISMO E DI OTTICA ONDULATORIA, ACQUISITI ALLA SCUOLA SECONDARIA SIUPERIORE O AL CORSO CONCOMITANTE DI FISICA GENERALE II.
Contenuti
1. CONCETTI E LEGGI FONDAMENTALI (LEZIONE 3H): CARICA E CORRENTE; TENSIONE, POTENZA, ENERGIA; NODI, RAMI, MAGLIE; LEGGI DI KIRCHHOFF; TEOREMA DI TELLEGEN.

2. ELEMENTI CIRCUITALI SEMPLICI (LEZIONE 3H): GENERATORI; LEGGE DI OHM; RESISTORI IN SERIE E PARALLELO; TRASFORMAZIONI STELLA-TRIANGOLO.

3 TEOREMI DELLE RETI (LEZIONE 3H): LINEARITA'; SOVRAPPOSIZIONE; TEOREMA DI MILLMAN; TEOREMA DI THEVENIN E NORTON; MASSIMO TRASFERIMENTO DI POTENZA.

4 METODI DI ANALISI (LEZIONE 4H): ANALISI NODALE E ALLE MAGLIE; CIRCUITI NON LINEARI IN REGIME STAZIONARIO.

5 AMPLIFICATORI OPERAZIONALI (LEZIONE 3H): AMPLIFICATORI OPERAZIONALE INVERTENTE, NON INVERTENTE, SOMMATORE, E DIFFERENZIALE.

6. CONDENSATORI E INDUTTORI (LEZIONE 3H): CONDENSATORI ED INDUTTORI IN SERIE E IN PARALLELO. INTEGRATORE, DERIVATORE, CALCOLATORE ANALOGICO.

7. CIRCUITI DEL PRIMO ORDINE (LEZIONE 3H): CIRCUITO RC ED RL; FUNZIONI SINGOLARI ELEMENTARI; RISPOSTA AL GRADINO DI CIRCUITI RC ED RL.

8. CIRCUITI DEL SECONDO ORDINE (LEZIONE 4H): CALCOLO DI CONDIZIONI INIZIALI E FINALI; CIRCUITO RLC SERIE E PARALLELO; RISPOSTA AL GRADINO; RAPPRESENTAZIONE NELLO SPAZIO DI STATO DEI CIRCUITI DEL SECONDO ORDINE.

9. ANALISI IN REGIME SINUSOIDALE (LEZIONE 3H): SINUSOIDI; FASORI; IMPEDENZA; PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE; CIRCUITI EQUIVALENTI DI THEVENIN E NORTON; TEOREMA DI MILLMANN.

10. POTENZA IN REGIME SINUSOIDALE (LEZIONE 3H): POTENZA ISTANTANEA E MEDIA; VALORI EFFICACI; POTENZA COMPLESSA; CONSERVAZIONE DELLA POTENZA; TEOREMA DI BOUCHEROT; TEOREMA SUL MASSIMO TRASFERIMENTO DI POTENZA MEDIA.

11. CIRCUITI CON ACCOPPIAMENTO MAGNETICO (LEZIONE 3H):
AUTO E MUTUA INDUTTANZA; ENERGIA IN UN CIRCUITO CON ACCOPPIAMENTO; TRASFORMATORI IDEALI; AUTOTRASFORMATORI; CIRCUITI MAGNETICI.

12. RETI BIPORTA (LEZIONE 3H): PARAMETRI DI IMPEDENZA, DI AMMETTENZA ED IBRIDI; SINTESI DI RETI A SCALA.

13. RISPOSTA IN FREQUENZA (LEZIONE 4H): FUNZIONE DI TRASFERIMENTO; SCALA DEI DECIBEL; DIAGRAMMI DI BODE; RISONANZA SERIE ED IN PARALLELO; FILTRI ATTIVI E PASSIVI.

14. TRASFORMATA DI LAPLACE (LEZIONE 3H): PROPRIETA`; ANTITRASFORMATA DI LAPLACE; INTEGRALE DI CONVOLUZIONE; APPLICAZIONE ALLE EQUAZIONI INTEGRODIFFERENZIALI.

15. SERIE E TRASFORMATA DI FOURIER (LEZIONE 4H): SERIE DI FOURIER; SIMMETRIA; POTENZA MEDIA E VALORI RMS; TRANSFORMATA DI FOURIER DISCRETA; FAST FOURIER TRANSFORM; PROPRIETA`; TEOREMA DI PARSEVAL.

16. INTERFERENZA E DIFFRAZIONE (LEZIONE 5H):INTERFERENZA E SORGENTI COERENTI; LUCE DA DUE SORGENTI; FILM SOTTILI; DIFFRAZIONE DI FRESNEL E FRAUNHOFER; DIFFRAZIONE DA FENDITURE SINGOLE E MULTIPLE; RETICOLO DI DIFFRAZIONE.

ATTIVITA’ DI LABORATORIO
1. MISURA DELLA RESISTENZA INTERNA DI UN GENERATORE DI TENSIONE (4H);
2. VERIFICA DEL TEOREMA DI THEVENIN (LABORATORIO 4H);
3. RESISTENZA DI INGRESSO DI UN VOLTMETRO E DI UN AMPEROMETRO (4H);
4. METODO VOLT-AMPEROMETRICO PER MISURE DI RESISTENZE (LABORATORIO 4H);
5. CIRCUITO RC SERIE: STUDIO DELLA RISPOSTA AD UN’ONDA QUADRA (4H);
6. CIRCUITO RC SERIE: STUDIO DELLA RISPOSTA STAZIONARIA AD UN’ONDA SINUSOIDALE (4H);
7. CIRCUITO RL SERIE: STUDIO DELLA RISPOSTA AD UN’ONDA QUADRA (4H);
8. CIRCUITO RL SERIE: STUDIO DELLA RISPOSTA STAZIONARIA AD UN’ONDA SINUSOIDALE (4H);
9. CIRCUITO RLC SERIE: STUDIO DELLA RISPOSTA AD UN’ONDA QUADRA (4H);
10. CIRCUITO RLC SERIE: RISPOSTA STAZIONARIA AD UNA ECCITAZIONE SINUSOIDALE (4H);
11. CIRCUITO RC SERIE: STUDIO DELLA RISPOSTA AD UN IMPULSO DI TENSIONE (4H);
12. LINEE DI TRASMISSIONE; MODI RISONANTI DI UNA CAVITÀ ALLE FREQUENZE DELLE MICRONDE (4H);
13. FIGURE DI DIFFRAZIONE E DI INTERFERENZA DA FENDITURE IN LUCE VISIBILE (4H);
14. IL RETICOLO DI DIFFRAZIONE: MISURA DELLA LUNGHEZZA D’ONDA DELLA LUCE (4H);
15. ANALISI DC, AC E IN TRANSITORIO CON PSPICE (4H).
Metodi Didattici
LEZIONI TEORICHE (56 H, 7 CFU) E ATTIVITA' DI LABORATORIO (60 H, 5 CFU).

NELLE LEZIONI TEORICHE VENGONO PRESENTATI GLI ARGOMENTI INTRODUCENDO PROBLEMI NUOVI O DI COMPLESSITÀ
CRESCENTE. TALI LEZIONI INCLUDONO ANCHE ESEMPI E SVOLGIMENTO DI ESERCIZI. LE ESPERIENZE DI LABORATORIO SERVONO AD APPRENDERE L’USO DI STRUMENTI E TECNICHE SPERIMENTALI, OLTRE CHE AD APPROFONDIRE E METTERE IN PRATICA LE CONOSCENZE TEORICHE. GLI ESPERIMENTI DI LABORATORIO, CHE VENGONO REALIZZATE DA GRUPPI DI 3-4 STUDENTI, SONO DEDICATI AD ARGOMENTI PARTICOLARI DEL CORSO E SONO ELENCATI NEI CONTENUTI DEL CORSO. LO SVOLGIMENTO DELLE ESPERIENZE DI LABORATORIO È GUIDATO DAL DOCENTE E TENDE A SVILUPPARE E RAFFORZARE LE CAPACITÀ DELL’ALLIEVO DI IDENTIFICARE LE TECNICHE PIÙ IDONEE ALL’APPLICAZIONE. VENGONO ANCHE PROPOSTE LE METODICHE PER PRODURRE UN ELABORATO, IN STILE ARTICOLO SU RIVISTA, CHIARO NEL PROCEDIMENTO ED ACCURATO NEI RISULTATI CONSEGUITI.

Verifica dell'apprendimento
LA VERIFICA DELL’APPRENDIMENTO RICHIEDE LO SVOLGIMENTO DI UNA RELAZIONE SCRITTA PER CIASCUNA PROVA DI LABORATORIO E DI UN ESAME FINALE CONSISTENTE DI UNA PROVA SCRITTA E DI UNA PROVA ORALE. LE RELAZIONI DI LABORATORIO SONO SVOLTE IN GRUPPO. CIASCUN GRUPPO È COSTITUITO DA 3-4 STUDENTI. PER ACCEDERE ALL’ESAME FINALE OCCORRE AVER PARTECIPATO ALMENO ALL’80% DELLE ESPERIENZE DI LABORATORIO.
LE RELAZIONI DI LABORATORIO HANNO LO SCOPO DI INSEGNARE L’ABILITÀ RICHIESTA AGLI SPERIMENTATORI DI RIPORTARE IN MANIERA CHIARA E DETTAGLIATA LE ATTIVITÀ SVOLTE, I METODI ADOTTATI ED I RISULTATI OTTENUTI, OLTRE CHE A MONITORARE I PROGRESSI DEGLI STUDENTI. LE RELAZIONI DI LABORATORIO VENGONO VALUTATE IN TRENTESIMI CON EVENTUALE LODE.
LA PROVA SCRITTA È TESA A VALUTARE LE CAPACITÀ OPERATIVE NELLO STUDIO CIRCUITI IN CONDIZIONI STATICHE E IN REGIME SINUSOIDALE.
LA PROVA ORALE, NELLA QUALE PUÒ ESSERE RICHIESTO LO STUDIO DI CIRCUITI O DI QUALCHE FENOMENO DI OTTICA ONDULATORIA, È TESA AD APPROFONDIRE IL LIVELLO DELLE CONOSCENZE TEORICHE, L’AUTONOMIA DI ANALISI E DI GIUDIZIO, NONCHÉ LE CAPACITÀ ESPOSITIVE DELL’ALLIEVO.
IL LIVELLO DI VALUTAZIONE DELLE PROVE TIENE CONTO DELL’EFFICIENZA DEI METODI UTILIZZATI, DELLA COMPLETEZZA ED ESATTEZZA DELLE RISPOSTE, NONCHÉ DELLA CHIAREZZA NELLA PRESENTAZIONE.
IL LIVELLO DI VALUTAZIONE MINIMO (18) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA INCERTEZZE NELL’APPLICAZIONE DEI METODI DI SOLUZIONE DEI CIRCUITI PROPOSTI E HA UNA LIMITATA CONOSCENZA DELLE PRINCIPALI PROPRIETÀ DEI DIVERSI TIPI DI COMPONENTI E CIRCUITI.
IL LIVELLO MASSIMO (30) È ATTRIBUITO QUANDO LO STUDENTE DIMOSTRA UNA CONOSCENZA COMPLETA ED APPROFONDITA DEI METODI ED È IN GRADO DI RISOLVERE I PROBLEMI PROPOSTI PERVENENDO IN MODO EFFICIENTE ED ACCURATO ALLA SOLUZIONE E MOSTRA UNA NOTEVOLE CAPACITÀ DI COLLEGARE LE PROPRIETÀ DEI DIVERSI TIPI DI COMPONENTI E CIRCUITI.
IL VOTO FINALE, ESPRESSO IN TRENTESIMI CON EVENTUALE LODE, SI OTTIENE TENENDO CONTO DEI RISULTATI DELLE RELAZIONI DI LABORATORIO, DELLA PROVA SCRITTA E DELLA PROVA ORALE.
LA LODE VIENE ATTRIBUITA QUANDO IL CANDIDATO DIMOSTRA SIGNIFICATIVA PADRONANZA DEI CONTENUTI TEORICI ED OPERATIVI E MOSTRA DI SAPER PRESENTARE GLI ARGOMENTI CON NOTEVOLE PROPRIETÀ DI LINGUAGGIO E CAPACITÀ DI ELABORAZIONE AUTONOMA ANCHE IN CONTESTI DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI DAL DOCENTE.
Testi
-) C. K. ALEXANDER & M. SADIKU, "FUNDAMENTALS OF ELECTRIC CIRCUITS - 5TH ED.", MCGRAW-HILL EDUCATION, 2013.

-) R. PERFETTI, "CIRCUITI ELETTRICI", ZANICHELLI EDITORE S.P.A., 2013.
Altre Informazioni
LA FREQUENZA DEL CORSO, SEPPURE NON OBBLIGATORIA, È STRETTAMENTE NECESSARIA SPECIE PER LE ATTIVITÀ DI LABORATORIO.

INDIRIZZO DI POSTA ELETTRONICA DEL DOCENTE:
ADIBARTOLOMEO@UNISA.IT
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2022-05-23]