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LABORATORIO DI CIRCUITI ELETTRICI E OTTICA

CARLO BARONE LABORATORIO DI CIRCUITI ELETTRICI E OTTICA

0512600039
DIPARTIMENTO DI FISICA "E.R. CAIANIELLO"
CORSO DI LAUREA
FISICA
2023/2024

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2017
ANNUALE
CFUOREATTIVITÀ
648LEZIONE
672LABORATORIO
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 MULTISIM. 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 2H): CARICA E CORRENTE; TENSIONE, POTENZA, ENERGIA; NODI, RAMI, MAGLIE; LEGGI DI KIRCHHOFF
2. ELEMENTI CIRCUITALI SEMPLICI (LEZIONE 2H): GENERATORI; LEGGE DI OHM; RESISTORI IN SERIE E PARALLELO.
3 TEOREMI DELLE RETI (LEZIONE 2H): LINEARITA'; SOVRAPPOSIZIONE; TEOREMA DI THEVENIN E NORTON; MASSIMO TRASFERIMENTO DI POTENZA.
4 METODI DI ANALISI (LEZIONE 4H): ANALISI NODALE E ALLE MAGLIE; CIRCUITI LINEARI IN REGIME STAZIONARIO.
5. CONDENSATORI E INDUTTORI (LEZIONE 2H): CONDENSATORI ED INDUTTORI IN SERIE E IN PARALLELO.
6. CIRCUITI DEL PRIMO ORDINE (LEZIONE 4H): RISPOSTA AL GRADINO DI CIRCUITI RC ED RL, RISPOSTA A IMPULSO DI RC.
7. CIRCUITI DEL SECONDO ORDINE (LEZIONE 4H): CIRCUITO RLC SERIE E PARALLELO; RISONANZA NATURALE; CIRCUITI LC ACCOPPIATI.
8. ANALISI IN REGIME SINUSOIDALE (LEZIONE 4H): SINUSOIDI; FASORI; IMPEDENZA.
9. POTENZA IN REGIME SINUSOIDALE (LEZIONE 2H): POTENZA ISTANTANEA E MEDIA; VALORI EFFICACI; POTENZA COMPLESSA.
10. CIRCUITI CON ACCOPPIAMENTO MAGNETICO (LEZIONE 2H): AUTO E MUTUA INDUTTANZA; TRASFORMATORI IDEALI; TRASFORMAZIONE DI IMPEDENZA.
11. RISPOSTA IN FREQUENZA (LEZIONE 4H): FUNZIONE DI TRASFERIMENTO; SCALA DEI DECIBEL; DIAGRAMMI DI BODE; RISONANZA SERIE E PARALLELO; FILTRI PASSIVI.
12. TRASFORMATA DI LAPLACE (LEZIONE 4H): PROPRIETA`; ANTITRASFORMATA DI LAPLACE; INTEGRALE DI CONVOLUZIONE; RISPOSTA A IMPULSO.
13. SERIE E TRASFORMATA DI FOURIER (LEZIONE 4H): SERIE DI FOURIER; POTENZA MEDIA E VALORI RMS; TRANSFORMATA DI FOURIER DISCRETA; FAST FOURIER TRANSFORM; TEOREMA DEL CAMPIONAMENTO.
14. ELEMENTI DI TEORIA DEI SEGNALI STOCASTICI (LEZIONE 2H): CORRELAZIONE E DENSITA SPETTRALE; RUMORE TERMICO, SHOT, RTN E 1/F.
15. ALTE FREQUENZE E LINEE DI TRASMISSIONE (LEZIONE 2H): IMPEDENZA CARATTERISTICA; COEFFICIENTE DI RIFLESSIONE; TRASFORMAZIONE DI IMPEDENZA E RISONATORE LAMBDA/2.
16. INTERFERENZA (LEZIONE 2H): INTERFERENZA DI ONDE MONOCROMATICHE; L’ESPERIENZA DI YOUNG; L’INTERFEROMETRO DI MICHELSON; INTERFERENZA SU LAMINE SOTTILI.
17. DIFFRAZIONE (LEZIONE 2H): DIFFRAZIONE DA SINGOLA FENDITURA; POTERE RISOLUTIVO ANGOLARE.
18. INTERFERENZA E DIFFRAZIONE (LEZIONE 4H): DOPPIA FENDITURA; FENDITURE MULTIPLE; RETICOLI DI DIFFRAZIONE E POTERE RISOLUTIVO; SPETTROFOTOMETRO.

19. POLARIZZAZIONE LEZIONE(2H): POLARIZZAZIONE LINEARE ED ELLITTICA; POLARIZZAZIONE PER RIFLESSIONE; POLARIZZATORI E LEGGE DI MALUS.

ATTIVITA’ DI LABORATORIO
1. INTRODUZIONE A USO MULTIMETRO, OSCILLOSCOPIO E GENERATORE FUNZIONI (4H)
2. MISURA DELLA RESISTENZA INTERNA DI UN GENERATORE DI TENSIONE (4H);
3. INTRODUZIONE A MULTISIM IN ANALISI RETI RESISTIVE (4H);
4. RC PARTE A: MISURA RISPOSTA A GRADINO, IMPULSO RETTANGOLARE E IMPULSO; RC COME INTEGRATORE E DERIVATORE PASSIVO (4H);
5. RC PARTE B: SIMULAZIONE IN MULTISIM DI RISPOSTA A GRADINO, IMPULSO RETTANGOLARE E IMPULSO; RC COME INTEGRATORE E DERIVATORE PASSIVO (4H);
6. RLC SERIE: RISPOSTA A GRADINO E ONDA QUADRA (4H)
7. OSCILLATORI LC ACCOPPIATI CAPACITIVAMENTE (4H);
8. RISPOSTA IN FREQUENZA RC E RL SERIE (8H);
9. RISPOSTA IN FREQUENZA (RISONANZA) DI RLC SERIE; RLC COME FILTRO PASSABANDA E FILTRO STOPBAND (4H);
10. ANALISI DI FOURIER APPLICATA AI CIRCUITI; (4H);
11. STUDIO DEL RUMORE ELETTRICO DI UN RESISTORE; (4H);
12. LINEE DI TRASMISSIONE: RIFLESSIONE DI UN IMPULSO, RISONATORE LAMBDA/2. (4H)
13. PATTERN DI DIFFRAZIONE DA SINGOLA FENDITURA, INTERFERENZA/DIFFRAZIONE DA DOPPIA FENDITURA E DA FENDITURE MULTIPLE. (8H)
14. SPETTRI DI EMISSIONE DA LAMPADA DI MERCURIO E LAMPADA DI IDROGENO. (8H)
15. VERIFICA SPERIMENTALE DELLA LEGGE DI MALUS. (4H)
Metodi Didattici
LEZIONI TEORICHE (48 H, 6 CFU) E ATTIVITA' DI LABORATORIO (72 H, 6 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 LA CONSEGNA DI RELAZIONI SCRITTE SULLE ESPERIENZE DI LABORATORIO E DI UN ESAME FINALE CONSISTENTE DI UNA PROVA ORALE. LE RELAZIONI DI LABORATORIO VANNO CONSEGNATE O INVIATE ALMENO UNA SETTIMANA PRIMA DELLA 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 CON UN GIUDIZIO. LA PROVA ORALE E’ INDIVIDUALE.
DURANTE LA PROVA ORALE PUÒ ESSERE ANCHE RICHIESTO LO SVOLGIMENTO ALLA LAVAGNA DI UN PROBLEMA SEMPLICE SU CIRCUITI O OTTICA ONDULATORIA , OPPURE LA DISCUSSIONE DI QUALCUNA DELLE ESPERIENZE SVOLTE.
ESSA È TESA VERIFICARE IL LIVELLO DELLE CONOSCENZE TEORICHE, L’AUTONOMIA DI ANALISI E DI GIUDIZIO, NONCHÉ LE CAPACITÀ ESPOSITIVE DELL’ALLIEVO.
IL VOTO FINALE, ESPRESSO IN TRENTESIMI CON EVENTUALE LODE, SI OTTIENE TENENDO CONTO DEI GIUDIZI SULLE RELAZIONI DI LABORATORIO E DELLA VALUTAZIONE 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 PROBLEMI LEGGERMENTE DIVERSI DA QUELLI PROPOSTI DAL DOCENTE A LEZIONE.
Testi
-) C. K. ALEXANDER & M. SADIKU, "FUNDAMENTALS OF ELECTRIC CIRCUITS - 5TH ED.", MCGRAW-HILL EDUCATION, 2013.

-) HALLIDAY RESNIK KRANE, FISICA 2
-) MENCUCCINI SILVESTRINI, FISICA 2, LIGUORI

-) DISPENSE E MATERIALE DEL CORSO CARAPELLA (PPT E PDF)
Altre Informazioni
LA FREQUENZA DEL CORSO, SEPPURE NON OBBLIGATORIA, È STRETTAMENTE NECESSARIA SPECIE PER LE ATTIVITÀ DI LABORATORIO.

INDIRIZZI DI POSTA ELETTRONICA DEI DOCENTI:
GCARAPELLA@UNISA.IT
CBARONE@UNISA.IT
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2024-11-05]