Elettrotecnica 2: circuiti in corrente alternata: esercizi e domande d’esame

Regime sinusoidale: impedenza, fasori, risonanza e potenza in AC, insieme ai transitori che collegano il comportamento in continua e in alternata. Gli esami verificano se sai lavorare velocemente con i numeri complessi e tenere traccia degli angoli.

Pacchetto last-minute (PDF)Formulari, passaggi del metodo ed esercizi con soluzioni complete, pronti da stampare.

Argomenti di questo corso

  1. Numeri complessiaritmetica in forma cartesiana · forma polare ed esponenziale · De Moivre, radici ed equazionicalcoli
  2. Impedenza AC e fasoriRL serie · RLC serie · tensione sul condensatore e risonanzacalcoli
  3. Potenza AC e fattore di potenzaP e Q di un carico · corrente di linea · rifasamentocalcoli
  4. Risonanza LC, fattore Q e larghezza di bandafrequenza naturale, Q ed energia · RLC serie e parallelo · progetto, perdite e decadimentocalcoli
  5. Sistemi trifasetensioni e correnti in sistemi equilibrati a stella e a triangolo · potenza trifase · rifasamentocalcoli
  6. Transitori RC e RLcarica RC · circuito RL · condensatore con carica inizialecalcoli
  7. Thévenin e Nortonrete a partitore · con resistore in serie e carico · con generatore di corrente e caricocalcoli
  8. Diagrammi di Bode e marginifiltri e asintoti · modulo e fase · margini di stabilitàcalcoli

Consigli per l’esame di Elettrotecnica 2: circuiti in corrente alternata

  • Converti la frequenza in ω = 2πf prima di calcolare qualsiasi reattanza.
  • Tieni tutti gli angoli nella stessa unità e controlla se la calcolatrice è in gradi o in radianti.
  • La potenza attiva viene assorbita solo dalle resistenze; la potenza reattiva riguarda induttori e condensatori. Il fattore di potenza è P/S.

Esempi svolti

Numeri complessiFacile
ReIm55−5−5z₁z₂

Per z₁ = −7 + j e z₂ = 4 + j2, trova la parte reale del prodotto z₁·z₂.

z₁ = −7 + jz₂ = 4 + j2

Calcola Re(z₁z₂)

Mostra i suggerimenti
  1. Sviluppa le parentesi come (a + b)(c + d), ottenendo quattro termini.
  2. Sostituisci j² con −1 in modo che uno dei quattro termini diventi reale.
  3. (−7 + j)(4 + j2) = (−28) + j(−14) + j4 + j²·2
Mostra la risposta e la soluzione passo passo

Numeri complessi: z = a + jb ha parte reale a e parte immaginaria b, con j² = −1 (i matematici scrivono i). Somma e sottrai parte per parte; sviluppa le parentesi e sostituisci j² con −1; dividi moltiplicando numeratore e denominatore per il coniugato del denominatore, z̄ = a − jb, perché z·z̄ = a² + b² è reale. Nel piano di Argand z è il punto (a, b): la sua distanza dall’origine è il modulo |z| = √(a² + b²), e l’angolo dal semiasse reale positivo è l’argomento θ.

Sviluppa

(−7 + j)(4 + j2) = (−7)·4 + j·(−7)·2 + j·1·4 + j²·1·2

Usa j² = −1

Re = (−28) − 2 = −30
Im = (−14) + 4 = −10
z₁z₂ = −30 − j10
Re(z₁z₂) = −30

Risposta

Re(z₁z₂) = −30
Impedenza AC e fasoriMedia
Vf0​ = 1000 HzRL = 200 mHC = ?

Un circuito RLC serie con L = 200 mH deve entrare in risonanza a 1000 Hz. Trova la capacità C necessaria.

f0 = 1000 HzL = 200 mH

Calcola C (µF)

Mostra i suggerimenti
  1. In risonanza XL = XC, da cui f₀ = 1/(2π√(LC)).
  2. Riordina: C = 1/((2πf₀)²·L).
  3. (2πf₀)² = 3,948 × 10⁷ s⁻².
Mostra la risposta e la soluzione passo passo

Circuiti AC con i fasori: resistori, induttori e condensatori hanno impedenze R, jωL e 1/(jωC), con ω = 2πf. In serie le impedenze si sommano come resistenze, ma come numeri complessi. Corrente e tensione efficaci seguono la legge di Ohm con |Z|.

Condizione di risonanza

In risonanza le reattanze induttiva e capacitiva si annullano: ωL = 1/(ωC).

ω₀ = 2π·1000 = 6283 rad/s
C = 1/(ω₀²·L) = 1/(6283²·0,2) = 0,1267 µF

Risposta

C = 0,1267 µF

Come funziona l’esercitazione

  • “Esercitati su questo corso” mescola esercizi di tutti i suoi argomenti, come in un vero esame.
  • Ogni esercizio ha valori nuovi, così impari il metodo invece di una risposta.
  • Bloccato? Apri prima un piccolo suggerimento e la spiegazione completa solo quando ti serve.
  • Le simulazioni d’esame sono a tempo e senza suggerimenti; alla fine ricevi il punteggio e una revisione completa.

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