Esercitazione per l’esame FE Electrical and Computer: esercizi e domande d’esame

Esercizi per le parti su circuiti, potenza ed elettronica dell’esame Fundamentals of Engineering (FE) Electrical and Computer: analisi di circuiti in corrente continua e alternata, sistemi trifase, trasformatori, amplificatori operazionali, diodi e transistor, e sistemi di numerazione.

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Questo è materiale di esercitazione indipendente. ExamProblems non è affiliato né approvato dall’organizzazione che gestisce questo esame, e il nome dell’esame è usato solo per descrivere i contenuti.

Argomenti di questo corso

  1. Resistori in serie e parallelo3 resistori · 4 resistori · scala di 6 resistoricalcoli
  2. Analisi nodale1 nodo incognito · 2 nodi incogniti · 2 nodi, 3 generatoricalcoli
  3. Analisi alle maglie2 maglie, 1 generatore · 2 maglie, 2 generatori · 3 magliecalcoli
  4. Sovrapposizione degli effetti2 generatori di tensione · generatore di tensione + di corrente · 3 generatoricalcoli
  5. Thévenin e Nortonrete a partitore · con resistore in serie e carico · con generatore di corrente e caricocalcoli
  6. Transitori RC e RLcarica RC · circuito RL · condensatore con carica inizialecalcoli
  7. Impedenza AC e fasoriRL serie · RLC serie · tensione sul condensatore e risonanzacalcoli
  8. Potenza AC e fattore di potenzaP e Q di un carico · corrente di linea · rifasamentocalcoli
  9. Sistemi trifasetensioni e correnti in sistemi equilibrati a stella e a triangolo · potenza trifase · rifasamentocalcoli
  10. Trasformatorirapporto spire · correnti e potenza · rendimento e perditecalcoli
  11. Circuiti con amplificatori operazionaliamplificatore invertente · amplificatore non invertente · amplificatore sommatorecalcoli
  12. Diodi e transistorcircuiti con diodi · punto di lavoro del BJT · BJT come interruttorecalcoli
  13. Sistemi di numerazioneda binario ed esadecimale a decimale · complemento a due · bit, intervalli e memoriacalcoli
  14. Logica digitale: porte, mappe K e flip-flopporte, tabelle di verità e ritardi · algebra di Boole, mappe K e multiplexer · indifferenze, flip-flop e contatoricalcoli
  15. Trasformate di Laplacecoppie di tabella e teoremi del valore · antitrasformata con i fratti semplici · Equazioni differenziali e funzioni di trasferimentocalcoli
  16. Schemi a blocchiserie, parallelo e retroazione · funzioni di trasferimento ad anello chiuso ed errori · disturbi, stabilità e policalcoli
  17. Risposta al gradinosistemi del primo ordine · parametri del secondo ordine · sistemi fisici e progettocalcoli
  18. Diagrammi di Bode e marginifiltri e asintoti · modulo e fase · margini di stabilitàcalcoli
  19. Stabilità: Routh–Hurwitz e luogo delle radiciTabella di Routh e conteggio dei poli · intervallo di K per la stabilità · luogo delle radicicalcoli
  20. Errore a regime e controllo PIDtipo del sistema e costanti d’errore · errori a regime e guadagno · progetto P, PI e PDcalcoli

Consigli per l’esame di Esercitazione per l’esame FE Electrical and Computer

  • Impara dove si trova ogni formula nel manuale di riferimento che ricevi all’esame; cercarle fa perdere tempo.
  • La maggior parte delle domande sui circuiti si può risolvere in due modi: usa il secondo metodo come verifica rapida.
  • Nelle domande sui sistemi trifase fai attenzione alle grandezze concatenate e di fase.

Esempi svolti

Resistori in serie e paralleloFacile
R1​ = 5 ΩIR1​+−V1​18 VR2​6 ΩAR3​12 Ω

Trova la corrente IR1 erogata dal generatore, che scorre in R1.

V1 = 18 VR1 = 5 ΩR2 = 6 ΩR3 = 12 Ω

Calcola IR1 (A)

Mostra i suggerimenti
  1. Riduci la rete passo dopo passo. In serie le resistenze si sommano. Due resistori in parallelo si combinano come R₁R₂/(R₁ + R₂).
  2. R₂ e R₃ collegano entrambe il nodo A al filo in basso, quindi sono in parallelo. Quella coppia è in serie con R₁.
  3. Req = 9 Ω.
Mostra la risposta e la soluzione passo passo

Resistori in serie e in parallelo: in serie la stessa corrente attraversa ogni resistore e R = R₁ + R₂ + …. In parallelo ogni resistore ha la stessa tensione e 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Una rete a scala si riduce una coppia alla volta finché resta un’unica resistenza equivalente.

R1​ = 5 Ω+−V1​18 VR2​6 ΩAR3​12 Ω

Combina i resistori partendo dall’estremo lontano

Parti dall’estremo più lontano dal generatore e torna verso di esso. I resistori percorsi dalla stessa corrente sono in serie; i resistori tra gli stessi due nodi sono in parallelo.

R2 ∥ R3 = 6·12/(6+12) = 4 Ω
Req = R1 + R2 ∥ R3 = 5 + 4 = 9 Ω

Corrente dal generatore

Il generatore vede solo Req, quindi la legge di Ohm dà la corrente che eroga. Quella corrente scorre in R₁.

IR1 = V1/Req = 18/9 = 2 A

Risposta

IR1 = 2 A
Analisi nodaleMedia
−+Vs​ = 3 VIx​Is​1,5 AAR1​6 ΩR2​3 ΩB

Il generatore di tensione Vₛ tra A e B ha il morsetto + in B, quindi impone VB − VA = Vₛ. Usa il metodo dei nodi con un supernodo per trovare la corrente Ix nel generatore di tensione, da A a B come indicato dalla freccia.

Is = 1,5 AVs = 3 VR1 = 6 ΩR2 = 3 Ω

Calcola Ix (A)

Mostra i suggerimenti
  1. Un generatore di tensione tra due nodi diversi dalla massa ne fissa la differenza: VB − VA = Vs.
  2. Scrivi un’equazione LKC per il supernodo attorno ad A, B e al generatore: VA/R₁ + VB/R₂ = Is.
  3. VA = 1 V.
Mostra la risposta e la soluzione passo passo

Analisi nodale: scegli un nodo di riferimento, assegna un nome alle tensioni di nodo incognite, scrivi la legge di Kirchhoff delle correnti in ogni nodo incognito usando la legge di Ohm (I = ΔV/R) e risolvi le equazioni.

Forma un supernodo

Il generatore di tensione tra A e B porta una corrente incognita, quindi non si può scrivere la LKC in A o in B separatamente. Racchiudi A, B e il generatore in un unico supernodo: la corrente entrante è uguale a quella uscente.

VB = VA + Vs = VA + 3
VA/R1 + VB/R2 = Is

Risolvi

VA/6 + (VA + 3)/3 = 1,5
VA = (1,5 − 3/3)/(1/6 + 1/3) = 1 V
VB = 1 + 3 = 4 V

Corrente nel generatore di tensione

Tutto ciò che attraversa il generatore da A a B esce dal nodo B attraverso R₂.

Ix = VB/R2 = 4/3 = 1,333 A

Risposta

Ix = 1,333 A

Un risultato negativo significa che la corrente reale scorre contro la freccia.

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.

Calcolatrici per questo corso

Calcolatrice di resistenze in serie e in paralleloCalcolatrice del partitore di tensioneCalcolatrice della costante di tempo RCCalcolatrice dell’impedenza RLCCalcolatrice del rifasamentoCalcolatrice del guadagno dell’amplificatore operazionaleCalcolatrice della potenza trifaseCalcolatrice del rapporto spire del trasformatoreCalcolatore del resistore per LEDCalcolatore dell’antitrasformata di Laplace (fratti semplici)Calcolatore della caduta di tensioneCalcolatore del timer 555 (astabile e monostabile)Calcolatore dei decibel (dB, dBm e livelli sonori)Calcolatore del diagramma di Bode (margine di guadagno e di fase)Calcolatore del criterio di stabilità di Routh–HurwitzCalcolatore della trasformata di LaplaceCalcolatore degli equivalenti di Thévenin e NortonConvertitore binario, decimale ed esadecimaleCalcolatrice della legge di Ohm (tensione, corrente, resistenza e potenza)Calcolatrice del codice colori dei resistori (4, 5 e 6 fasce)Calcolatrice di condensatori (serie, parallelo, carica ed energia)Calcolatrice di notazione scientifica (e notazione ingegneristica)

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