Elettrotecnica di base: quello che devi sapere sulla disciplina

Se sei alla ricerca di appunti di elettrotecnica di base, perché magari hai deciso di iscriverti a ingegneria ma non hai ancora le idee ben chiare sulla materia, o perchè vuoi semplicemente approfondire l’argomento per cultura personale  e per capire esattamente di cosa si occupa, hai finalmente trovato la pagina giusta per te.

In questo post il blog dell’Università Telematica Niccolò Cusano di Cagliari cercherà di fornirti una panoramica completa sulla disciplina, attraverso definizioni, informazioni, nozioni, formule e concetti.

L’elettrotecnica è senza dubbio un ambito estremamente interessante, stimolante e promettente dal punto di vista occupazionale; è però allo stesso tempo complesso ed esigente in termini di competenze e specializzazione.

Prima di decidere che questo è il settore nel quale intendi specializzarti leggi questa piccola guida: alla fine avrai le idee più chiare e potrai scegliere la tua strada con maggiore consapevolezza.

Cos’è l’elettrotecnica

Per facilitare la comprensione della materia e per capire in quali ambiti viene applicata, partiremo dalla definizione proposta da Wikipedia:

“L’elettrotecnica è una branca della tecnica (elettromagnetismo tecnico), in particolare la branca concernente le applicazioni pratiche dell’elettricità. Più specificatamente l’elettrotecnica concerne la produzione, il trasporto e l’utilizzo dell’energia elettrica attraverso opportune tecniche, infrastrutture e macchine elettriche di supporto”

In altre parole possiamo dire che si tratta di una scienza che si occupa della progettazione di sistemi elettrici, dispositivi, circuiti, macchine (industriali e civili) che utilizzano correnti e tensioni alte.

Potremmo anche definire l’elettrotecnica come la tecnica che studia applicazioni pratiche dell’energia elettrica, in particolar modo in ambito industriale.

La materia si basa sullo studio di:

• correnti elettriche (continue e alternate) di elevata intensità;
• circuiti elettrici percorsi dalla corrente elettrica;
• reti elettriche;
• generatori elettrici (alternatori, dinamo ecc.);
• macchine elettriche (motori, elettromagneti ecc).

Alla base dell’elettrotecnica ci sono numerosi principi e leggi tra i quali la legge di Ohm (definisce la resistenza elettrica), la legge di Faraday-Neumann-Lenz (descrive e quantifica il fenomeno dell’induzione elettromagnetica), le leggi di Kirchhoff (regolano le relazioni tra le correnti e le differenze di potenziale in un circuito elettrico), le equazioni di Maxwell (assiomi della teoria dai quali derivano tutte le altre leggi), l’effetto Joule (descrive la trasformazione dell’energia elettrica in calore, in seguito al passaggio attraverso un conduttore).

Differenze tra elettrotecnica ed elettronica

Elettronica ed elettrotecnica sono due termini spesso confusi ed utilizzati impropriamente.

In realtà, tra le due discipline esiste una differenza sostanziale, che di seguito proveremo a sintetizzare in poche semplici parole per agevolare la comprensione anche ai non addetti ai lavori.

L’elettronica lavora con basse tensioni e basse correnti, generalmente a frequenze molto elevate; l’elettrotecnica lavora a frequenze basse e a tensioni elevate.

Per chiarire ulteriormente il concetto: l’elettronica è una scienza, una branca della fisica (in particolare dell’elettrologia) che crea strumenti e dispositivi che trovano applicazione in molti settori; si parte dall’ambito delle comunicazioni per arrivare a quello dell’informatica, passando per diagnostica, robotica e company.

Formazione universitaria

Per chi è affascinato dalla materia e desidera specializzarsi per trasformare la passione in un lavoro, il percorso universitario più idoneo è identificabile nel corso di laurea in ingegneria.

L’Università Telematica Niccolò Cusano propone, nell’ambito dell’indirizzo industriale triennale, due differenti curriculum che includono l’approfondimento della disciplina:

1. Corso di laurea in Ingegneria Industriale Meccanica
2. Corso di laurea in Ingegneria Industriale Elettronica

Nel dettaglio il corso incluso nel piano di studi di entrambi gli indirizzi introduce ai principi di elettrotecnica di base e fornisce agli studenti le seguenti conoscenze e competenze:

• metodi per lo studio dei circuiti elettrici nel dominio del tempo e in regime sinusoidale;
• metodi di analisi sistematica;
• teoremi fondamentali per l’analisi delle reti;
• impiego usuale dei modelli e dei metodi di analisi dei circuiti elettrici;
• metodi di rifasamento e del funzionamento dei sistemi trifase;
• applicazioni industriali dell’elettrotecnica.

Il piano didattico relativo alla materia prevede 9 moduli:

1. Grandezze fondamentali di Elettrotecnica
   Intensità di corrente, campo elettrico e potenziale, differenza di potenziale, tensione, forza elettromotrice, equazione di Poisson e di Laplace.
2. Modelli circuitali e reti elettriche
   Modelli circuitali a parametri concentrati e a parametri distribuiti; limiti di validità; definizione e classificazione dei bipoli; principi di Koirchhoff (I e II); elementi di topologia delle reti (grafi, alberi coalberi ecc.); teorema di Tellegen; potenze elettriche e relative convenzioni.
3. Bipoli elementari e legge di Ohm
   Resistore, condensatore, induttore, generatore ideale di tensione e di corrente; reti elettriche resistive; rappresentazione di un generatore reale; leggi costitutive dei bipoli; legge di Ohm generalizzata; massimo trasferimento di potenza.
4. Teoremi di Thevenin e Norton
   Analisi delle reti elettriche resistive; teoremi di Thevenin e di Norton; metodo dei nodi; metodo delle maglie; analisi delle reti estesa agli induttori accoppiati lineari.
5. Analisi delle reti elettriche
   Analisi delle reti in regime permanente continuo e sunsoidale; grandezze periodiche e sinusoidali; bipoli in regime permanente sinusoidale; impedenza ed ammettenza di un bipolo; metodo simbolico e rappresentazione vettoriale.
6. Analisi delle potenze elettriche e formula di Millmann
   Teorema delle reti lineari in regime permanente sinusoidale; potenze in regime permanente sinusoidale; massimo trasferimento di potenza nel regime permanente sinusoidale; distribuzione elettrica in bassa tensione; sistemi trifase; formula di Millmann.
7. Linee elettriche e reti lineari
   Principali componenti delle reti di distribuzione; linee elettriche; caduta di tensione; rifasamento di carichi mono fasi e trifasi; resistenza di terra e relativi impianti; apparecchi di manovra e protezione; reti lineari in condizioni dinamiche generali; termini transitorio e permanente; risposte canoniche all’impulso e al gradino; trasformata di Laplace; funzioni di rete.
8. Doppi bipoli
   Doppi bipoli lineari passivi; rappresentazione delle reti due porte secondo le matrici Z,Y,H,H’.T e T’; legami fra le varie rappresentazioni e condizioni di esistenza; connessioni elementari di reti due porte, condizioni di validità e reti sbilanciate; reciprocità e simmetrica di reti due porte; definizione di reciprocità secondo Lorentz; schemi equivalenti basati sulle rappresentazioni delle reti due porte; analisi di circuiti contenenti reti due porte.
9. Macchine sincrone ed asincrone
   Circuiti magnetici e ciclo di isteresi; trasformatori trifase e monofase; caduta di tensione da vuoto a carico; correnti indotte nei conduttori massicci; trasformatori speciali; trasformatori trifase; campo magnetico rotante; funzionamento macchine asincrone e sincrone; modelli equivalenti.

Il corso di laurea triennale in ingegneria industriale, che sia ad indirizzo meccanico o elettronico, offre la possibilità di scegliere la modalità formativa e-learning.
Si tratta in altre parole di una metodologia estremamente pratica basata sull’utilizzo di un pc e di una connessione a internet.

Basta effettuare il login sulla piattaforma telematica Unicusano per avere accesso a videolezioni in streaming, e-book, slide di approfondimenti, appunti ed esercitazioni di elettrotecnica e di tutte le altre materie previste dal percorso universitario ad indirizzo ingegneristico.

Sbocchi lavorativi

Uno dei settori più importanti in cui può trovare impiego un esperto perito in elettrotecnica è quello inerente la produzione e la trasmissione dell’energia fino ai luoghi in cui viene utilizzata, che solitamente e per ovvi motivi sono distanti dalle centrali.

La trasmissione avviene attraverso linee di alta, media e bassa tensione.
Dalle centrali partono le linee di alta tensione che portano l’energia alle stazioni di trasformazione; qui tramite trasformatori l’alta tensione diventa media tensione.
Successivamente l’energia viene trasferita alle cabine di distribuzione dove avviene ancora un processo di trasformazione. Da qui, in media tensione, l’energia viene consegnata all’utente in bassa tensione.

Una prospettiva occupazionale allettante è data dagli uffici tecnici che elaborano progetti di impianti elettrici di distribuzione e utilizzazione dell’energia elettrica.

Se dopo aver letto questo articolo ti sei accorto che l’elettrotecnica è una materia che ti affascina e che potrebbe allinearsi alle tue attitudini e aspirazioni professionali, non devi fare altro che richiedere ulteriori informazioni attraverso il modulo online che trovi cliccando qui!