Circuit Models for Computer Science - Modulo 1: DC Circuits

Flashcard vocabolario basate sul Modulo 1 (circuiti DC) del corso Circuit Models for Computer Science, che coprono concetti base, leggi, metodi di analisi e teoremi dei circuiti.

Carica elettrica ($q$)

Proprietà elettrica delle particelle atomiche (elettroni, protoni e neutroni), misurata in coulomb (C). La carica dell'elettrone è pari a $-1.602 \times 10^{-19}\,C$.

Corrente elettrica ($i$)

La variazione temporale della carica, misurata in ampere (A). Matematicamente definita come $i = \frac{dq}{dt}$, dove $1\,A = 1\,C/s$.

Tensione ($v$)

L'energia (o lavoro) necessaria per muovere una carica unitaria tra due punti, misurata in volt (V). Matematicamente definita come $v = \frac{dw}{dq}$, dove $1\,V = 1\,J/C$.

Potenza ($p$)

Il tasso temporale di assorbimento o erogazione di energia, misurato in watt (W). Si calcola come il prodotto di tensione e corrente: $p = v \times i$.

Energia ($w$)

La capacità di compiere lavoro, misurata in joule (J). Corrisponde all'integrale della potenza nel tempo: $w = \int_{t_0}^{t} p\,dt$.

Convenzione normale (o degli utilizzatori)

Convenzione di segno soddisfatta quando la corrente entra dal terminale positivo di un elemento, rendendo $p = +v \times i$ se l'elemento assorbe potenza.

Ramo (Branch)

Rappresenta un singolo elemento del circuito, come un generatore di tensione o un resistore.

Nodo (Node)

Il punto di connessione tra due o più rami.

Maglia (Loop)

Qualsiasi percorso chiuso in un circuito.

Legge di Kirchhoff delle Correnti (KCL)

Afferma che la somma algebrica delle correnti che entrano in un nodo (o in un confine chiuso) è zero: $\sum_{n=1}^{N} i_n = 0$.

Legge di Kirchhoff delle Tensioni (KVL)

Afferma che la somma algebrica di tutte le tensioni lungo un percorso chiuso (o maglia) è zero: $\sum_{m=1}^{M} v_m = 0$.

Circuito a parametri concentrati (Lumped circuit)

Un circuito in cui le dimensioni fisiche sono sufficientemente piccole da considerare la propagazione delle onde elettromagnetiche come istantanea.

Resistenza ($R$)

Proprietà fisica dei materiali di opporsi al flusso di cariche, misurata in ohm ($\Omega$). Dipende dalla resistività ($\rho$), lunghezza ($\ell$) e area ($A$): $R = \rho \frac{\ell}{A}$.

Legge di Ohm

Stabilisce che la tensione ai capi di un resistore è direttamente proporzionale alla corrente che vi scorre attraverso: $v_R = R \times i_R$.

Conduttanza ($G$)

La capacità di un elemento di condurre corrente elettrica, misurata in siemens (S) o mhos. È l'inverso della resistenza: $G = \frac{1}{R}$.

Partitore di tensione

Configurazione di resistori in serie che ripartisce la tensione totale in proporzione alle singole resistenze: $v_n = v \times \frac{R_n}{\sum R_i}$.

Partitore di corrente

Configurazione di resistori in parallelo che divide la corrente totale in proporzione inversa alle resistenze (ovvero in proporzione alle conduttanze): $i_n = i \times \frac{G_n}{\sum G_i}$.

Nodal Analysis (Metodo dei potenziali)

Tecnica che utilizza le tensioni di nodo come variabili principali, basandosi sull'applicazione sistematica della KCL.

Mesh Analysis (Analisi agli anelli)

Tecnica che utilizza le correnti di maglia come variabili principali, applicabile solo a circuiti planari e basata sulla KVL.

Supernodo

Si ottiene racchiudendo un generatore di tensione (indipendente o dipendente) collegato tra due nodi non di riferimento e gli eventuali elementi in parallelo.

Supermaglia

Risulta quando due maglie hanno un generatore di corrente (dipendente o indipendente) in comune.

Linearità

Proprietà di un elemento che descrive una relazione lineare tra ingresso e uscita, combinando omogeneità (scaling) e additività.

Teorema della sovrapposizione degli effetti

In un circuito lineare, la tensione o la corrente attraverso un elemento è la somma algebrica delle risposte dovute a ciascuna sorgente indipendente che agisce da sola.

Trasformazione dei generatori

Processo di sostituzione di un generatore di tensione $v_s$ in serie con $R$ con un generatore di corrente $i_s = v_s / R$ in parallelo con lo stesso resistore $R$, e viceversa.

Teorema di The´venin

Stipula che un circuito lineare a due terminali può essere sostituito da un circuito equivalente con un generatore di tensione $V_{th}$ in serie con una resistenza $R_{th}$.

Teorema di Norton

Dual del teorema di The´venin, afferma che un circuito lineare a due terminali può essere sostituito da un generatore di corrente $I_n$ in parallelo con una resistenza $R_n$.

Massimo trasferimento di potenza (MPT)

Si verifica quando la resistenza di carico $R_L$ è uguale alla resistenza equivalente di The´venin del circuito ($R_L = R_{th}$). La potenza massima è $p_{max} = \frac{V_{th}^2}{4 \times R_{th}}$.