REPUBBLICA ITALIANA ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE MINERARIO STATALE “GIORGIO ASPRONI” VIA ROMA, 45 - 09016 - IGLESIAS  078122304/078122502 e-mail:[email protected] PROGRAMMAZIONE MODULARE DI ELETTRONICA A.S. 2014/2015 Classe 4a Elettronica ed Elettrotecnica Docenti: Proff. Moi Bruno – Licciardi Giorgio La seguente programmazione è stata formulata per la classe 4a Elettronici dell’ Istituto Tecnico Industriale “G. Asproni “ di Iglesias, composta da 12 allievi. La programmazione è stata effettuata su una base di 204 ore, tenendo conto che nel corrente anno scolastico si dispone di un totale di 204 giorni di lezione, che corrispondono a 33 settimane. Il programma è stato suddiviso in sette moduli, ciascuno delle quali è a sua volta suddiviso in un certo numero di unità didattiche in funzione dell’entità dei contenuti. Per ciascun modulo viene indicata anche la presunta durata temporale, che deve intendersi comprensiva dei tempi necessari alla erogazione dei contenuti, all’attività didattica collaterale in laboratorio ed alle verifiche. Appare doveroso precisare che tali indicazioni, riguardanti i tempi di svolgimento, non possono assumere carattere definitivo, dal momento che i tempi di attuazione sono legati a fattori imponderabili, come i tempi di apprendimento del gruppo classe od eventi inaspettati che possano modificare il regolare svolgimento dell’attività didattica. Durante lo svolgimento del corso lo studente dovrà raggiungere i seguenti obiettivi: - Conoscenza dei concetti di base dell’elettrotecnica; - Saper utilizzare le principali leggi, principi e metodi per analizzare il comportamento di circuiti elettrici di media difficoltà, sia in corrente continua che in corrente alternata; - Conoscere le principali leggi che regolano il funzionamento dei condensatori e dell’elettromagnetismo; - Capacità di leggere e utilizzare i dati tecnici associati ai componenti; - Capacità di dimensionare piccoli sistemi elettrici e di produrre la documentazione relativa; - Conoscere le proprietà dei semiconduttori ed il funzionamento della giunzione p-n; - Utilizzare la strumentazione di laboratorio e di settore e applicare i metodi di misura per effettuare verifiche, controlli e collaudi; - Redigere relazioni tecniche e documentare le attività individuali e di gruppo effettuate nel corso delle attività pratiche; Momento importante dell’attività didattica sarà quello della valutazione del lavoro degli alunni. La verifica ha lo scopo sia di accertare il raggiungimento degli obiettivi prefissati e quindi classificare lo studente, sia per controllare l’adeguatezza dei metodi, delle tecniche e degli strumenti didattici e assumere informazioni sul rapporto insegnamento-apprendimento, per modificarlo secondo le esigenze. La valutazione verrà effettuata sia attraverso prove oggettive scritte (domande a risposta chiusa, problemi brevi, relazioni...) che attraverso verifiche orali. Nella valutazione si terrà conto della conoscenza degli argomenti trattati, delle capacità espositive e delle capacità di rielaborazione personale. La valutazione formativa durante lo svolgimento delle varie attività didattiche servirà per impostare il recupero in itinere o per personalizzare l’insegnamento; quella sommativa verrà effettuata alla fine dell’unità didattica utilizzando strumenti differenti utili per accertare il raggiungimento dei differenti obiettivi prefissati. A fine periodo si terrà inoltre conto dell’impegno, della partecipazione e dei miglioramenti successivi rispetto al livello di partenza. A fine anno scolastico si verificherà se il livello raggiunto è adeguato al livello minimo indispensabile per frequentare la classe successiva. Tutta l’attività verrà svolta con l’ausilio del libro di testo, e di strumenti didattici specifici presenti nella scuola (laboratorio di elettronica, data sheet, riviste dedicate, materiale audiovisivo, ecc.). Saranno inoltre effettuate attività pratiche ed esercitazioni di laboratorio; gli allievi lavoreranno inoltre all’analisi testuale su materiale ausiliario fornitogli sulle tematiche più attuali, tali lavori potranno essere realizzati quali attività di gruppo. In attinenza con la programmazione del consiglio di classe gli allievi seguiranno una opportuna preparazione in riferimento alle attività sul campo individuate o alle eventuali visite guidate e viaggi di istruzione. MODULO N° 1 Corrente alternata monofase Obiettivi:          Conoscere le proprietà e le caratteristiche delle grandezze alternate sinusoidali e saperle rappresentare nel dominio del tempo. Capire il principio di funzionamento delle macchine generatrici delle f.e.m. alternate sinusoidali (alternatori. Saper rappresentare in forma simbolica vettoriale e matematica, con l’utilizzo dei numeri complessi, le grandezze alternate sinusoidali. Identificare le tipologie di bipoli elettrici in corrente alternata sinusoidale, definendo le grandezze caratteristiche ed i loro legami. Conoscere e saper operare con i bipoli misti R – L – C, sia con gli operatori matematici che in forma simbolica vettoriale. Applicare i teoremi fondamentali dei circuiti alle reti sollecitate in tensione alternata. Saper analizzare i circuiti risonanti in serie e in parallelo e interpretarne il comportamento in funzione della frequenza. Capire il concetto di potenza in corrente alternata sinusoidale e saperla valutare ed interpretare in funzione dei componenti dei circuiti. Utilizzare consapevolmente gli strumenti scegliendo adeguati metodi di misura e collaudo. Contenuti:        Elementi caratteristici di una grandezza alternata (periodo T, frequenza f … ecc.). Grandezze alternate sinusoidali, rappresentazione e grandezze caratterizzanti. Generazione delle f.e.m. e delle correnti alternate. Principio di funzionamento di un alternatore. Rappresentazione simbolica di un vettore. Operatore unitario j. Numeri complessi e principali operazioni tra numeri complessi. Circuiti puramente resistivi, puramente capacitivi e puramente induttivi. Definizione di impedenza. Risoluzione di circuiti R-L-C serie e parallelo. Estensione dei principi e dei teoremi fondamentali ai circuiti in corrente alternata. Risonanza nei circuiti serie e parallelo. Metodologia:    Lezione interattiva in aula. Esemplificazione mediante esercizi applicativi. Esperienze pratiche in laboratorio. Verifiche: prove scritte con esercizi numerici, verifica orale, relazioni prove di laboratorio. Tempo d’attuazione: Settembre – Ottobre (42 ore) Laboratorio: Verifica della legge di Ohm in corrente alternata, misura di periodo e frequenza. MODULO N° 2 Potenza in corrente alternata monofase Obiettivi:     Conoscere il concetto di potenza in regime alternato sinusoidale, distinguendo il significato tra potenza attiva ed apparente. Saper dimensionare la capacità di una batteria di condensatori per il rifasamento di un carico sulla base delle specifiche imposte. Capire le esigenze, tecniche ed economiche, del rifasamento degli impianti e essere in grado di analizzare e risolvere semplici casi di rifasamento. Conoscere il principio di funzionamento del contatore di energia. Contenuti:          Potenza nei circuiti in corrente alternata: potenza attiva, reattiva e apparente. Teorema di Boucherot. Massimo trasferimento di potenza. Perdita di potenza lungo una linea elettrica. Il rifasamento degli impianti. Modalità di inserzione del condensatore di rifasamento. Calcolo della capacità del condensatore di rifasamento. Misura della potenza e dell’energia elettrica: il wattmetro ed il contatore di energia. Uso dell’energia in casa. Metodologia:    Lezione interattiva in aula. Esemplificazione mediante esercizi applicativi. Esperienze pratiche in laboratorio. Verifiche: prove scritte con esercizi numerici, verifica orale, relazioni prove di laboratorio. Tempo d’attuazione: Novembre (30 ore) Laboratorio: Misura della potenza attiva e reattiva prima e dopo il rifasamento di un carico, misura di energia. MODULO N° 3 Sistemi trifase Obiettivi:     Conoscere la struttura di un sistema trifase e i concetti tensione concatenata e di fase. Capire come procedere per il calcolo delle correnti e tensioni nel caso di carichi equilibrati. Saper analizzare un sistema simmetrico a tre e a quattro fili. Conoscere il concetto di potenza di un sistema trifase e saper proporre un metodo per la misura. Contenuti:            Generalità sui sistemi trifase e principio di funzionamento di un alternatore trifase. Tensione di fase e tensione concatenata. Carico equilibrato a stella. Inserzione sulle linee trifase di apparecchi monofase. Ruolo del conduttore neutro. Carico equilibrato collegato e triangolo. Trasformazione triangolo-stella e stella-triangolo. Sistema simmetrico squilibrato a quattro fili. Sistema simmetrico squilibrato a tre fili con carico collegato a stella ed a triangolo. Potenza elettrica in un sistema equilibrato a stella e a triangolo. Potenza elettrica in un sistema trifase non equilibrato. Misura della potenza elettrica nei sistemi trifase. Metodo Aron. Metodologia:    Lezione interattiva in aula. Esemplificazione mediante esercizi applicativi. Esperienze pratiche in laboratorio. Verifiche: prove scritte con esercizi numerici, verifica orale, relazioni prove di laboratorio. Tempo d’attuazione: Dicembre – Gennaio (32 ore) Laboratorio: Misura della corrente, della tensione, della potenza attiva e reattiva per un carico connesso a stella e a triangolo. MODULO N° 4 Reti a due porte (Quadripoli) Obiettivi:   Conoscere il concetto di quadripolo e saper determinare il circuito equivalente a parametri ibridi. Conoscere il concetto di decibel. Contenuti:      Rete a una o due porte. Analisi dei quadripoli di tipo lineare. Circuiti equivalenti a parametri h (ibridi). Quadripolo interconnesso tra generatore e carico. Decibel. Metodologia:  Lezione interattiva in aula. Verifiche: prove scritte con esercizi numerici, verifica orale. Tempo d’attuazione: Febbraio (10 ore) MODULO N° 5 Filtri passivi e segnali Obiettivi:    Capire il significato dello spettro di un segnale. Saper interpretare la curva del guadagno di un circuito in funzione della frequenza. Saper dimensionare i componenti di un circuito filtrante sulla base delle specifiche richieste. Contenuti:      Filtri analogici e filtri digitali. Filtri passa-basso R-C. Filtri passa-alto C-R. Filtri R-L passa alto e L-R passa basso. Filtri in cascata. Filtri passa-banda e rigetta-banda. Metodologia:    Lezione interattiva in aula. Esemplificazione mediante esercizi applicativi. Esperienze pratiche in laboratorio. Verifiche: prove scritte con esercizi numerici, verifica orale, relazioni prove di laboratorio. Tempo d’attuazione: Febbraio (14 ore) Laboratorio: Rilievo dell’andamento del guadagno in funzione della frequenza di alcuni circuiti filtranti realizzati con componenti discreti. MODULO N° 6 Diodi, Transistor e famiglie logiche Obiettivi:     Conoscere l’importanza del drogaggio dei materiali semiconduttori. Capire il funzionamento del diodo e saperne interpretare la caratteristica. Conoscere il principio di funzionamento del transistor e saperne interpretare la caratteristica. Saper dimensionare la rete di polarizzazione di un transistor per pilotarne il funzionamento in un punto di lavoro prestabilito. Contenuti:            Generalità sulla teoria atomica. La conduzione elettrica nei semiconduttori. Drogaggio dei semiconduttori. La giunzione PN. Diodo semiconduttore. Modelli lineari di un diodo semiconduttore in condizioni statiche. Transistor bipolare BJT. Principio di funzionamento. Transistor collegato ad emettitore comune. Caratteristiche statiche di un transistor. Punto di lavoro statico e principali reti di polarizzazione di un transistor. Saturazione e interdizione di un transistor. Guadagno statico di corrente. Metodologia:    Lezione interattiva in aula. Esemplificazione mediante esercizi applicativi. Esperienze pratiche in laboratorio. Verifiche: prove scritte con esercizi numerici, verifica orale, relazioni prove di laboratorio. Tempo d’attuazione: Marzo – Aprile (44 ore) Laboratorio: Rilievo della caratteristica di un diodo e di un transistor. Rilievo del comportamento di semplici circuiti raddrizzatori e limitatori con l’impiego di reti a diodi. Determinazione del guadagno di un transistor in condizioni statiche. MODULO N° 7 Amplificatori a BJT a componenti discreti Obiettivi:   Conoscere il comportamento del transistor in condizioni di regime variabile nel tempo. Saper interpretare il circuito equivalente del transistor a parametri ibridi.  Saper interpretare il funzionamento delle principali configurazioni amplificatrici e saperne ricavare le caratteristiche attraverso lo studio con il circuito equivalente a parametri ibridi. Contenuti:            Amplificatori di segnali. Amplificazione o guadagno. Segni grafici dei transistor e relativi contenitori. Caratteristiche statiche di un transistor. Amplificatori lineari per piccoli segnali. Rapporti tra le correnti in un BJT. Individuazione dei punti di lavoro in regime dinamico. Individuazione delle grandezze dinamiche. Potenza dissipata in presenza di segnale. Circuito equivalente di un transistor a parametri ibridi. Configurazioni amplificatrici a emettitore comune, a collettore comune e a base comune. Metodologia:    Lezione interattiva in aula. Esemplificazione mediante esercizi applicativi. Esperienze pratiche in laboratorio. Verifiche: prove scritte con esercizi numerici, verifica orale, relazioni prove di laboratorio. Tempo d’attuazione: Maggio – Giugno (32 ore) Laboratorio: Rilievo del comportamento delle configurazioni amplificatrici fondamentali: emettitore comune, collettore comune e base comune. I DOCENTI: Ing. Bruno Moi Prof. Licciardi Giorgio