Esperimentazioni di Fisica 2 a.a. 2006/07

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Esperimentazioni di Fisica 2a.a. 2006/07

• Gianni Siroli
• siroli_at_bo.infn.it
• tel. 051209xxxx

• Annarita Margiotta
• margiotta_at_bo.infn.it
• tel. [phone]

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Scopi del corso

• fornire i principii di base e gli elementi
  tecnico-pratici relativi allo studio dei circuiti
  elettrici e dellelettronica a semiconduttori
  lineare e digitale
• introduzione alluso della strumentazione di base
  per le misure elettriche
• introduzione alla strumentazione in uso nelle
  osservazioni astronomiche e astrofisiche

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Programma del corso

• cenni di elettromagnetismo classico
• cariche, forze, potenziali, campi
• elettronica analogica
• grandezze fondamentali per lanalisi dei circuiti
  
• elettronici ed elementi lineari dei
  circuiti
• tensione
• corrente
• resistenza
• capacità
• induttanza
• leggi di Ohm e di Kirchhoff
• legge di Ohm generalizzata
• formalismo complesso
• filtri
• cenni sulla struttura a bande
• semiconduttori
• elementi non lineari
• passivi diodi
• attivi transistor - BJT FET

• elettronica digitale
• fondamenti di logica simbolica (algeba di Boole)
• porte logiche e tavole di verità
• circuiti digitali combinatori
• multiplexer
• codificatori
• decodificatori
• sommatori
• genaatori di parità
• ROM
• PLA
• circuiti sequenziali
• flip-flop
• registri
• contatori
• introduzione ai sistemi di acquisizione dati
• CCD ad uso astronomico
• fotomoltiplicatori
• radiotelescopi

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Testi consigliati

• Resnick, Halliday, Krane Fisica 2, C.E.A.
• Millman, Grabel - Microelettronica, McGraw-Hill
• DellOrso, Falchini, Flaminio,Nicolò, Roda,
  Spinella Introduzione allelettronica parte
  I, Edizioni ETS
• DellOrso, Falchini, Flaminio,Nicolò, Roda,
  Spinella Introduzione allelettronica parte
  II, Edizioni ETS
• Martinez, Klotz A practical guide to CCD
  astronomy, Cambridge University Press
• Tutti i testi sono disponibili nella biblioteca
  del Dipartimento di Astronomia

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Conduttori Rame, ferro, alluminio
? 10- 8 ? m
? 1015 ? m
Isolanti Vetro, plastica, polistirolo
? da 10- 3 a 10 2 ? m
Semiconduttori Germanio, silicio, boro
RESISTIVITA r ? W ?metro (ohm ?metro)
RESISTENZA R r ? L / A W (ohm)
RESISTORI

• Resistenza di un filo di lunghezza 3 m e sezione
  3 mm 2

conduttore
0,01 ?
semiconduttore
da 1 K? a 100 M?
isolante
1013 ?
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schema di reticolo cristallino
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• simbolo circuitale resistenza
• dipendenza di r e quindi di R dalla temperatura
• 
  questi valori valgono
• per una temperatura
• prefissata
• legge di Ohm in un conduttore metallico
  l'intensità di corrente (a temperatura T
  costante) è direttamente proporzionale alla
  tensione applicata ai suoi capi e inversamente
  proporzionale alla resistenza del conduttore.
• i(t) 1/R
  v(t)

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• Per un conduttore ohmico la resistenza è
  indipendente dalla ddp applicata

v (t) R ? i(t)
IMPORTANTE il verso convenzionale della corrente
va dal polo positivo al polo negativo, come se si
spostassero delle cariche positive
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facciamo il punto della situazione 1

• conduttori - isolanti
• intensità di corrente i dq/dt 1 Ampere 1
  Coulomb/s
• nei conduttori la corrente è data dal movimento
  di elettroni (unipolare).
• per convenzione il verso positivo della corrente
  è quello che si avrebbe se si muovessero le
  cariche positive.
• differenza di potenziale elettrica (o forza
  elettromotrice o tensione)
• Volt
• generatore di tensione (ideale) dispositivo che
  mantiene costante una ddp ai capi di un carico,
  indipendentemente dal valore del carico
• generatore di corrente (ideale) dispositivo che
  fornisce una corrente indipendentemente dal
  carico

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facciamo il punto della situazione 2

• resistenza Ohm
• RESISTORI v(t) R i(t) legge di Ohm
• capacità Farad
• CAPACITORI (CONDENSATORI) q(t) C v(t) ? v(t)
  1/C ? i(t) dt
• induttanza Henry
• INDUTTORI v(t) L di(t)/dt

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definizione di circuito maglia ramo nodo
leggi di Kirchhoff resistenze serie
/parallelo condensatori serie/parallelo generato
ri ideali/reali
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Generatore di tensione ideale e reale Un
generatore di tensione ideale è un generatore che
produce la stessa tensione indipendentemente dal
carico questo equivale a dire che ha una
resistenza interna nulla. Ciò non accade nel
generatore reale in cui, a causa della resistenza
interna, la tensione decresce allaumentare del
carico.
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Generatore di corrente ideale e reale Un
generatore di corrente ideale è un generatore che
fornisce una corrente indipendentemente dal
carico, questo equivale a dire che ha una
resistenza interna infinita. Ciò non accade
nel generatore reale, la cui la resistenza
interna ha un valore finito.
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i(t) dq / dt
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capacità analogia idraulica