Elemento circuitale: differenze tra le versioni

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I componenti si possono suddividere anche in:

*'''componenti attivi''' o '''generatori''' , in grado di generare [[potenza elettrica]], come i generatori di tensione o i generatori di corrente. Tipicamente si usano per modellare [[pila (elettrotecnica)|batterie]] e [[alimentatore elettrico|alimentatori]]. A questa categoria appartengono i

** '''generatori controllati''' in cui la tensione o la corrente generate sono proporzionali alla tensione o alla corrente applicata a un'altra coppia di terminali. Si uano per modellare [[amplificatore|amplificatori]] come i [[transistor]], le [[valvola termoionica|valvole termoioniche]] e gli [[amplificatore operazionale|amplificatori operazionali]].

*'''componenti passivi''' che non sono in grado di generare autonomamente energia, come ad esempio le resistenze, le capacitanze e le induttanze.

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==Componenti bipolari==

Gli elementi bipolari sono definiti da una [[relazione costitutiva (elettrotecnica)|relazione costitutiva]] tra le seguenti [[variabile di stato|variabili di stato]] di un circuito:

* [[corrente elettrica|corrente]] <math>I</math>;

* [[differenza di potenziale elettrico|differenza di potenziale]] <math>V</math>;

* [[carica elettrica]] <math>Q</math>

* [[flusso magnetico]] <math>\Phi</math>

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===Generatori===

Sono definiti due tipi di generatori fondamentali:

*[[generatoreGeneratore di corrente]], la cui uscita è misurata in [[ampere]]: genera corrente in un conduttore tramite variazione della carica elettrica secondo la relazione <math>dQ = -I\,dt</math>.

*[[generatoreGeneratore di tensione]], la cui uscita è misurata in [[volt]]: genera una differenza di potenziale elettrico tra due punti tramite variazione del flusso magnetico secondo la relazione <math>d\Phi = V\,dt</math>.

Da notare che nel caso del generatore di corrente l'[[integrale]] nel tempo della corrente generata <math>Q</math> rappresenta la quantità di carica elettrica fornita dal generatore, mentre nel caso del generatore di tensione l'equivalente integrale nel tempo di <math>\Phi</math> non sempre rappresenta un'entità fisicamente significativa a seconda della natura del generatore. Per un generatore di tensione a [[induzione elettromagnetica|induzione]] questa quantità ha anche un significato fisico mentre per un generatore di tipo elettrochimico come una [[pila (elettrotecnica)|pila]] o per una tensione che è la risultante in uscita di un altro circuito tale quantità non ha un significato fisico ma solo matematico.

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===Componenti passivi===

Sono definiti tre componenti passivi fondamentali:

* [[resistenza elettrica|resistenza]] <math>R</math>, misurata in [[ohmResistore]]: ai suoi capi presenta una differenza di potenziale proporzionale alla corrente che l'attraversa secondo la relazione <math>dV = R\,dI</math> dove <math>R</math> è la [[resistenza elettrica|resistenza]] misurata in [[ohm]].

* [[capacitàCondensatore elettrica(elettrotecnica)|capacità]] <math>C</math>, misurata in [[faradCondensatore]]: produce una corrente proporzionale alla variazione della tensione ai suoi capi secondo la relazione <math>dQ = C\,dV</math> dove <math>C</math> è la [[capacità elettrica|capacità]] misurata in [[farad]].

* [[induttanza]] <math>L</math>, misurata in [[Henry (unità di misura)|henryInduttore]]: produce un flusso magnetico proporzionale alla variazione della corrente che attraversa il componente secondo la relazione <math>d\Phi = L\,dI</math> dove <math>L</math> è [[induttanza]] misurata in [[Henry (unità di misura)|henry]].

==Componenti a due porte==

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===Generatori controllati===

Sono definiti quattro tipi di componenti attivi:

* generatoreGeneratore di tensione controllato in tensione (''Voltage-controlled voltage source'', VCVS): genera una differenza di potenziale in funzione di un'altra differenza di potenziale con un determinato [[guadagno (elettronica)|guadagno]]; è caratterizzato da una [[impedenza]] in ingresso infinita e un'impedenza in uscita nulla.

* generatoreGeneratore di corrente controllato in tensione (''Voltage-controlled current source'', VCCS): genera una corrente in funzione di un'altra differenza di potenziale con un determinato guadagno; modella ad esempio i [[transistor a effetto di campo]] e le valvole termoioniche ed è caratterizzato da impedenza infinita sia in ingresso che in uscita; il guadagno è caratterizzato come una [[transconduttanza]] espressa in [[siemens (unità di misura)|siemens]].

* generatoreGeneratore di tensione controllato in corrente (''Current-controlled voltage source'', CCVS): genera una differenza di potenziale in funzione di una corrente in ingresso con un determinato guadagno; è caratterizzato da una impedenza nulla sia in ingresso che in uscita e si usa come modello per il componente teorico ''trancitor'', che è l'equivalente del [[transistor]] ma con riferimento alla capacità invece che alla resistenza (questo tipo di componente elettronico è stato solo teorizzato ma mai realizzato); il guadagno è caratterizzato come una [[transresistenza]] espressa in ohm.

* generatoreGeneratore di corrente controllato in corrente (''Current-controlled current source'', CCCS): genera una corrente in funzione di una corrente di ingresso con un determinato guadagno; è caratterizzato da un'impedenza in ingresso nulla e un'impedenza in uscita infinita e modella i [[transistor a giunzione bipolare]].

===Componenti passivi===

Sono definiti due elementi circuitali passivi, lineari e privi di perdite:

*[[trasformatoreTrasformatore]]: è un elemento caratterizzato dalla seguente [[relazione costitutiva (elettrotecnica)|relazione costitutiva]]

: <math> \begin{bmatrix} V_1 \\ I_2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 0 & n \\ -n & 0 \end{bmatrix}\begin{bmatrix} I_1 \\ V_2 \end{bmatrix}</math>

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:che esprime il fatto che la differenza di potenziale presente sulla porta di uscita è proporzionale alla differenza di potenziale sulla porta in ingresso secondo un rapporto <math>n</math>, mentre la corrente sulla porta di uscita è proporzionale alla corrente sulla porta in ingresso secondo un rapporto <math>1/n</math>.

*[[giratoreGiratore]]: è un elemento caratterizzato dalla seguente relazione costitutiva

: <math> \begin{bmatrix} V_1 \\ V_2 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 0 & -r \\ r & 0 \end{bmatrix}\begin{bmatrix} I_1 \\ I_2 \end{bmatrix}</math>

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Le relazioni costitutive degli elementi passivi sono quindi definite come:<ref name=Trajkovic>{{cita libro|autore=Ljiljana Trajković|lingua=en|titolo=Nonlinear circuits|opera=The Electrical Engineering Handbook|curatore=Wai-Kai Chen|pp=75–77|editore=Academic Press|anno=2005|isbn=0-12-170960-4}}</ref>

*resistenza: <math>f(V, I)=0</math>.

*capacità: <math>f(V, Q)=0</math>.

*induttanza: <math>f(\Phi, I)=0</math>.

*[[memristenza]]: <math>f(\Phi, Q)=0</math>.

:dove <math>f(x,y)</math> è una funzione arbitraria a due variabili.