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Esercizi sui Generatori Controllati
I generatori controllati sono dispositivi elettrici che producono una tensione o una corrente in base a un'altra tensione o corrente di controllo. Sono comunemente utilizzati nei circuiti elettronici e nelle applicazioni di ingegneria elettrica. I principali tipi di generatori controllati includono:
- Generatore di tensione controllato (VCCS): Produce una tensione in funzione di una corrente di controllo.
- Generatore di corrente controllato (CCCS): Produce una corrente in funzione di una corrente di controllo.
- Generatore di tensione controllato da tensione (VCVS): Produce una tensione in funzione di una tensione di controllo.
- Generatore di corrente controllato da tensione (CCVS): Produce una corrente in funzione di una tensione di controllo.
Proprietà dei Generatori Controllati
- Linearità: I generatori controllati sono generalmente lineari, il che significa che la loro uscita è proporzionale all'input di controllo.
- Modellazione: Possono essere rappresentati in un circuito come elementi con guadagni specifici, ad esempio, un guadagno k per un generatore di tensione controllato da corrente.
Esercizi
Esercizio 1: Generatore di tensione controllato da corrente (VCCS)
Un generatore di tensione controllato da corrente ha un guadagno di 10 \, \text{V/A} e una corrente di controllo di 2 \, \text{A}. Calcola la tensione di uscita.
Soluzione:
La tensione di uscita V_{out} è data dalla formula:
V_{out} = k \cdot I_{control}
Dove k = 10 \, \text{V/A} e I_{control} = 2 \, \text{A}:
V_{out} = 10 \cdot 2 = 20 \, \text{V}
Esercizio 2: Generatore di corrente controllato da tensione (CCVS)
Un generatore di corrente controllato da tensione ha un guadagno di 5 \, \text{A/V} e una tensione di controllo di 4 \, \text{V}. Calcola la corrente di uscita.
Soluzione:
La corrente di uscita I_{out} è data dalla formula:
I_{out} = k \cdot V_{control}
Dove k = 5 \, \text{A/V} e V_{control} = 4 \, \text{V}:
I_{out} = 5 \cdot 4 = 20 \, \text{A}
Esercizio 3: Circuito con un generatore di tensione controllato da tensione (VCVS)
Considera un generatore di tensione controllato da tensione con un guadagno di 2 \, \text{V/V} e una tensione di controllo di 3 \, \text{V}. Se la tensione di uscita è collegata a un carico di 10 \, \Omega, calcola la corrente che attraversa il carico.
Soluzione:
La tensione di uscita V_{out} è data da:
V_{out} = k \cdot V_{control}
Dove k = 2 \, \text{V/V} e V_{control} = 3 \, \text{V}:
V_{out} = 2 \cdot 3 = 6 \, \text{V}
Ora, usando la legge di Ohm per calcolare la corrente I attraverso il carico:
I = \frac{V_{out}}{R} = \frac{6 \, \text{V}}{10 \, \Omega} = 0.6 \, \text{A}
English version
Controlled Generator Exercises
Controlled generators are electrical devices that produce a voltage or current based on another control voltage or current. They are commonly used in electronic circuits and electrical engineering applications. The main types of controlled generators include:
- Voltage-controlled generator (VCCS): Produces a voltage as a function of a control current.
- Current-controlled generator (CCCS): Produces a current as a function of a control current.
- Voltage-controlled voltage generator (VCVS): Produces a voltage as a function of a control voltage.
- Voltage-controlled current generator (CCVS): Produces a current as a function of a control voltage.
Properties of Controlled Generators
- Linearity: Controlled generators are generally linear, meaning that their output is proportional to the control input.
- Modeling: They can be represented in a circuit as elements with specific gains, for example, a gain k for a current-controlled voltage source.
Exercises
Exercise 1: Current-controlled voltage source (VCCS)
A current-controlled voltage source has a gain of 10 \, \text{V/A} and a control current of 2 \, \text{A}. Calculate the output voltage.
Solution:
The output voltage V_{out} is given by the formula:
V_{out} = k \cdot I_{control}
Where k = 10 \, \text{V/A} and I_{control} = 2 \, \text{A}:
V_{out} = 10 \cdot 2 = 20 \, \text{V}
Exercise 2: Voltage-controlled current source (CCVS)
A voltage-controlled current source has a gain of 5 \, \text{A/V} and a control voltage of 4 \, \text{V}. Calculate the output current.
Solution:
The output current I_{out} is given by the formula:
I_{out} = k \cdot V_{control}
Where k = 5 \, \text{A/V} and V_{control} = 4 \, \text{V}:
I_{out} = 5 \cdot 4 = 20 \, \text{A}
Exercise 3: Circuit with a voltage-controlled voltage source (VCVS)
Consider a voltage-controlled voltage source with a gain of 2 \, \text{V/V} and a control voltage of 3 \, \text{V}. If the output voltage is connected to a load of 10 \, \Omega, calculate the current flowing through the load.
Solution:
The output voltage V_{out} is given by:
V_{out} = k \cdot V_{control}
Where k = 2 \, \text{V/V} and V_{control} = 3 \, \text{V}:
V_{out} = 2 \cdot 3 = 6 \, \text{V}
Now, using Ohm's law to calculate the current I through the load:
I = \frac{V_{out}}{R} = \frac{6 \, \text{V}}{10 \, \Omega} = 0.6 \, \text{A}
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