Apprendere le conoscenze di base dell'elettromagnetismo utili per l'analisi ed il progetto dei sistemi elettromagnetici orientati per applicazioni riguardanti i circuiti, i dispositivi, gli apparati ed i sistemi per l'elettronica, la biomedica e per le telecomunicazioni.
scheda docente materiale didattico
Richiami di analisi vettoriale:
Vettori.
Campi scalari e campi vettoriali.
Operatori differenziali.
Funzione di Dirac.
Campi irrotazionali e solenoidali.
Cenni di analisi diadica e poliadica.
Proprietà fondamentali dei campi elettromagnetici nel dominio del tempo e della frequenza:
Equazioni di Maxwell nel dominio del tempo.
Relazioni costitutive del mezzo nel dominio del tempo.
Condizioni al contorno nel dominio del tempo.
Teorema di Poynting nel dominio del tempo.
Teorema di unicità nel dominio del tempo.
Richiami su notazioni e calcolo complesso.
Metodo delle grandezze complesse o dei fasori.
Cenni sulla trasformata di Fourier e sulla sua utilizzazione.
Vettori complessi e relative caratteristiche di polarizzazione dei campi elettromagnetici.
Equazioni di Maxwell e relazioni costitutive del mezzo nel dominio della frequenza.
Caratteristiche dispersive e dielettrico dispersivo non polare.
Condizioni al contorno nel dominio della frequenza.
Teorema di Poynting nel dominio della frequenza.
Teorema di unicità nel dominio della frequenza.
Onde piane:
Equazione di Helmholtz.
Funzioni d'onda.
Tipi di onde elettromagnetiche; onde piane e loro ruolo in elettromagnetismo.
Onde piane nello spazio libero.
Caratteristiche di propagazione delle onde piane.
Polarizzazione delle onde piane. Onde piane uniformi in un mezzo non dispersivo e non dissipativo.
Onde piane non uniformi in un mezzo non dispersivo e non dissipativo. Onde piane uniformi in un mezzo
non dispersivo e dissipativo.
Costanti secondarie del mezzo.
Spettro di onde piane.
Velocità di gruppo.
SECONDA PARTE
Linee di trasmissione:
Equazioni delle linee di trasmissione o dei telegrafisti
Soluzione delle equazioni delle linee di trasmissione
Impedenza, ammettenza e coefficienti di riflessione
Linee di trasmissione e onde TEM, TE e TM
Rapporto d'onda stazionaria
Diagramma di Smith e adattamento mediante stub
Riflessione e rifrazione di onde piane:
Incidenza normale
Incidenza obliqua
Campo elettromagnetico prodotto da assegnate correnti impresse:
Potenziali elettrodinamici
Problema deterministico
Funzioni di Green
Campo elettromagnetico prodotto da una distribuzione di correnti impresse nello spazio libero: formulazione del problema
La funzione di Green per lo spazio libero
Campo elettromagnetico prodotto da una distribuzione di correnti impresse nello spazio libero: soluzione generale e sue approssimazioni in campo lontano
Dipolo corto
Cenni sui parametri caratteristici delle antenne
Guide d'onda:
Strutture a simmetria cilindrica
Linee di trasmissione associate alle onde TM, TE e TEM
Guide d'onda cilindriche metalliche
Problemi di autovalori
Propagazione dei modi delle guide d'onda cilindriche metalliche
Guide d'onda rettangolari
Cenni sulle guide d'onda circolari e sul cavo coassiale
• G. Gerosa, P. Lampariello - Lezioni di Campi elettromagnetici - Ed. Ingegneria 2000, Roma, 2006, seconda edizione.
• Dispense didattiche integrative (a cura del docente)
• Esercizi svolti di Campi elettromagnetici (a cura del docente)
Testo alternativo in lingua inglese:
• F. Frezza - A Primer on Electromagnetic Fields - Ed Springer International Publishing Switzerland, 2015, (1° ed).
Programma
PRIMA PARTERichiami di analisi vettoriale:
Vettori.
Campi scalari e campi vettoriali.
Operatori differenziali.
Funzione di Dirac.
Campi irrotazionali e solenoidali.
Cenni di analisi diadica e poliadica.
Proprietà fondamentali dei campi elettromagnetici nel dominio del tempo e della frequenza:
Equazioni di Maxwell nel dominio del tempo.
Relazioni costitutive del mezzo nel dominio del tempo.
Condizioni al contorno nel dominio del tempo.
Teorema di Poynting nel dominio del tempo.
Teorema di unicità nel dominio del tempo.
Richiami su notazioni e calcolo complesso.
Metodo delle grandezze complesse o dei fasori.
Cenni sulla trasformata di Fourier e sulla sua utilizzazione.
Vettori complessi e relative caratteristiche di polarizzazione dei campi elettromagnetici.
Equazioni di Maxwell e relazioni costitutive del mezzo nel dominio della frequenza.
Caratteristiche dispersive e dielettrico dispersivo non polare.
Condizioni al contorno nel dominio della frequenza.
Teorema di Poynting nel dominio della frequenza.
Teorema di unicità nel dominio della frequenza.
Onde piane:
Equazione di Helmholtz.
Funzioni d'onda.
Tipi di onde elettromagnetiche; onde piane e loro ruolo in elettromagnetismo.
Onde piane nello spazio libero.
Caratteristiche di propagazione delle onde piane.
Polarizzazione delle onde piane. Onde piane uniformi in un mezzo non dispersivo e non dissipativo.
Onde piane non uniformi in un mezzo non dispersivo e non dissipativo. Onde piane uniformi in un mezzo
non dispersivo e dissipativo.
Costanti secondarie del mezzo.
Spettro di onde piane.
Velocità di gruppo.
SECONDA PARTE
Linee di trasmissione:
Equazioni delle linee di trasmissione o dei telegrafisti
Soluzione delle equazioni delle linee di trasmissione
Impedenza, ammettenza e coefficienti di riflessione
Linee di trasmissione e onde TEM, TE e TM
Rapporto d'onda stazionaria
Diagramma di Smith e adattamento mediante stub
Riflessione e rifrazione di onde piane:
Incidenza normale
Incidenza obliqua
Campo elettromagnetico prodotto da assegnate correnti impresse:
Potenziali elettrodinamici
Problema deterministico
Funzioni di Green
Campo elettromagnetico prodotto da una distribuzione di correnti impresse nello spazio libero: formulazione del problema
La funzione di Green per lo spazio libero
Campo elettromagnetico prodotto da una distribuzione di correnti impresse nello spazio libero: soluzione generale e sue approssimazioni in campo lontano
Dipolo corto
Cenni sui parametri caratteristici delle antenne
Guide d'onda:
Strutture a simmetria cilindrica
Linee di trasmissione associate alle onde TM, TE e TEM
Guide d'onda cilindriche metalliche
Problemi di autovalori
Propagazione dei modi delle guide d'onda cilindriche metalliche
Guide d'onda rettangolari
Cenni sulle guide d'onda circolari e sul cavo coassiale
Testi Adottati
Testi di riferimento:• G. Gerosa, P. Lampariello - Lezioni di Campi elettromagnetici - Ed. Ingegneria 2000, Roma, 2006, seconda edizione.
• Dispense didattiche integrative (a cura del docente)
• Esercizi svolti di Campi elettromagnetici (a cura del docente)
Testo alternativo in lingua inglese:
• F. Frezza - A Primer on Electromagnetic Fields - Ed Springer International Publishing Switzerland, 2015, (1° ed).
Bibliografia Di Riferimento
Testi di consultazione C. A. Balanis - Advanced engineering electromagnetics - John Wiley & Sons, New York, 1989. G. Barzilai - Fondamenti di Elettromagnetismo - Siderea, Roma, 1983. G. Conciauro - Introduzione alle onde elettromagnetiche - McGraw-Hill Libri Italia, Milano, 1993. G. C. Corazza - Campi elettromagnetici - Zanichelli, Bologna, 1994. G. Franceschetti - Campi elettromagnetici - Editore Boringhieri, Torino, 1983. D. S. Jones - Acoustic and Electromagnetic Waves - Clarendon Press, Oxford, 1986. S. Ramo, J. R. Whinnery, T. Van Duzer - Campi e onde nell'elettronica per le telecomunicazioni - Franco Angeli Editore, Milano, 1982. C. G. Someda - Onde elettromagnetiche - UTET, Torino, 1986. G. Toraldo di Francia, P. Buscaglioni - Onde elettromagnetiche - Zanichelli, Bologna, 1988. J. Van Bladel - Electromagnetic Fields - Hemisphere Publ. Corp., Washington, 1985.Modalità Frequenza
Frequenza non obbligatoriaModalità Valutazione
Due domande orali (max 15 punti ciascuna) rispettivamente sulla prima e seconda parte del programma. È prevista una "prove in itinere" di esonero sulla prima parte del programma.