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 la biomedica.
Curriculum
scheda docente materiale didattico
Richiami: campi scalari e vettoriali. Operatore nabla. Teorema del gradiente, della divergenza e del rotore. Teorema di Stokes. Campi solenoidali e irrotazionali. Grandezze elettromagnetiche fondamentali. Equazioni integrali: teorema di Ampère-Maxwell, teorema di Faraday Neuman, equazione di continuità. Equazioni di Maxwell nel dominio del tempo. Principio di dualità. Relazioni costitutive del mezzo nel dominio del tempo. Condizioni al contorno 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. Equazioni di Maxwell nel dominio della frequenza. Relazioni costitutive del mezzo nel dominio della frequenza. Costante dielettrica complessa. Mezzo dielettrico dispersivo non polare: modello di Lorentz. Teorema di Poynting nel dominio del tempo. Teorema di Poynting nel dominio della frequenza. Teorema di unicità nel dominio del tempo.
Onde piane
Derivazione delle equazioni di Helmholtz non omogenee. Equazioni di Helmholtz omogenee. 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; relazione tra campo elettrico, campo magnetico e direzione di propgazione. Onde piane non uniformi in un mezzo non dispersivo e non dissipativo. Onde piane uniformi in un mezzo non dispersivo e dissipativo. Onde piane nel dominio della frequenza e nel dominio del tempo. Costante di fase, costante di attenuazione, profondità di penetrazione e impedenza caratteristica in mezzo non dissipativo e in un mezzo dissipativo.
Riflessione rifrazione di onde piane.
Incidenza normale: onde riflessa e trasmessa; coefficienti di riflessione e rifrazione. Incidenza obliqua: polarizzazione orizzontale e verticale. Legge di Snell per la riflessione e rifrazione. Angolo limite di riflessione totale.
Campo elettromagnetico prodotto da assegnate correnti impresse
Potenziali elettrodinamici. 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 tramite i potenziali elettrodinamici e la funzione di Green. Regione di campo lontano (Fraunhofer): approssimazione della funzione di Green e campo elettromagnetico irradiato. Dipolo corto: campo elettromagnetico irradiato nella regione di campo lontano (Fraunhofer)
Linee di trasmissione.
Linee di trasmissione: costanti primarie e secondarie. Equazioni delle linee di trasmissione e loro soluzione. Impedenza, ammettenza e coefficienti di riflessione. Linee chiuse su carichi.
Guide d’onda.
Propagazione in strutture a simmetria cilindrica. Linee di trasmissione associate alle onde TM, TE e TEM per il problema longitudinale. Equazione agli autovalori per il problema trasverso. Problemi agli autovalori. Frequenze di cut-off e modo fondamentale. Condizioni al contorno in guide d’onda cilindriche metalliche. Guida rettangolare: modi TM e TE, autovalori.
Altri testi consigliati:
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.
Programma
Proprietà fondamentali dei campi elettromagneticiRichiami: campi scalari e vettoriali. Operatore nabla. Teorema del gradiente, della divergenza e del rotore. Teorema di Stokes. Campi solenoidali e irrotazionali. Grandezze elettromagnetiche fondamentali. Equazioni integrali: teorema di Ampère-Maxwell, teorema di Faraday Neuman, equazione di continuità. Equazioni di Maxwell nel dominio del tempo. Principio di dualità. Relazioni costitutive del mezzo nel dominio del tempo. Condizioni al contorno 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. Equazioni di Maxwell nel dominio della frequenza. Relazioni costitutive del mezzo nel dominio della frequenza. Costante dielettrica complessa. Mezzo dielettrico dispersivo non polare: modello di Lorentz. Teorema di Poynting nel dominio del tempo. Teorema di Poynting nel dominio della frequenza. Teorema di unicità nel dominio del tempo.
Onde piane
Derivazione delle equazioni di Helmholtz non omogenee. Equazioni di Helmholtz omogenee. 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; relazione tra campo elettrico, campo magnetico e direzione di propgazione. Onde piane non uniformi in un mezzo non dispersivo e non dissipativo. Onde piane uniformi in un mezzo non dispersivo e dissipativo. Onde piane nel dominio della frequenza e nel dominio del tempo. Costante di fase, costante di attenuazione, profondità di penetrazione e impedenza caratteristica in mezzo non dissipativo e in un mezzo dissipativo.
Riflessione rifrazione di onde piane.
Incidenza normale: onde riflessa e trasmessa; coefficienti di riflessione e rifrazione. Incidenza obliqua: polarizzazione orizzontale e verticale. Legge di Snell per la riflessione e rifrazione. Angolo limite di riflessione totale.
Campo elettromagnetico prodotto da assegnate correnti impresse
Potenziali elettrodinamici. 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 tramite i potenziali elettrodinamici e la funzione di Green. Regione di campo lontano (Fraunhofer): approssimazione della funzione di Green e campo elettromagnetico irradiato. Dipolo corto: campo elettromagnetico irradiato nella regione di campo lontano (Fraunhofer)
Linee di trasmissione.
Linee di trasmissione: costanti primarie e secondarie. Equazioni delle linee di trasmissione e loro soluzione. Impedenza, ammettenza e coefficienti di riflessione. Linee chiuse su carichi.
Guide d’onda.
Propagazione in strutture a simmetria cilindrica. Linee di trasmissione associate alle onde TM, TE e TEM per il problema longitudinale. Equazione agli autovalori per il problema trasverso. Problemi agli autovalori. Frequenze di cut-off e modo fondamentale. Condizioni al contorno in guide d’onda cilindriche metalliche. Guida rettangolare: modi TM e TE, autovalori.
Testi Adottati
G. Gerosa, P. Lampariello - Lezioni di Campi elettromagnetici - Ed. Ingegneria 2000, Roma, 2006, seconda edizione.Altri testi consigliati:
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.
Modalità Frequenza
Non obbligatoria.Modalità Valutazione
Prova orale con due domande. scheda docente materiale didattico
Richiami: campi scalari e vettoriali. Operatore nabla. Teorema del gradiente, della divergenza e del rotore. Teorema di Stokes. Campi solenoidali e irrotazionali. Grandezze elettromagnetiche fondamentali. Equazioni integrali: teorema di Ampère-Maxwell, teorema di Faraday Neuman, equazione di continuità. Equazioni di Maxwell nel dominio del tempo. Principio di dualità. Relazioni costitutive del mezzo nel dominio del tempo. Condizioni al contorno 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. Equazioni di Maxwell nel dominio della frequenza. Relazioni costitutive del mezzo nel dominio della frequenza. Costante dielettrica complessa. Mezzo dielettrico dispersivo non polare: modello di Lorentz. Teorema di Poynting nel dominio del tempo. Teorema di Poynting nel dominio della frequenza. Teorema di unicità nel dominio del tempo.
Onde piane
Derivazione delle equazioni di Helmholtz non omogenee. Equazioni di Helmholtz omogenee. 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; relazione tra campo elettrico, campo magnetico e direzione di propgazione. Onde piane non uniformi in un mezzo non dispersivo e non dissipativo. Onde piane uniformi in un mezzo non dispersivo e dissipativo. Onde piane nel dominio della frequenza e nel dominio del tempo. Costante di fase, costante di attenuazione, profondità di penetrazione e impedenza caratteristica in mezzo non dissipativo e in un mezzo dissipativo.
Riflessione rifrazione di onde piane.
Incidenza normale: onde riflessa e trasmessa; coefficienti di riflessione e rifrazione. Incidenza obliqua: polarizzazione orizzontale e verticale. Legge di Snell per la riflessione e rifrazione. Angolo limite di riflessione totale.
Campo elettromagnetico prodotto da assegnate correnti impresse
Potenziali elettrodinamici. 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 tramite i potenziali elettrodinamici e la funzione di Green. Regione di campo lontano (Fraunhofer): approssimazione della funzione di Green e campo elettromagnetico irradiato. Dipolo corto: campo elettromagnetico irradiato nella regione di campo lontano (Fraunhofer)
Linee di trasmissione.
Linee di trasmissione: costanti primarie e secondarie. Equazioni delle linee di trasmissione e loro soluzione. Impedenza, ammettenza e coefficienti di riflessione. Linee chiuse su carichi.
Guide d’onda.
Propagazione in strutture a simmetria cilindrica. Linee di trasmissione associate alle onde TM, TE e TEM per il problema longitudinale. Equazione agli autovalori per il problema trasverso. Problemi agli autovalori. Frequenze di cut-off e modo fondamentale. Condizioni al contorno in guide d’onda cilindriche metalliche. Guida rettangolare: modi TM e TE, autovalori.
Altri testi consigliati:
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.
Programma
Proprietà fondamentali dei campi elettromagneticiRichiami: campi scalari e vettoriali. Operatore nabla. Teorema del gradiente, della divergenza e del rotore. Teorema di Stokes. Campi solenoidali e irrotazionali. Grandezze elettromagnetiche fondamentali. Equazioni integrali: teorema di Ampère-Maxwell, teorema di Faraday Neuman, equazione di continuità. Equazioni di Maxwell nel dominio del tempo. Principio di dualità. Relazioni costitutive del mezzo nel dominio del tempo. Condizioni al contorno 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. Equazioni di Maxwell nel dominio della frequenza. Relazioni costitutive del mezzo nel dominio della frequenza. Costante dielettrica complessa. Mezzo dielettrico dispersivo non polare: modello di Lorentz. Teorema di Poynting nel dominio del tempo. Teorema di Poynting nel dominio della frequenza. Teorema di unicità nel dominio del tempo.
Onde piane
Derivazione delle equazioni di Helmholtz non omogenee. Equazioni di Helmholtz omogenee. 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; relazione tra campo elettrico, campo magnetico e direzione di propgazione. Onde piane non uniformi in un mezzo non dispersivo e non dissipativo. Onde piane uniformi in un mezzo non dispersivo e dissipativo. Onde piane nel dominio della frequenza e nel dominio del tempo. Costante di fase, costante di attenuazione, profondità di penetrazione e impedenza caratteristica in mezzo non dissipativo e in un mezzo dissipativo.
Riflessione rifrazione di onde piane.
Incidenza normale: onde riflessa e trasmessa; coefficienti di riflessione e rifrazione. Incidenza obliqua: polarizzazione orizzontale e verticale. Legge di Snell per la riflessione e rifrazione. Angolo limite di riflessione totale.
Campo elettromagnetico prodotto da assegnate correnti impresse
Potenziali elettrodinamici. 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 tramite i potenziali elettrodinamici e la funzione di Green. Regione di campo lontano (Fraunhofer): approssimazione della funzione di Green e campo elettromagnetico irradiato. Dipolo corto: campo elettromagnetico irradiato nella regione di campo lontano (Fraunhofer)
Linee di trasmissione.
Linee di trasmissione: costanti primarie e secondarie. Equazioni delle linee di trasmissione e loro soluzione. Impedenza, ammettenza e coefficienti di riflessione. Linee chiuse su carichi.
Guide d’onda.
Propagazione in strutture a simmetria cilindrica. Linee di trasmissione associate alle onde TM, TE e TEM per il problema longitudinale. Equazione agli autovalori per il problema trasverso. Problemi agli autovalori. Frequenze di cut-off e modo fondamentale. Condizioni al contorno in guide d’onda cilindriche metalliche. Guida rettangolare: modi TM e TE, autovalori.
Testi Adottati
G. Gerosa, P. Lampariello - Lezioni di Campi elettromagnetici - Ed. Ingegneria 2000, Roma, 2006, seconda edizione.Altri testi consigliati:
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.
Modalità Frequenza
Non obbligatoria.Modalità Valutazione
Prova orale con due domande.