Politecnico di Milano
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Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2013/2014
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 088681 - CAMPI ELETTROMAGNETICI
Docente Riva Carlo Giuseppe
Cfu 7.00 Tipo insegnamento Monodisciplinare


Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (356) INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI* AZZZZ088681 - CAMPI ELETTROMAGNETICI
088680 - CAMPI ELETTROMAGNETICI

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Obiettivi

 

Il corso di campi elettromagnetici è un corso di base sull’elettromagnetismo. Si parte dai concetti fondamentali di elettrostatica e magnetostatica (campi elettrici e magnetici indipendenti dal tempo), per giungere alle equazioni di Maxwell, presentate in forma integrale e differenziale. Si applicano quindi tali equazioni allo studio delle onde piane. Lo studente è così introdotto al problema della propagazione delle onde elettromagnetiche irradiate.

 


 Programma delle lezioni e delle esercitazioni

  • Lezioni
  1. I campi elettromagnetici, elettrostatica e magnetostatica
    Campi scalari e vettoriali. Operatori differenziali vettoriali. Teorema della divergenza, di Stokes e di Helmholtz. Legge di Coulomb. Campo elettrico, densità di flusso elettrico e legge di Gauss. Il potenziale elettrostatico. Energia elettrostatica. Capacità elettrica. Concetto di corrente elettrica. Campo magnetico, densità di flusso magnetico e relativa legge di Gauss. Energia magnetostatica. Induttanza. Resistenza elettrica. Legge di Joule. Relazioni costitutive: aspetti molecolari. Cenni a mezzi lineari/non lineari, omogenei/disomogenei, isotropi/anisotropi, non dispersivi/dispersivi. Condizioni al contorno dei campi statici elettrico e magnetico all’interfaccia fra 2 mezzi.
     
  2. Equazioni di Maxwell
    Definizione di regime tempo variante. Legge di Faraday. Flusso dei vettori densità di flusso elettrico e magnetico. Legge di Ampere-Maxwell. Legge di conservazione della carica in forma integrale e differenziale. Relazione costitutive dei mezzi. Anisotropia e dispersione. Condizioni al contorno.Enunciazione dei teoremi di unicità e di Poynting.Regime stazionario sinusoidale: fasori e vettori fasori. Equazioni di Maxwell in regime stazionario sinusoidale.
     
  3. Introduzione alle onde piane
    Funzioni d’onda. L’onda piana: proprietà fondamentali. Onde in mezzi senza perdite. Onde in mezzi con perdite. Onde in buoni dielettrici e buoni conduttori. L’effetto pelle. Riflessione delle onde con incidenza normale e in mezzi senza perdite. Mezzi stratificati e i fenomeni di interferenza. Strati in lambda/4 e in lambda/2. Incidenza normale sui multistrati.

  4. Linee di trasmissione in regime tempo variante e in regime sinusoidale
    Linee di trasmissione: distribuzioni dei campi e.m. in una generica sezione. Linee TEM e Quasi TEM. Tensioni e correnti nelle linee di trasmissione. Equazioni delle linee di trasmissione. Onde di tensione e corrente. Transitorio su una linea di trasmissione. Velocità di propagazione, impedenza caratteristica e coefficiente di riflessione. Rapporto d’onda stazionaria. Impedenza. Richiami del diagramma di Smith. Studio dell’inviluppo della tensione e della corrente lungo una linea di trasmissione.

  5. Trasferimento di potenza ad un carico
    Principali reti di adattamento (trasformatore in quarto d’onda, adattatore stub semplice in serie e parallelo). Bilancio di potenze in una linea di trasmissione.

  6. Linee con perdite
    Equivalente circuitale di un tratto di linea con perdite. Significato fisico dei parametri. Resistenza e conduttanza per unità di lunghezza. Linee con piccole perdite. Impedenza caratteristica e costante di propagazione in una linea con piccole perdite. Bilancio di potenza nelle linee con perdite.

     
  • Esercitazioni
  1. Potenziale distribuzione carica puntiforme e filiforme. Metodo delle cariche immagine (calcolo del campo elettrostatico di una carica puntiforme e filiforme di fronte a piano conduttore; carica filiforme di fronte o dentro a cilindro conduttore; immagini tra due dielettrici). Esempi di calcolo di campo magnetostatico generato da semplici distribuzioni di corrente. Esempi di calcolo di campi elettromagnetici in regime tempo variante.
     
  2. Calcolo di semplici problemi di propagazione relativi alla onde piane. Riflessione da un semispazio e da multistrati.
     
  3. Calcolo dei parametri per unità di lunghezza in una linea di trasmissione. Esercizi sul calcolo di L, C, R e G per vari esempi di linee di trasmissione.

  4. Calcolo impedenze lungo le linee di trasmissione, calcolo di parametri relativi allo stato stazionario. Esercizi con trasformatore in quarto d’onda, adattatore stub semplice in serie e parallelo.
     
  5. Bilancio di potenza (trasferimento di potenza a un carico, potenza dissipata su una linea di trasmissione) nelle linee di trasmissione senza e con perdite. 
     

 Attività di laboratorio 

 

 Non prevista.


  Prerequisiti

  Geometria analitica, trigonometria, operazioni con i numeri complessi, calcolo vettoriale, calcolo differenziale e integrale, analisi dimensionale 

 


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaCarlo Riva e Gian Guido Gentili, Appunti di Campi Elettronagnetici, Editore: Maggioli Editore, Anno edizione: 2008, ISBN: 978-88-387-4195-6
Risorsa bibliografica facoltativaFawwaz T. Ulaby, Fondamenti di campi elettromagnetici, Editore: Mc-Graw-Hill, Anno edizione: 2006, ISBN: 9788838662652
Risorsa bibliografica facoltativaB. Guru e H. Hiziroglu, Electromagnetic field theory fundamentals, Editore: Cambridge University Press, Anno edizione: 2004, ISBN: 0521830168
Risorsa bibliografica facoltativaUmran S. Inan, Aziz S. Inan, Electromagnetic Waves, Editore: Prentice Hall, Anno edizione: 2000, ISBN: 0201361795
Risorsa bibliografica facoltativaClayton R. Paul,S.A. Nasar,Keith W. Whites, Introduction to Electromagnetic Fields, Editore: McGraw-Hill International Editions, Anno edizione: 1998, ISBN: 0071154787
Risorsa bibliografica facoltativaM. D'Amico e G.G. Gentili, Esercizi di Campi Elettromagnetici, Editore: CUSL, Anno edizione: 1996, ISBN: 8881320312

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
60.0
esercitazione
40.0
laboratorio informatico
0.0
laboratorio sperimentale
0.0
progetto
0.0
laboratorio di progetto
0.0

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
DisponibilitÓ di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
PossibilitÓ di sostenere l'esame in lingua inglese
DisponibilitÓ di supporto didattico in lingua inglese

Note Sulla ModalitÓ di valutazione

Per ogni appello è previst una prova scritta seguita da una prova orale.

25/09/2017 Area Servizi ICT v. 1.2.3 / 1.2.3