logo-polimi
Loading...
Risorse bibliografiche
Risorsa bibliografica obbligatoria
Risorsa bibliografica facoltativa
Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2016/2017
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 084040 - FONDAMENTI DI ELETTROMAGNETISMO (PER INGEGNERIA BIOMEDICA)
Docente Valentini Gianluca
Cfu 10.00 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 (363) INGEGNERIA BIOMEDICA*EP084040 - FONDAMENTI DI ELETTROMAGNETISMO (PER INGEGNERIA BIOMEDICA)

Programma dettagliato e risultati di apprendimento attesi

Obiettivi

Lo scopo principale del corso è introdurre lo studente allo studio ell'elettromagnesismo e dei fenomeni elettromagnetici, dando particolare enfasi agli aspetti formativi del concetto di campo. Sono inoltre trattati alcuni aspetti fondamentali di  ottica con l'introduzione allo studio dei fenomeni ondulatori.

Programma del corso

La legge di Coulomb ed il campo elettrostatico. Il potenziale elettrostatico. Il teorema di gauss in forma integrale e locale. I conduttori e lo schermo elettrostatico. L’energia del campo elettrostatico. I materiali dielettrici. La corrente elettrica nei conduttori e la legge di Ohm. Il campo magnetico statico, le leggi di Laplace ed il teorema di Ampère. Il magnetismo nei mezzi materiali. L’induzione elettromagnetica e legge di Faraday. I coefficienti di auto e mutua induzione. L'energia del campo magnetico statico. La corrente di spostamento e la legge di Maxwell-Faraday. Le equazioni di Maxwell. Le onde elettromagnetiche e loro proprietà. Il teorema di Poynting. I potenziali elettrodinamici e l’invarianza di gauge. La dispersione e l'assorbimento della luce. L'interferenza e la diffrazione. Elementi di ottica geometrica.

Program of the course

The Coulomb’s law and the electrostatic field. The electrostatic potential. The Gauss’s law. Properties of electrical conductors and the electrostatic screen. Energy of the electrostatic field. Dielectric materials. P and D vectors. Electric current and Ohm’s law. The magnetic field and its properties. Laplace’s and Ampère’s laws. Magnetic materials. Faraday’s law for the electromagnetic induction. Self and mutual inductance. Energy of the magnetic field. Displacement current and Maxwell-Faraday’s law. Maxwell’s equations. Electromagnetic waves. The energy balance and the Poynting’s law. The electrodynamic potentials and the gauge invariance. Optical phenomena: dispersion, absorption, diffraction and interference. Elements of geometrical optics.

Programma dettagliato delle lezioni e delle esercitazioni

1. - ASPETTI FENOMENOLOGICI E BASI STORICHE DELL'ELETTROMAGNETISMO
1.1. Evidenze sperimentali dei fenomeni elettrici
1.2. Proprietà della carica elettrica
2. - LEGGE DI COULOMB E CAMPO ELETTROSTATICO
2.1. La legge di Coulomb
2.2. Definizione di campo elettrico
2.3. Il principio di sovrapposizione
2.4. Il campo elettrico generato da distribuzioni di carica discrete e continue
3. - IL POTENZIALE ELETTROSTATICO
3.1. Il Lavoro della forza elettrica
3.2. L'energia potenziale della forza elettrostatica
3.3. Il potenziale elettrostatico
3.4. Il rotore del campo elettrostatico
4. - IL TEOREMA DI GAUSS
4.1. Il flusso del campo elettrico
4.2. La divergenza del campo elettrico
4.3. Il teorema di Gauss in forma integrale ed in forma differenziale
5. - I CONDUTTORI
5.1. Proprietà dei conduttori
5.2. Lo schermo elettrostatico
5.3. La capacità di un conduttore isolato
5.3. Il condensatore
6. - ENERGIA DEL CAMPO ELETTROSTATICO
6.1. Energia di una distribuzione discreta e continua di cariche
6.2. Energia elettrostatica in un condensatore
6.3. Legame tra la densità di energia elettrostatica e campo elettrico
7. - I MATERIALI DIELETTRICI
7.1. Aspetti fenomenologici della polarizzazione
7.2. I vettori Polarizzazione (P) ed il vettore Spostamento dielettrico (D)
7.3. Cenni sugli aspetti microscopici della polarizzazione
8. - LA CORRENTE ELETTRICA NEI CONDUTTORI
8.1. La legge di Ohm
8.2. I generatori di forza elettromotrice e la legge di Ohm generalizzata
9. - Il CAMPO MAGNETICO STATICO
9.1. Fenomenologia del campo magnetico
9.2. La forza di Lorentz e la definizione operativa del campo di Induzione magnetica (B)
9.3. Le proprietà del campo magnetico statico (divergenza e rotore)
9.4. La legge di Ampère per la circuitazione del campo magnetico
9.5. Forze tra circuiti percorsi da correnti
9.6  Le leggi di Laplace
9.7. Spire e dipoli magnetici
9.8. Il principio di equivalenza di Ampère
10. - IL MAGNETISMO NEI MEZZI MATERIALI
10.1. Fenomenologia dei materiali magnetici
10.2. I vettori Magnetizzazione (M) ed Intensità di campo magnetico (H)
11. - L'INDUZIONE ELETTROMAGNETICA
11.1. La legge di Faraday per l'induzione elettromagnetica
11.2. I casi del "flusso tagliato" e della "variazione del flusso concatenato"
11.3. Considerazioni energetiche
11.4. Legge dell'induzione in forma locale
11.5. L'autoinduzione e la mutua induzione
11.6. L'energia del campo magnetico
11.7. La corrente di spostamento
11.8. Le equazioni di Maxwell nel vuoto
11.9  I potenziali elttrodinamici e l'invarianza di calibratura
12. - LE ONDE ELETTROMAGNETICHE
12.1  L'equazione di d'Alambert e l'integrale generale
12.2  Le onde piane polarizzate linearmente
12.3  Le proprietà delle onde
12.4  Considerazioni energetiche ed il vettore di Poynting
13. - LA FISICA DEI FENOMENI ONDULATORI 
13.1  Dispersione ed assorbimento della radiazione elettromagnetica
13.2  L'interferenza e la diffrazione
13.3  Elementi di ottica geometrica


Note Sulla Modalità di valutazione

Modalità di svolgimento delle prove di verifica

É prevista una prova d'esame sulla prima parte del programma da effettuarsi durante l'interruzione del corso ad una seconda prova d'esame alla fine del corso sulla seconda parte del programma.Gli appelli successivi verteranno sull'intero programma del corso.
Le attività di laboratorio sono obbligatorie e concorrono alla valutazione finale. La valutazione dei laboratori avverrà tramite domande a risposta multipla proposte al termine dell'esercitazione sperimentale.


Bibliografia

Software utilizzato
Nessun software richiesto

Mix Forme Didattiche
Tipo Forma Didattica Ore didattiche
lezione
57.0
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
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
Disponibilità di supporto didattico in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.9 / 1.6.9
Area Servizi ICT
22/10/2021