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Risorsa bibliografica facoltativa
Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 093506 - ELETTROMAGNETISMO E CAMPI
Docente Riva Carlo Giuseppe
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 (356) INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI*AZZZZ093506 - ELETTROMAGNETISMO E CAMPI
088681 - CAMPI ELETTROMAGNETICI
088680 - CAMPI ELETTROMAGNETICI
088682 - PROVA FINALE (CAMPI ELETTROMAGNETICI)
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (358) INGEGNERIA INFORMATICAI1TAZZZZ093506 - ELETTROMAGNETISMO E CAMPI
IT1AZZZZ093506 - ELETTROMAGNETISMO E CAMPI
Ing Ind - Inf (Mag.)(ord. 270) - MI (474) TELECOMMUNICATION ENGINEERING - INGEGNERIA DELLE TELECOMUNICAZIONI*AZZZZ093506 - ELETTROMAGNETISMO E CAMPI

Obiettivi dell'insegnamento

Presentare i concetti fondamentali del comportamento dei campi elettromagnetici alla base del funzionamento delle principali applicazioni ICT. Descrivere le leggi fisiche che regolano i campi elettromagnetici in regime tempo invariante (statica) e mostrare possibili applicazioni. Introdurre e commentare le equazioni di Maxwell che descrivono le interazione di tipo elettromagnetico in regime tempo variante su scala non microscopica. Applicare le leggi teoriche allo studio della trasmissione delle onde elettromagnetiche in spazio libero e in forma guidata, con particolare attenzione alle applicazioni più importanti nell'ambito ICT. L’insegnamento, che non adotta modalità di didattica innovativa, introduce ad un buon livello di formalismo matematico che facilita uno studio completo dei campi elettromagnetici e delle loro applicazioni.


Risultati di apprendimento attesi

Descrittori di Dublino

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e comprensione

  • Conoscere gli strumenti matematico/fisici di base per lo studio dei campi elettromagnetici
  • Comprendere le leggi che regolano il comportamento dei campi elettromagnetici in regime statico, tempo variante e sinusoidale stazionario

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

  • Applicare le leggi teoriche per lo studio della propagazione delle onde piane in spazio libero e in presenza di mezzi omogenei e disomogenei a tratti
  • Applicare le leggi teoriche per lo studio della propagazione delle onde guidate con particolare riferimento alle linee di trasmissione

Abilità comunicative

  • Essere in grado di elaborare collegamenti fra i vari argomenti del corso e di ordinarli in senso logico per risolvere problemi concreti

Capacità di apprendimento

  • Avere acquisito padronanza delle leggi fondamentali dell’elettromagnetismo e saperli applicare a casi concreti
  • Essere in grado di utilizzare gli strumenti e i concetti appresi per studiare problemi più complessi

 


Argomenti trattati

Lezioni

Elettrostatica e magnetostatica: Campi scalari e vettoriali e operatori che li descrivono. Il campo elettrico, le sue sorgenti e le leggi che ne descrivono il comportamento (leggi di Coulomb e di Gauss). Potenziale, energia e capacità elettrostatica.  Il campo magnetico, le sue sorgenti, e le leggi che ne descrivono il comportamento. Energia magnetostatica. Induttanza e resistenza elettrica. Effetto Joule. Comportamento elettrico e magnetico dei materiali.

Campi elettromagnetici in regime tempo variante: Il campo elettromagnetico in regime tempo variante e leggi che ne descrivono il comportamento: le equazioni di Maxwell. Comportamento elettromagnetico dei materiali. Anisotropia e dispersione. Teorema di unicità della soluzione del problema elettromagnetico e teorema di Poynting. I campi elettromagnetici in regime sinusoidale stazionario.

Introduzione alle onde piane: L’onda piana: proprietà fondamentali. La propagazione delle onde piane in mezzi con e senza perdite. L’effetto pelle nei conduttori elettrici. Riflessione e trasmissione delle onde nei mezzi stratificati.

Linee di trasmissione ideali: La propagazione delle onde nelle linee di trasmissione TEM e quasi TEM. Onde di tensione e corrente e equazioni delle linee di trasmissione. Velocità di propagazione, impedenza caratteristica e coefficiente di riflessione. Rapporto d’onda stazionaria. Impedenza di ingresso. Richiami del diagramma di Smith. Trasferimento di potenza nelle linee di trasmissione e principali reti di adattamento (trasformatore in quarto d’onda, adattatore stub semplice).

Linee di trasmissione con perdite: Equivalente circuitale di un tratto di linea con perdite e significato fisico dei parametri che la caratterizzano. La propagazione nelle linee con piccole perdite. Bilancio di potenza nelle linee con perdite. Esempi di linee di trasmissioni: cavi di rete.

Esercitazioni

Esempi di calcolo del campo elettrostatico e magnetostatico in presenza di sorgenti elementari. Metodo delle cariche immagine. Esempi di calcolo del campo elettromagnetico in regime tempo variante.

Soluzione di semplici problemi di propagazione delle onde piane in spazio libero e in presenza di più materiali differenti.

Calcolo dei principali parametri che caratterizzano le linea di trasmissione. Calcolo dell’impedenza lungo una linea di trasmissione. Dimensionamento di reti adattanti. Calcolo del bilancio di potenza nelle linee di trasmissione senza e con perdite. 


Prerequisiti

Geometria analitica, trigonometria, operazioni con i vettori e i numeri complessi.


Modalità di valutazione

L’esame prevede una verifica scritta e una prova orale su tutti gli argomenti dell’insegnamento.

 

Modalità di verifica

Descrizione

 

Risultato di apprendimento perseguito

Prova scritta

  • risoluzione di problemi numerici di elettrostatica, magnetostatica e sulla propagazione delle onde piane
  • esercizi di tipo progettuale sul dimensionamento delle linee di trasmissione e delle reti adattanti

1, 2

 

1,2,5

 

Prova orale

  • domande di carattere teorico su tutti i principali argomenti del corso
  • domande volte a evidenziare la capacità dello studente di collegare e applicare a casi concreti i vari argomenti del corso

1, 4, 5

 

1, 2, 4, 5

 


Bibliografia
Risorsa bibliografica facoltativaCarlo Riva e Gian Guido Gentili, Appunti di Campi Elettronagnetici (Sesta edizione), Editore: Maggioli Editore, Anno edizione: 2013, ISBN: 9788838762369
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

Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
60:00
90:00
Esercitazione
40:00
60:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 100:00 150:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di materiale didattico/slides in lingua inglese
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. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
27/09/2020