Campi elettromagnetici

PRIMA PARTE

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

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
Potenziali ritardati
Dipolo corto

Riflessione e rifrazione di onde piane

Simmetria rispetto a un piano, campi elettromagnetici pari e dispari
Incidenza normale
Incidenza obliqua

Linee di trasmissione

Equazioni delle linee di trasmissione o dei telegrafisti
Soluzione delle equazioni delle linee di trasmissione
Impedenza, ammettenza e coefficienti di riflessione
Rapporto d'onda stazionaria
Uso del formalismo delle linee di trasmissione per lo studio della riflessione delle onde piane uniformi
Diagramma di Smith e adattamento mediante stub

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
Guide d'onda circolari e cavi coassiali

Padronanza degli strumenti matematici di base insegnati nei corsi di Analisi I e II e di Geometria. Conoscenza degli argomenti di fisica di base, in particolare dell’elettromagnetismo, insegnati nel corso di "Fisica e elementi di rappresentazione e interpretazione di dati".

• 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).

Libri di testo
• G. Gerosa, P. Lampariello - Lezioni di Campi elettromagnetici - Ed. Ingegneria 2000, Roma, 2006, seconda edizione.
• F. Frezza - A Primer on Electromagnetic Fields - Ed Springer International Publishing Switzerland, 2015, (1° ed).

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 di erogazione: didattica frontale in aula (teoria ed esercizi).

Frequenza non obbligatoria

-Due domande orali (max 15 punti ciascuna) rispettivamente sulla prima e seconda parte del programma. L'esame è superato se la votazione complessiva è maggiore uguale a 18/30.

-E' prevista una prova di esonero, prova scritta (della durata di due ore) costituita da una o più domande aperte, della prima parte del programma (max 15 punti). L'esonero dalla prima parte si ottiene con un punteggio uguale o superiore a 9. La prova finale, nel caso di esonero dalla prima parte, consterà in una domanda orale sulla seconda parte del corso (max 15 punti). L'esame è superato se la votazione complessiva è maggiore uguale a 18/30.

PRIMA PARTE

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

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
Potenziali ritardati
Dipolo corto

Riflessione e rifrazione di onde piane

Simmetria rispetto a un piano, campi elettromagnetici pari e dispari
Incidenza normale
Incidenza obliqua

Linee di trasmissione

Equazioni delle linee di trasmissione o dei telegrafisti
Soluzione delle equazioni delle linee di trasmissione
Impedenza, ammettenza e coefficienti di riflessione
Rapporto d'onda stazionaria
Uso del formalismo delle linee di trasmissione per lo studio della riflessione delle onde piane uniformi
Diagramma di Smith e adattamento mediante stub

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
Guide d'onda circolari e cavi coassiali

Padronanza degli strumenti matematici di base insegnati nei corsi di Analisi I e II e di Geometria. Conoscenza degli argomenti di fisica di base, in particolare dell’elettromagnetismo, insegnati nel corso di "Fisica e elementi di rappresentazione e interpretazione di dati".

• 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).

Libri di testo
• G. Gerosa, P. Lampariello - Lezioni di Campi elettromagnetici - Ed. Ingegneria 2000, Roma, 2006, seconda edizione.
• F. Frezza - A Primer on Electromagnetic Fields - Ed Springer International Publishing Switzerland, 2015, (1° ed).

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 di erogazione: didattica frontale in aula (teoria ed esercizi).

Frequenza non obbligatoria

-Due domande orali (max 15 punti ciascuna) rispettivamente sulla prima e seconda parte del programma. L'esame è superato se la votazione complessiva è maggiore uguale a 18/30.

-E' prevista una prova di esonero, prova scritta (della durata di due ore) costituita da una o più domande aperte, della prima parte del programma (max 15 punti). L'esonero dalla prima parte si ottiene con un punteggio uguale o superiore a 9. La prova finale, nel caso di esonero dalla prima parte, consterà in una domanda orale sulla seconda parte del corso (max 15 punti). L'esame è superato se la votazione complessiva è maggiore uguale a 18/30.