Ingegneria dell'Informazione (sede di Latina)

Richiami di algebra e analisi vettoriale, operatori differenziali, principali teoremi. Equazioni di Maxwell. Relazioni costitutive dei mezzi. Condizioni al contorno. Teorema di Poynting. Teorema di unicità. Richiami sulle grandezze complesse, fasori, trasformata di Fourier. Polarizzazione dei vettori. Equazioni di Maxwell, relazioni costitutive e condizioni al contorno nel dominio della frequenza. Modello di Lorentz di dielettrico dispersivo. Teorema di Poynting e teorema di unicità nel dominio della frequenza, proprietà dei tensori caratteristici per mezzi anisotropi. (18 ore) L'equazione delle onde. L'equazione di Helmholtz omogenea, soluzione per separazione delle variabili, funzioni d'onda, onde piane. Equazione di Helmholtz non omogenea, potenziali elettrodinamici. (12 ore) Proprietà generali delle onde piane, onde piane in mezzi privi di perdite. Onde piane TEM, TE, TM, relazioni di impedenza, vettore di Poynting. Spettri di onde piane, radiazione da un'apertura. Onde piane non monocromatiche, velocità di battimento, velocità di gruppo di un pacchetto d'onde. (12 ore) Riflessione e rifrazione di onde piane. Incidenza normale, coefficienti di riflessione e trasmissione per i campi elettrico e magnetico, riflessione da conduttore perfetto. Incidenza obliqua, scomposizione della polarizzazione. Polarizzazione orizzontale, coefficienti di riflessione e trasmissione. Polarizzazione verticale, coefficienti di riflessione e trasmissione, angolo di Brewster. Riflessione totale. Riflessione e rifrazione da mezzo buon conduttore. (12 ore) Linee di trasmissione. Equazioni dei telegrafisti, costanti primarie e secondarie. Impedenza, ammettenza e coefficiente di riflessione. Rapporto d'onda stazionaria. Strati antiriflettenti. (12 ore) Propagazione elettromagnetica guidata. Decomposizione delle equazioni di Maxwell e dell'equazione di Helmholtz in parti longitudinale e traversa. Onde TE, TM e TEM e relative condizioni al contorno. Equazione di Helmholtz bidimensionale come problema di autovalori, richiami di analisi funzionale, proprietà dell'operatore laplaciano trasverso. La guida d'onda metallica rettangolare, modi TE e TM, configurazione di campo del modo dominante. Guida d'onda circolare e cavo coassiale, modi TE e TM. Il modo TEM nel cavo coassiale. Risonatori a cavità, modi di risonanza, risonatore cilindrico. Campi elettromagnetici in strutture planari bidimensionali. Soluzioni dell'equazione di Helmholtz per strutture planari, equazione caratteristica, spettro discreto dei modi guidati, diagrammi di dispersione. Introduzione alle fibre ottiche. (12 ore) Campo elettromagnetico prodotto da assegnate correnti impresse. Impostazione del problema, soluzione mediante funzione di Green. Calcolo della funzione di Green per l'equazione di Helmholtz nello spazio libero, condizioni al contorno all'infinito; presenza di corpi metallici. Campo elettromagnetico irradiato da un dipolo elementare, componenti del campo in zona lontana. Caso duale di dipolo magnetico elementare. (12 ore)

Conoscenza dei contenuti dei corsi di analisi matematica, fisica generale, teoria dei circuiti, teoria dei segnali.

F. Frezza, Compendio di Campi elettromagnetici, Aracne, Roma, 2013. F. Frezza, Lezioni di Campi elettromagnetici, disponibile nell'area Moodle del Corso (https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=7156). F. Frezza, Complementi di Campi elettromagnetici, disponibile nell'area Moodle del Corso (https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=7156). P. Burghignoli, Esercizi svolti di Campi elettromagnetici, disponibile nell'area Moodle del Corso (https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=7156). Materiale delle lezioni e delle esercitazioni distribuito dal docente, disponibile nell'area Moodle del Corso (https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=7156).

Il metodo di insegnamento principale è la didattica frontale. È previsto altresì lo svolgimento di esercizi per applicare le conoscenze teoriche acquisite. Verranno anche previsti ove possibile seminari e visite guidate.

Esame orale

L'esame si svolge mediante una prova orale, collocata dopo il termine dell’insegnamento e della durata massima di un’ora, le cui domande mirano a verificare l'avvenuta acquisizione dei concetti e delle metodologie discussi nel corso, con riferimento agli obiettivi formativi, e in particolare: alla comprensione dei concetti trasmessi durante le lezioni riguardo gli argomenti di base di elettromagnetismo applicato di maggiore rilevanza; alla capacità di apprendere in autonomia esprimendo proprie valutazioni sull’importanza degli argomenti trattati nelle applicazioni elettromagnetiche; all’abilità comunicativa dimostrata.

G. Gerosa, P. Lampariello, Lezioni di Campi Elettromagnetici, seconda ed. (Edizioni Ingegneria 2000, Roma, 2006) G. Franceschetti, Campi Elettromagnetici, Boringhieri, Torino, 1983 C. G. Someda, Onde elettromagnetiche, UTET, Torino, 1986 J. D. Jackson, Elettrodinamica classica, seconda edizione, Zanichelli, Bologna, 1984 S. Ramo, J.R. Whinnery, T. Van Duzer, Campi e onde nell'elettronica per le comunicazioni, Franco Angeli, Milano C.A. Balanis, Advanced Engineering Electromagnetics, seconda ed. (Wiley, New York, 2012) R.F. Harrington, Time-Harmonic Electromagnetic Fields (McGraw-Hill, New York, 1961)

Il metodo di insegnamento principale è la didattica frontale. È previsto altresì lo svolgimento di esercizi per applicare le conoscenze teoriche acquisite. Verranno anche previsti ove possibile seminari e visite guidate.