Il corso si propone di presentare allo studente i principali strumenti numerici di analisi e di studio di problemi tipici dell'ingegneria elettrica. Vengono quindi preliminarmente affrontate brevemente le basi dei metodi numerici utilizzati e si procede quindi con la trattazione di una classe di problemi di interesse applicativo. La trattazione prevede esercitazioni in laboratorio informatico con l'uso di procedure di calcolo comunemente utilizzate nella progettazione.

Al termine del corso lo studente avrà la capacità di analizzare un problema elettromagnetico con caratteristiche standard e decidere quale strumento numerico utilizzare, effettuare lo studio e valutare criticamente i risultati ottenuti (autonomia di giudizio).

Il corso introdurrà in maniera autonoma gli strumenti metodologici propri dell'analisi numerica applicata ai problemi elettromagnetici. Saranno però considerate come acquisite le conoscenze relative ai campi elettromagnetici nei loro diversi regimi di funzionamento.

Introduzione ai problemi di campo elettromagnetico e loro classificazione in casi a crescente difficoltà, modelli a parametri concentrati, problemi ad una, due e tre dimensioni, suddivisione dell'analisi al calcolatore in diverse fasi funzionali (discretizzazione, soluzione e valutazione dei risultati). (4 ore)
Introduzione ai metodi matematici per la discretizzazione del problema continuo e la sua soluzione a calcolatore: cenno ai metodi variazionali (elementi finiti), metodi algebrici (metodo delle celle), metodi integrali e metodi ibridi. Introduzione agli strumenti operativi per le esercitazioni in laboratorio informatico (Matlab, FEMM, CST). (16 ore)
Problemi monodimensionali: linee di trasmissione approccio multiconduttore, analisi in condizioni di guasto, fulminazione, elementi nonlineari (scaricatori, flash-over, ionizzazione del terreno), esempi di soluzione. (8 ore)
Analisi di campo elettrostatico, calcolo capacità in configurazioni 2D, confronto con il metodo immagini, effetto delle punte in configurazioni 3D. (4 ore)
Analisi di campo di corrente, calcolo resistenze di terra, interazione tra picchetti, cenno al fenomeno di ionizzazione del terreno. (6 ore)
Analisi di campo magnetostatico, calcolo di induttanze, circuiti magnetici con correnti e con magneti permanenti, valutazione effetti 3D su induttanze di dispersione, nonlinearità e saturazione, calcolo di forze, utilizzo di materiali magnetici nella schermatura dei campi elettromagnetici a bassa frequenza. (8 ore)
Analisi di campo magnetico quasi stazionario: correnti parassite, perdite, cenno ai problemi di riscaldamento ad induzione, utilizzo di materiali conduttori nella schermatura di campi magnetici a bassa frequenza. (10 ore)
Analisi di problemi multi-physics: accoppiamento del campo elettromagnetico con fenomeni termici e strutturali campo strutturale. (4 ore)

L'insegnamento prevede esercitazioni in laboratorio informatico con utilizzo di codici commerciali di analisi elettromagnetica. Le esercitazioni presenteranno cinque esempi di applicazione appartenenti agli argomenti trattati a lezione:
Problemi monodimensionali: analisi di una linea di trasmissione soggetta a fulminazione diretta;
Analisi di campo elettrostatico: calcolo di capacità di linee di trasmissione in configurazione geometrica complessa, partitore capacitivo;
Analisi di campo di corrente: valutazione della resistenza di terra di una rete con picchetti interagenti;
Analisi di campo magnetostatico: calcolo degli effetti di nonlinearità su un circuito magnetico di una macchina elettrica e valutazione degli effetti tridimensionali; à
Analisi di campo magnetico quasi stazionario: correnti parassite indotte nei materiali ferromagnetici (caso semplificato di riscaldamento ad induzione), schermatura mediante materiali conduttori.

L'insegnamento si avvarrà dell'uso di slide che verranno messe preventivamente a disposizione degli studenti attraverso il portale della didattica.

E' previsto un esame orale all'interno del quale viene prevista la discussione di una 'tesina' sviluppata dallo studente su uno degli argomenti trattati.