L'insegnamento introduce ai campi elettromagnetici stazionari, quasi stazionari e variabili individuando i principali temi dell'ingegneria elettrica: campo elettrostatico, campo di corrente, campo magnetostatico, campo magnetico quasi stazionario. Nella prima parte del corso, la spiegazione dei fenomeni elettromagnetici è affrontata utilizzando metodi analitici. Successivamente, al fine di risolvere problemi applicativi tipici dell’ingegneria elettrica, vengono introdotte le tecniche numeriche di calcolo dei campi.

L’insegnamento di elettromagnetismo applicato permette di acquisire le seguenti capacità: 1. saper applicare delle metodologie di analisi riguardanti dispositivi elettromagnetici a parametri concentrati e distribuiti; 2. conoscere le soluzioni dei casi più semplici da usare talvolta come riferimento per i casi più complessi che richiedono un approccio numerico; 3. essere in grado di utilizzare software per il calcolo numerico dei campi, comprenderne il funzionamento e interpretarne i risultati.

Fisica II, Elettrotecnica, Elementi di calcolo differenziale e integrale

- Introduzione Introduzione ai campi ed alle grandezze elettromagnetiche. Analisi vettoriale Operatori vettoriali gradiente, rotore e divergenza Equazioni di Maxwell ed approssimazioni di campo stazionario, quasi stazionario e tempo variante. - Elettrostatica Richiami di elettrostatica: legge di Coulomb, legge di Gauss Materiali conduttori e dielettrici Condizioni di interfaccia e al contorno Dipolo elettrico Energia, forza e capacità elettrostatica Equazioni di Laplace e di Poisson Metodo delle immagini Calcolo del potenziale e del campo elettrico in configurazioni di interesse applicativo (linee multifilari) - Campo di corrente Analogia elettrostatica Legge di Ohm locale e conservazione della carica Legge di Joule Calcolo di resistenze di impianti di terra Calcolo di potenziali elettrici sul terreno - Campo magnetostatico Richiami dei campi magnetostatici: legge di Ampere Calcolo di campi magnetici: legge di Biot-Savart Forza di Lorentz Potenziale magnetico vettore Dipolo magnetico Flusso magnetico e calcolo di auto e mutue induttanze Energia e coenergia, calcolo di forze Richiami di circuiti magnetici - Campo magnetico quasi stazionario Legge di Faraday dell’induzione elettromagnetica Diffusione magnetica e correnti parassite Applicazioni: riscaldamento ad induzione, schermatura di campo magnetico variabile Esposizione umana ai campi elettrici e magnetici a bassa frequenza - Metodi analitici per la soluzione dei campi Metodo della separazione delle variabili Metodo delle trasformate conformi - Introduzione ai metodi numerici per la soluzione dei campi Approssimazione della derivata (forward, backward, central) Soluzione di equazioni differenziali ordinarie, transitori nei circuiti - Differenze finite Formulazione unidimensionale Formulazione bidimensionale con applicazione all’elettrostatica Differenze finite nel dominio del tempo: linee elettriche - Elementi Finiti Discretizzazione spaziale e creazione del reticolo Formulazione bidimensionale con applicazione alla magnetostatica Formulazione assial-simmetrica Cenni sulla formulazione tridimensionale Cenni sulle formulazioni tempo varianti - Boundary element Cenni sulla formulazione boundary element con potenziali scalari - Soluzione di sistemi lineari Metodi diretti Metodo iterativi e scelta dei precondizionatori - Soluzione di sistemi non lineari Approssimazioni successive, Newton- Raphson, Punto fisso Convergenza

Il corso si sviluppa in lezioni ed esercitazioni frontali in aula che illustrano i contenuti del corso. Settimanalmente verranno assegnati agli studenti esercizi da svolgere autonomamente per verificarne l'apprendimento. Alcuni argomenti, legati a tematiche di trasferimento tecnologico, verranno presentati in forma seminariale. Il corso prevede almeno due laboratori sperimentali in cui verranno illustrate tecniche di misura di grandezze elettromagnetiche in casi di interesse applicativo. Le esercitazioni sulla seconda parte del corso, riguardante le tecniche numeriche, prevedono la scrittura di semplici codici di calcolo e l’utilizzo di software fornito dai docenti.

Materiale e dispense forniti dai docenti tramite il portale della didattica nella pagina del corso C.A. Paul, K.W. Whites, S.A. Nasar, " Introduction to Electromagnetic Fields", McGraw-Hill, 2000. D.K. Cheng, " Field and Waves Electromagnetics", Addison-Wesley publishing Company, 1996.

Modalità di esame: Prova scritta (in aula); Prova orale obbligatoria;

Exam: Written test; Compulsory oral exam;

... L'esame consiste in una prova scritta e in un colloquio orale. La prova scritta, della durata indicativa di un’ora, consiste nello svolgimento di due esercizi simili a quelli svolti durante il corso. Durante la prova scritta non è possibile usare qualsiasi materiale didattico e sono ammesse solo calcolatrici. Lo studente dovrà dimostrare di saper applicare la metodologia appropriata per lo studio di problemi elettromagnetici. È richiesta la capacità critica di interpretazione dei risultati numerici ottenuti sulla base delle conoscenze delle soluzioni di casi semplici di riferimento, come illustrato nella sezione riguardante i risultati dell’apprendimento attesi. L’esame orale, della durata di circa venti minuti, riguarderà la discussione delle esercitazioni numeriche svolte durante il corso, nella capacità critica dell’interpretazione dei risultati e nell’approfondimento delle metodologie utilizzate. Il voto finale consiste nella media aritmetica dello scritto e dell’orale. OBIETTIVI DELL'ESAME: * l'esame (scritto + orale) è finalizzato ad accertare il livello di apprendimento degli studenti con riferimento alle nozioni elencate nella sezione "risultati di apprendimento attesi".

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.