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Elettromagnetismo applicato
02NKUOD
A.A. 2023/24
Lingua dell'insegnamento
Italiano
Corsi di studio
Corso di Laurea in Ingegneria Fisica - Torino
Organizzazione dell'insegnamento
| Didattica | Ore |
|---|---|
| Lezioni | 43 |
| Esercitazioni in aula | 31 |
| Esercitazioni in laboratorio | 6 |
Docenti
| Docente | Qualifica | Settore | h.Lez | h.Es | h.Lab | h.Tut | Anni incarico |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Milanesio Daniele | Professore Associato | IINF-02/A | 28 | 31 | 15 | 0 | 6 |
Collaboratori
Didattica
| SSD | CFU | Attivita' formative | Ambiti disciplinari |
|---|---|---|---|
| ING-INF/02 | 8 | B - Caratterizzanti | Ingegneria delle telecomunicazioni |
2023/24
La trasmissione di segnali in qualunque sistema elettronico o ottico avviene tramite la propagazione di onde elettromagnetiche, il cui studio costituisce quindi un punto fondamentale dei curricula in ingegneria appartenenti al settore dell’informazione. Infatti, oltre alle applicazioni classiche nel campo delle comunicazioni a radiofrequenza, delle microonde e della fotonica, il continuo avanzamento della tecnologia rende necessario considerare i fenomeni di propagazione elettromagnetica anche nella progettazione di molti componenti e sottosistemi elettronici.
L’obiettivo principale del corso “Elettromagnetismo Applicato” è di fornire una solida preparazione di base per la comprensione dei complessi fenomeni di propagazione elettromagnetica nelle applicazioni più rilevanti che un ingegnere fisico potrà affrontare nel corso dell’attività professionale. Questo obiettivo verrà perseguito dotando gli studenti degli strumenti culturali e metodologici indispensabili per acquisire le capacità necessarie per la piena comprensione e l’interpretazione critica dei vari fenomeni che coinvolgono aspetti inerenti all’elettromagnetismo.
Signal transmission in any electronic or optical system is always through electromagnetic waves; therefore studying their propagation characteristics is a key point of curricula belonging to so-called "information engineering area". In addition to conventional applications in radio-frequency communications, microwaves, and photonics, the endless advancement of technology makes it necessary to consider the phenomena of electromagnetic propagation also in the design of many electronic components and subsystems.
The main goal of the course titled “Elettromagnetismo Applicato” is to provide the students with a solid background to understand the complex electromagnetic wave propagation phenomena underlying the most relevant applications that a person with a degree in Physical Engineering will probably face during her/his professional career. To this end, students will be given the required cultural and methodological means to gain the necessary capabilities to fully understand and critically analyse the various aspects involving electromagnetic phenomena.
Conoscenza e capacità di comprensione dei fenomeni associati ai campi elettromagnetici in regime dinamico, in particolare tempo-armonico, per le applicazioni più rilevanti nel settore dell’informazione.
Applicazione pratica delle conoscenze acquisite mediante lo sviluppo di semplici progetti riguardanti componenti e sottosistemi elettronici a radiofrequenza, dispositivi a microonde e onde millimetriche, antenne, fibre e componenti ottici.
Analisi matematica e geometria di base; in particolare capacità di svolgere calcoli con numeri complessi, vettori, e trasformate di Fourier. Nozioni elementari di fisica sulla propagazione per onde e sui campi elettromagnetici e loro proprietà energetiche.
Capacità di analizzare circuiti elettrici in regime sinusoidale.
Propagazione guidata (50 ore - 5 CFU):
• Propagazione in strutture guidanti unidimensionali (linee di trasmissione) nel dominio del tempo e della frequenza: introduzione dei principali concetti (es. onde progressive e regressive, impedenza caratteristica e adattamento di impedenza, coefficienti di riflessione e trasmissione, ecc.); uso della carta di Smith; analisi e progetto di circuiti a parametri distribuiti; caratterizzazione del comportamento di dispositivi mediante i “parametri scattering”.
• Propagazione in strutture guidanti tridimensionali (guide d’onda): modi di propagazione; guide d'onda metalliche rettangolari.
Propagazione libera (30 ore - 3 CFU):
• Polarizzazione delle onde elettromagnetiche; onde piane; onde sferiche.
• Strutture dielettriche stratificate per applicazioni a radiofrequenza e fotoniche.
• Irradiazione e diffrazione di onde elettromagnetiche: antenne elementari.
Il Corso consta di lezioni ed esercitazioni in aula, nonché di esercitazioni di laboratorio. Le esercitazioni in aula sono integrate all'interno delle lezioni e riguardano lo svolgimento di piccoli progetti/esercizi relativi a quanto trattato nelle lezioni immediatamente precedenti. Le esercitazioni di laboratorio riguardano invece l’analisi dei parametri scattering di alcuni componenti in microstriscia e la simulazione del diagramma di irradiazione di alcune semplici antenne. Durante tutta la durata del corso verranno inoltre proposti degli esercizi da svolgere a casa e da consegnare in formato elettronico per ottenere un bonus aggiuntivo all'esame.
Tutto il materiale didattico utilizzato sarà reso disponibile attraverso il portale della didattica:
• R. Orta, “Lecture Notes on Transmission Line Theory”.
• R. Orta, “Lecture Notes on Electromagnetic Field Theory”.
• Copie di lucidi utilizzati nelle lezioni.
• Esercizi analoghi a quelli che verranno proposti nella prova scritta.
Altri testi per la consultazione:
• L. Matekovits, et al., "Campi Elettromagnetici, linee di trasmissione e guide d'onda", Società Editrice Esculapio, Bologna.
• J.D. Kraus, “Electromagnetics”, McGraw Hill.
• P.C. Magnusson, et al., “Transmission Lines and Wave Propagation”, Crc Press.
• D.M. Pozar, “Microwave Engineering”, Wiley.
• F.T. Ulaby, “Fundamentals of Applied Electromagnetics”, Prentice Hall.
• B.E.A. Saleh, M.C. Teich, “Fundamentals of Photonics”, Wiley.
Slides; Dispense; Video lezioni tratte da anni precedenti;
Modalità di esame: Prova orale facoltativa; Prova scritta in aula tramite PC con l'utilizzo della piattaforma di ateneo;
Exam: Optional oral exam; Computer-based written test in class using POLITO platform;
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L’esame è volto ad accertare la conoscenza degli argomenti elencati nel programma ufficiale del corso e la capacità di applicare la teoria ed i suoi metodi alla soluzione di esercizi. Coerentemente con questa impostazione, l’esame è costituito da una parte a risposta multipla inerente alla teoria e da una parte di esercizi in varie modalità (domande aperte, domande con risposta numerica e domande a risposta multipla), analoghi a quelli assegnati e discussi durante il corso; l’esame dura 2 ore e viene erogato tramite PC con l’utilizzo della piattaforma di Ateneo Exam integrata con strumenti di proctoring o tramite test informatizzato in laboratorio. Alla prova scritta non è permesso portare testi o dispense, a stampa o manoscritti; non è altresì consentito l’utilizzo di calcolatori programmabili. Il voto massimo dell’esame scritto è 27/30, a cui si aggiungono, in caso di voto uguale o superiore ai 18/30, fino a 3 ulteriori punti che dipendono dall'avere periodicamente consegnato la risoluzione degli esercizi proposti e le relazioni di laboratorio. Qualora il voto dello scritto sia di almeno 27/30, è infine possibile sostenere un colloquio orale rivolto ad accertare un’adeguata conoscenza della teoria discussa nel corso, e che potrà includere la discussione dello scritto e dell’attività di laboratorio. L’esame orale può anche essere richiesto dal titolare del corso, nei casi che reputa necessari, al fine di confermare il voto dell’esame.
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.