UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TRIESTE
FACOLTÀ D’INGEGNERIA
Insegnamento: Campi elettromagnetici I
Docente: Prof. Roberto Vescovo
Programma per l’ Anno Accademico 2004-05
Introduzione al corso e generalità. Introduzione alle linee di trasmissione nel dominio del tempo
mediante la teoria delle celle elementari. Equazione dei radiotelegrafisti. Onde diretta e riflessa di
tensione e di corrente. Coefficiente di riflessione. Impedenza caratteristica.
Linee di trasmissione in regime sinusoidale. Equazione dei radiotelegrafisti. Onde diretta e riflessa
di tensione e di corrente. Costante di propagazione. Velocità di fase. Lunghezza d’onda. Impedenza
caratteristica. Coefficiente di riflessione e impedenza in una generica sezione, e relative formule.
Casi notevoli: linea chiusa su un carico adattato, su un corto circuito, su un circuito aperto, su un
carico puramente reattivo. Andamento del modulo della tensione e del modulo della corrente lungo
una linea, in generale e nei casi particolari notevoli di linea chiusa su un carico adattato, su un corto
circuito, su un circuito aperto, su un carico puramente reattivo. ROS (SWR) di una linea di
trasmissione. Potenza in una linea di trasmissione.
La carta di Smith. Il problema dell’adattamento. Adattatore a quarto d’onda. Adattatore a singolo
stub. Adattamento per via analitica e impiegando la carta di Smith.
Elementi di matematica per l’elettromagnetismo. Vettori complessi, modulo di un vettore
complesso, prodotto scalare e prodotto vettoriale tra vettori complessi, ortogonalità tra vettori
complessi. Integrali di linea, di superficie e di volume. Circuitazione. Flusso di una funzione
vettoriale attraverso una superficie. Derivata direzionale. Gradiente. Divergenza. Rotore.
Laplaciano di una funzione scalare e di una funzione vettoriale. Teorema della divergenza e
teorema di Stokes. Teorema del gradiente e teorema del rotore.
Carica elettrica e densità di carica. Legge di Coulomb. Corrente e densità di corrente elettrica.
Vettore campo elettrico. Tensione tra due punti. Sovrapposizione degli effetti. Campo elettrico
prodotto da un sistema di cariche puntiformi. Campo elettrico di una distribuzione continua di
carica. Torema di Gauss. Distribuzione di un eccesso di carica elettrica su un corpo conduttore.
Campo elettrico prodotto da una distribuzione di carica a simmetria sferica. Campo elettrico
prodotto da una distribuzione di carica uniforme su una superficie piana. Campo elettrico di un
conduttore carico, in prossimità della superficie. Dipolo elettrico, momento di dipolo elettrico e
momento meccanico agente su un dipolo immerso in un campo elettrico.
Il magnetismo. Vettore induzione magnetica. Forza di Lorentz. Forza magnetica su un filo percorso
da corrente. Momento di dipolo magnetico di una spira percorsa da corrente. Momento meccanico
agente su una spira percorsa da corrente e immersa in un campo d’induzione magnetica. Legge di
Gauss per il magnetismo. Legge di Faraday dell’induzione elettromagnetica. Legge di Lenz. Legge
della circuitazione di Ampère. Corrente di spostamento. Legge di Biòt-Savart. Legge di
conservazione della carica elettrica.
Le equazioni di Maxwell nel vuoto, in forma integrale e in forma differenziale. Dielettrici immersi
in un campo elettrico. Vettore polarizzazione elettrica. Densità di carica di polarizzazione e di
corrente di polarizzazione. Mezzi magnetici. Vettore intensità di magnetizzazione. Densità di
corrente di magnetizzazione. Correnti amperiane. Vettore spostamento elettrico e vettore campo
magnetico. Equazioni di Maxwell in un mezzo qualsiasi, in forma differenziale e in forma integrale.
Sorgenti del campo elettromagnetico: corrente e densità di corrente impressa, elettrica e magnetica.
Relazioni costitutive. Mezzo lineare e isotropo. Mezzo omogeneo. Cenni sui mezzi anisotropi e sui
mezzi dispersivi.
Condizioni al contorno per i campi elettromagnetici su superfici di discontinuità materiale.
Condizione al contorno per il conduttore elettrico perfetto.
Vettori sinusoidali. Polarizzazione lineare, circolare ed ellittica. Fasori.
Equazioni di Maxwell nel dominio della frequenza. Il teorema di Poynting nel dominio del tempo.
Il teorema di Poynting nel dominio della frequenza. Significato fisico dei termini che compaiono
nei teoremi di Poynting. Campo risonante. Il teorema di unicità nel dominio del tempo. Il teorema
di unicità nel dominio della frequenza.
Equazione delle onde. Equazione di Helmholtz. Soluzione onda piana dell’equazione di Helmholtz.
Condizione di separabilità per le onde piane e condizione di divergenza nulla. Classificazione delle
onde piane: onde uniformi, evanescenti, dissociate. Costante di attenuazione e costante di fase.
Velocità di fase e lunghezza d’onda. Calcolo del vettore campo magnetico a partire dal vettore
campo elettrico per un’onda piana. Riflessione di onda piana uniforme su un piano conduttore
elettrico perfetto. Riflessione e rifrazione di onda piana uniforme su un piano di separazione tra due
dielettrici perfetti. Legge della riflessione e legge di Snell. Riflessione totale. Impedenza d’onda.
Formule di Frésnel. Angolo di Brewster.
Il corso comprende esercitazioni in aula.
L’esame si articola in una prova scritta e in una prova orale.
Testi consigliati
(tutti disponibili presso la Biblioteca della Facoltà d’Ingegneria e/o quella del DEEI)
[1]
G. Gerosa e P. Lampariello: “Lezioni di Campi elettromagnetici”, Edizioni Ingegneria 2000,
Roma, 1995.
[2]
G. Franceschetti: “Campi elettromagnetici”, Boringhieri, Torino, 1983.
[3]
C.G. Someda: “Onde elettromagnetiche”, UTET, Torino, 1986.
[4]
Constantine A. Balanis: “Advanced Engineering Electromagnetics”, John Wiley & Sons,
New York, 1989.
