Campi elettromagnetici 2016-2017

PROGRAMMA DI CAMPI ELETTROMAGNETICI
Anno Accademico 2016-2017
Prof. Roberto Vescovo
Teoria delle celle elementari per linee di trasmissione in regime sinusoidale. Costante di
propagazione e impedenza caratteristica. Parametri primari. Onde di tensione e di corrente. Velocità
di fase. Lunghezza d’onda. Coefficiente di riflessione e impedenza. Linea chiusa su carico adattato,
corto circuito, circuito aperto, carico reattivo. Sezioni ad impedenza resistiva. Rapporto d’onda
stazionaria (ROS). Cavo coassiale. Potenza in linea di trasmissione. Adattatori a quarto d’onda, a
singolo, doppio e triplo stub. Carta di Smith. Linee di trasmissione nel dominio del tempo.
Equazione delle onde di tensione e di corrente. Richiami di matematica per l'elettromagnetismo:
integrali di linea, di superficie, di volume; flusso di un vettore attraverso una superficie o una linea;
vettore complesso, modulo, prodotto scalare e vettoriale, ortogonalità; gradiente, divergenza e
rotore; teoremi della divergenza, di Stokes, del gradiente e del rotore; coordinate curvilinee
ortogonali; coordinate cilindriche circolari e coordinate sferiche.
Carica elettrica, corrente elettrica, densità di carica e densità di corrente. Campo elettrico e legge di
Coulomb. Campo di una distribuzione di carica. Potenziale elettrostatico. Teorema di Gauss.
Magnetismo. Il vettore induzione magnetica. Forza di Lorentz. Forza magnetica su un filo di
corrente. Legge di Gauss del magnetismo. Legge di Faraday e Legge di Lenz. Legge di Ampère.
Legge di Biot-Savart. Legge di conservazione della carica elettrica.
Equazioni di Maxwell nel vuoto in forma integrale e in forma differenziale. Vettore sinusoidale.
Polarizzazione lineare, circolare, ellittica. Fasore vettoriale. Equazioni di Maxwell nel dominio
della frequenza, nel vuoto, nelle forme integrale e differenziale.
I vettori polarizzazione elettrica, magnetizzazione, spostamento elettrico e campo magnetico.
Equazioni di Maxwell nella materia, nelle forme integrale e differenziale, nel tempo e in frequenza.
Le sorgenti: correnti impresse elettriche e magnetiche. Relazioni costitutive: mezzi lineari, isotropia
e omogeneità. Cenno ai mezzi anisotropi.
Condizioni al contorno per i campi elettromagnetici. Conduttori perfetti. Teoremi di Poynting nel
dominio del tempo e nel dominio della frequenza. Potenza ed energia immagazzinata. Teorema di
unicità nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza. Campo risonante.
Equazione di Helmholtz. Soluzione onda piana dell’equazione di Helmholtz omogenea. Condizioni
di separabilità e di divergenza nulla. Sulle onde in generale. Superfici equifase ed equiampiezza.
Velocità di fase. Onde piane uniformi, evanescenti e dissociate. Relazione tra campo elettrico e
campo magnetico dell’onda piana. Proprietà di polarizzazione dei campi elettrico e magnetico per
un’onda piana.
Riflessione di onda piana uniforme su piano conduttore elettrico perfetto. Riflessione e rifrazione di
onda piana uniforme su superficie piana di separazione tra due dielettrici perfetti. Legge della
riflessione e legge di Snell. Riflessione totale. Polarizzazioni TE e TM. Formule di Frésnel.
Scomposizione di onda piana in onde piane TE e TM. Principio di Fermat.
Angolo di Brewster.
Il corso comprende anche esercitazioni sugli argomenti trattati.
TESTI DI RIFERIMENTO
[1] C. A. Balanis, Advanced Engineering Electromagnetics, John Wiley and Sons, New York, 1989
[2] G. Franceschetti, Campi elettromagnetici, Boringhieri, Torino, 1983.
[3] G. Gerosa e P. Lampariello, Lezioni di Campi elettromagnetici, Edizioni Ingegneria 2000,
Roma, 1995.
[4] J. D. Jackson, Classical Electrodynamics, Wiley, 1962.
[5] C. G. Someda, Onde elettromagnetiche, UTET, Torino, 1986.