ITALIANO

• Richiami di algebra e calcolo vettoriale
• Richiami di elettrostatica
• Richiami di magnetostatica
• Regimi non stazionari: le equazioni di Maxwell
• Onde piane in mezzi omogenei e stratificati
• Linee di trasmissione

Bhag Singh Guru, Huseyin R. Hiziroglu, Eletromagnetic Field Theory Fundamentals, Cambridge University Press, 2004, second edition.

Giorgio Franceschetti, Campi Elettromagnetici, Bollati Boringhieri, 1983.

L’obiettivo principale del corso è rivedere in un ottica più formale l’elettrostatica e la magnetostica introdotti nei corsi di base e approfondire lo studio dei regimi non stazionari e la propagazione del campo elettromagnetico sia in spazio libero che mediante linee di trasmissione.
Alla fine del corso, lo studente dovrà avere una comprensione di base dei fenomeni elettromagnetici e della loro applicazioni ingegneristiche nell’ambito della propagazione libera e guidata; dovrà altresì essere in grado di svolgere semplici esercizi di analisi e sintensi relativi alla propagazione di onde piane e alla trasmissione delle onde su linee di trasmissione.

Algebra lineare: metodi di risoluzione di sistemi lineari; operazioni con le matrici
- Numeri complessi: rappresentazione sul piano complesso, scomposizione in parte reale e immaginaria, scomposizione in modulo e fase, prodotto e rapporto, razionalizzazione, radice quadrata
- Elementi di calcolo vettoriale:
o somma e differenza di vettori, scomposizione in componenti cartesiane, prodotto scalare e prodotto vettoriale
o operatori gradiente, divergenza e rotore
- sviluppo in serie di Taylor

Lezioni frontali -
esercitazioni

Prova scritta e orale

Esercizi svolti sono disponibili presso il docente.

Grandezze scalari e vettoriali
• Operazioni vettoriali
• Campi scalari e vettoriali
• Elementi differenziali di lunghezza, superficie e volume
• Integrali di linea, di superficie e di volume
• Gradiente, Divergenza e rotore
• Operatore laplaciano
• Teoremi e classificazioni dei campi e identità vettoriali
• Legge di Coulomb
• Intensità del campo elettrico, induzione elettrico
• Potenziale elettrico
• Energia immagazzinata in un campo elettrico
• Condizioni al contorno
• Equazioni di Poisson e Laplace
• Correnti elettriche stazionarie
• Equazione di continuità
• Condizioni al contorno per la densità di corrente
• Forza elettromotrice
• Legge di Biot–Savart
• Legge di Ampere
• Flusso magnetico e legge di Gauss per i campi magnetici
• Potenziale vettore magnetico
• Intensità del campo magnetico e legge circuitale di Ampere
• Condizioni al contorno per i campi magnetici
• Energia in un campo magnetico
• Campi elettromagnetici variabili nel tempo
• Legge di induzione di Faraday
• Equazioni di Maxwell
• Equazioni di Maxwell e condizioni al contorno
• Teorema di Poynting
• Campi armonici nel tempo e fasori vettoriali
• Equazioni generali delle onde
• Onda piana in un mezzo dielettrico
• Onda piana nello spazio libero
• Onda piana in un mezzo conduttore
• Onda piana in un buon conduttore
• Onda piana in un buon dielettrico
• Polarizzazione di un'onda
• Incidenza normale di onde piane uniformi
• Incidenza obliqua su un'interfaccia piana
• Soluzioni TEM – linee di trasmissione
• Tensione, corrente e potenza
• Coefficienti di riflessione
• ROS
• Reti di adattamento a singolo e doppio stub e mediante tronco a lambda/4
• Adattamento coniugato - max trasferimento di potenza

Italian

Review of algebra and vector calculus
• Review and fundamentals of electrostatics
• Review and fundamentals of magnetostatics
• Non-stationary regimes: Maxwell's equations
• Plane waves in homogeneous and stratified media
• Transmission lines

Bhag Singh Guru, Huseyin R. Hiziroglu, Eletromagnetic Field Theory Fundamentals, Cambridge University Press, 2004, second edition.

Giorgio Franceschetti, Campi Elettromagnetici, Bollati Boringhieri, 1983.

The main objective of the course is to review, from a more formal perspective, electrostatics and magnetostics phenomena introduced in the basic courses and to deepen the study of non-stationary regimes and the propagation of the electromagnetic waves, both in free space and through transmission lines.
At the end of the course, the student will have a basic understanding of electromagnetic phenomena and their engineering applications in the field of free and guided propagation; he/she must also be able to carry out simple analysis and synthesis exercises relating to the propagation of plane waves and the transmission of waves on transmission lines.

Linear algebra: methods of solving linear systems; operations with matrices
- Complex numbers: representation on the complex plane, decomposition into real and imaginary parts, decomposition into module and phase, product and ratio, rationalization, square root
- Elements of vector calculus:
or sum and difference of vectors, decomposition into Cartesian components, scalar product and vector product
or gradient, divergence and rotor operators
- Taylor series expansion

Classroom lessons + exercises

Written and oral exam

Worked-out exercises can be obtained from the professor.

• Scalar and vector quantities
• Vector operations
• Scalar and vector fields
• Differential elements of length, surface, and volume
• Line, surface, and volume integrals
• Gradient, Divergence and curl
• Laplacian operator
• Theorems and field classifications and Vector identities
• Coulomb’s law
• Electric field intensity, Electric flux and electric flux density
• Electric potential
• Energy stored in an electric field
• Boundary conditions
• Poisson’s and Laplace’s equations
• Steady electric currents
• Equation of continuity
• Boundary conditions for current density
• Electromotive force
• Biot–Savart law
• Ampere’s law
• Magnetic flux and Gauss’s law for magnetic fields
• Magnetic vector potential
• Magnetic field intensity and Ampere’s circuital law
• Boundary conditions for magnetic fields
• Energy in a magnetic field
• Time-varying electromagnetic fields
• Faraday’s law of induction
• Maxwell’s equation
• Maxwell’s equations and boundary conditions
• Poynting’s theorem
• Time-harmonic fields and phasor vectors
• General wave equations
• Plane wave in a dielectric medium
• Plane wave in free space
• Plane wave in a conducting medium
• Plane wave in a good conductor
• Plane wave in a good dielectric
• Polarization of a wave
• Normal incidence of uniform plane waves
• Oblique incidence on a plane boundary
• TEM solutions – transmission lines
• Voltange, currents, and power
• Reflection coefficients
• VSWR
• Single and double stub and lambda/4 matching networks
• Conjugate matching