OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento ha come finalità l'apprendimento dei metodi fondamentali dell'analisi di campi elettromagnetici rapidamente variabili con approccio differenziale, per poi passare all'acquisizione delle tematiche connesse alla compatibilità elettromagnetica industriale con riferimento alla progettazione ed alle problematiche relative ai metodi di misura.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Viene svolta inizialmente una prima parte propedeutica rivolta all'acquisizione della padronanza culturale degli strumenti fisico matematici necessari allo studio approfondito dei campi elettromagnetici.

La seconda parte del corso ha come finalità l’approfondimento delle tematiche connesse alla compatibilità elettromagnetica industriale con particolare riferimento sia alla progettazione con vincoli di compatibilità elettromagnetica sia alle problematiche relative ai metodi di misura. Il corso è comprensivo di esercitazioni di laboratorio.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni teoriche integrate con esempi ed esercitazioni.

Esame orale sulle due parti del programma, della durata complessiva di circa 45 minuti.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Prima parte:

1. Equazioni di Maxwell in forma differenziale.
2. Il campo elettrico stazionario: il potenziale elettrostatico, relazioni valide nei punti di discontinuità, esempi di valutazione di campo, teorema di reciprocità di Green e sovrapposizione degli effetti, principio delle immagini elettriche, applicazioni del teorema di Green, metodo delle immagini elettriche.
3. Il campo magnetico Stazionario: il potenziale vettore, il Potenziale scalare magnetico, il potenziale scalare ridotto, principio di sovrapposizione degli effetti, metodo delle immagini magnetiche, esempi di applicazione
4. Campi rapidamente variabili: onde piane, equazione d’onda, propagazione in un mezzo senza perdite, mezzi senza perdite, mezzi con perdite, onde piane sinusoidali, vettore di Poynting in regime sinusoidale, conduttori e dielettrici, polarizzazione delle onde piane, incidenza normale di un’onda piana sinusoidale su pareti piane, rapporto di onda stazionaria.
5. Linee di trasmissione: equazioni delle linee di trasmissione, circuiti a parametri distribuiti, parametri per unità di lunghezza, soluzione nel dominio del tempo (transitori), linea infinita con tensione di alimentazione costante, linea finita con tensione di alimentazione costante chiusa su un carico resistivo, linea cortocircuitata, linea a circuito aperto, linea di trasmissione carica fatta scaricare su una resistenza R, linea di trasmissione con generatore di tensione impulsivo, linea di trasmissione con carico capacitivo, linea di trasmissione con generatore di tensione sinusoidale.
6. Antenne: potenziali ritardati e Gauge di Lorentz, antenne a dipolo, campo vicino e campo lontano, dipolo elettrico, dipolo magnetico, guadagno di antenna, direttività, apertura efficace, fattore di antenna, antenne a larga banda per misure: biconiche e log-periodiche

Seconda parte:

1. L'ambiente elettromagnetico: generazione e soppressione di transitori, presenza di elementi non lineari;
2. Schermature:  Efficienza di schermatura per campo vicino e campo lontano, schermi multistrato, schermi magnetici, schermi con aperture.
3. Scariche elettrostatiche: Origine delle scariche elettrostatiche, effetti delle scariche elettrostatiche, tecniche  di progettazione per mitigare gli effetti delle scariche elettrostatiche.
4. Progetto di sistemi elettromagneticamente compatibili: Collegamenti a massa: terre e masse di segnale, collegamento a massa a punto comune e a punti multipli, percorsi di massa parassiti - Configurazione dei sistemi: contenitori dei sistemi, collocazione dei filtri di alimentazione, disposizione interna dei cavi e collocazione dei connettori, disaccoppiamento dei sottosistemi;
5. Tecniche di prova e di misura: Misure di emissione a bassa ed alta frequenza ­ Disturbi condotti - Disturbi radiati - Prove di immunità;
6. Effetti biologici dei campi elettromagnetici.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

• P. Girdinio: “Dispense del corso”;
• M. A. Plonus: “Applied Electromagnetics”, McGraw-Hill international  Editions, 1988;
• S. Ramo, J. R. Whinnery, T. Van Duzen:  “Campi e onde nell'elettronica  per le comunicazioni”, Franco Angeli editore, 1984;
• C. R. Paul: “Compatibilità  elettromagnetica”, Hoepli editore;
• Audone Bruno:  “Compatibilità  Elettromagnetica”, McG[aw-Hill, 1993.