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Docente
GIUSEPPE MAZZARELLA (Tit.)
Periodo
Primo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
ITALIANO 



Informazioni aggiuntive

Corso Percorso CFU Durata(h)
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/20 - Ord. 2016]  ELETTRONICA 8 80
[70/89]  INGEGNERIA ELETTRICA, ELETTRONICA E INFORMATICA [89/56 - Ord. 2016]  ELETTRONICA ON LINE E IN PRESENZA (BLENDED) 8 80

Obiettivi

Un numero significativo di servizi e sistemi, non solo relativi alla ingegneria dell'informazione, basano il loro funzionamento sull'utilizzo di campi elettromagnetici.

Obiettivo generale del corso è pertanto quello di fornire le conoscenze e abilità fondamentali, relative alla "ingegneria dei campi elettromagnetici", necessarie a comprendere ed analizzare quei sistemi e servizi, nonché a sviluppare le prime competenze necessarie a progettarli o a integrarli in sistemi più complessi.

Gli obiettivi dettgliati sono:

Conoscenza e capacità di comprensione: gli allievi dovranno conoscere le proprietà dei campi elettromagnetici e dei principali apparati che li utilizzano e essere in grado di valutare correttamente gli effetti dei fenomeni elettromagnetici sul comportamento degli apparati per l'ICT e, più in generale, degli apparati elettronici.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: grazie al taglio adottato durante il corso, alla fine lo studente avrà sviluppato la capacità di applicare soluzioni standard ai vari casi che possono presentarsi, e sarà capace di costruire un opportuno modello di una situazione fisica, che possa poi essere risolto e interpretare le soluzioni matematiche trovate.

Capacità di apprendimento: le conoscenze acquisite consentiranno allo studente di affrontare successivamente, lo studio, l'integrazione e la progettazione di apparati, sistemi e servizi che utilizzano campi elettromagnetici; queste saranno utili anche a chi non si occuperà direttamente di queste attività, in quanto consentirà ai futuri professionisti di interagire in maniera efficiente con i progettisti dei dispositivi elettromagnetici sempre più diffusi in tutti i sistemi elettronici e per l'ICT, nonché in molti sistemi di diagnostica e misura, in particolare in ambito fisico e biomedico.

Prerequisiti

Per seguire il corso e superare l'esame si richiede una buona conoscenza e abilità relative a tutti gli argomenti di Fisica 2, e di molti argomenti di Matematica 1 e 2 e di Matematica Applicata (in particolare calcolo differenziale e integrale in una e più variabili, algebra e analisi vettoriale, operazioni e funzioni esponenziali di numeri complessi, equazioni differenziali semplici, trasformata di Fourier).
E' inoltre necessaria non solo la conoscenza di argomenti di Elettrotecnica relativi ai fondamenti di teoria dei circuiti, e ai circuiti in alternata ma, in particolare per superare l'esame, anche una buona competenza e abilità negli stessi.

Contenuti

Il corso fornisce le conoscenze di base necessarie alla comprensione, alla analisi ed alla progettazione di sistemi ed applicazioni che basano il loro funzionamento sui campi elettromagnetici, in particolare alle frequenze radio e delle microonde.
Il corso ha un taglio teorico-modellistico, con un significativo contenuto fisico-matematico che viene utilizzato per costruire modelli risolvibili di alcune applicazioni notevoli, in particolare relative ai collegamenti radio.

L'articolazione del corso è la seguente.
Equazioni di Maxwell e teoremi connessi (10 ore di lezione e 2 di esercitazione): Equazioni di Maxwell, relazioni costitutive. Teoremi energetici. Teorema di reciprocità, di unicità, di equivalenza.
Propagazione libera e onde piane (8 ore di lezione e 6 di esercitazione): Onde piane. Polarizzazione. Propagazione nei mezzi materiali, velocita' di gruppo. Incidenza su interfacce piane.
Linee di trasmissione e adattamenti (14 ore di lezione e 14 di esercitazione): Linee di trasmissione ideali. Massimizzazione della Potenza. Linee di trasmissione non ideali.
Antenne e collegamenti (15 ore di lezione e 9 di esercitazione): Sorgenti elementari, funzione di Green. Altezza efficace. Antenne filiformi, sistemi di antenne. Antenne in ricezione, potenza ricevuta. Radio-collegamenti in spazio libero. Antenne e collegamenti in presenza del suolo. RFID.

Metodi Didattici

Le lezioni teoriche saranno sviluppate cercando di collegare ogni argomento ai precedenti in modo da migliorare la capacità di sviluppare logicamente gli argomenti. Particolare cura verrà posta nel collegare gli argomenti agli altri corsi, e alla pratica professionale. La parte esercitativa verrà centrata sulla capacità di costruire un modello che descriva l'oggetto o fenomeno, in modo da poter arrivare ai risultati richiesti.
Durante prima settimana del corso verrnno effettuati richiami relativi agli argomenti di base (vettori e numeri complessi) che sono stati meno utilizzati nei corsi precedenti, con una verifica delle conoscenze prima e dopo questi richiami.

La didattica verrà erogata prevalentemente in presenza, integrata e “aumentata” con strategie online, allo scopo di garantirne la fruizione in modo innovativo e inclusivo.

Verifica dell'apprendimento

La verifica dell'apprendimento avverrà mediante una prova scritta finale (cui sono attribuiti un massimo di 14 punti), in cui verranno proposti problemi di analisi e dimensionamento di piccoli sistemi di antenne e di radiocollegamenti, e una prova orale (cui sono attribuiti un massimo di 20 punti) che consiste nella discussione approfondita di uno degli argomenti del corso.

L'esame viene superato se si ottiene la sufficienza sia nella prova scritta (corrispondente a un punteggio pari o superiore a 5), sia in quella orale (corrispondente a un punteggio pari o superiore a 12), e la somma dei due punteggi, che saà il punteggio dell'esame finale, è pari o superiore a 18.

Per esigenze didattiche specifiche connesse alla situazione epidemiologica, la prova scritta, o la prova orale, o entrambe, potranno essere tenute a distanza mediante ausili informatici. Qualora la prova scritta sia tenuta a distanza, il suo punteggio massimo, e quello minimo per il superamento, potranno essere ridotti con contestuale aumento di quelli relativi alla prova orale (indipendentemente se questa si tiene in presenza o a distanza).

In dettaglio, il superamento dell'esame richiede una corretta conoscenza degli argomenti del corso, una adeguata abilità nell'uso degli strumenti sviluppati e un minimo di competenze.
Al crescere del livello di abilità e soprattutto di competenza dimostrate, aumenta anche il voto finale.

Si noti che entrambe le prove servono a verificare le conoscenze acquisite, e le abilità acquisite, anche se scritto e orale verificano abilità differenti.
In particolare nello scritto gli strumenti presentati vanno utilizzati per ottenere risposte numeriche ai problemi, mentre durante l'orale è necessario essere in gradi di portare avanti sviluppi analitici.
Superare lo scritto richiede ovviamente una buona competenza. Tuttavia, poichè i testi dei compiti possono essere decomposti in parti più semplici e standard, il superamento dello scritto di questo corso richiede sia la capacità di decomporre un problema in problemi più semplici, che è fondamentale nella pratica ingegneristica, sia di avere le competenze necessarie a collegare argomenti diversi per risolvere almeno i sottoproblemi più semplici. Va anche detto che superare la prova scritta con un punteggio vicino al massimo richiede invece una buona competenza su tutti gli aspetti del problema, anche quelli più complessi.
Allo stesso modo, conoscenza ed abilità sono sufficienti per superare la prova orale, ma una valutazione alta richiede di dimostrare, anche all'orale, un buon livello di competenza.

Testi

Appunti delle lezioni;
Esercizi svolti a lezione e esercizi di esame;
Altri esercizi (in particolare di tipo introduttivo) possono essere trovati su:
J.A. EDMINISTER: Theory and problems of Electromagnetics - collana Schaum - Ed. McGraw-Hill;
S.A. NASAR: 2000 Solved problems in Electromagnetics - Ed. McGraw-Hill;
Per consultazione
Taglio e scelta degli argomenti abbastanza simile al corso:
G. CONCIAURO, L. PERREGRINI: Fondamenti di Onde elettromagnetiche, Ed. McGraw-Hill;
Piu' formali:
G. FRANCESCHETTI: Campi Elettromagnetici, Ed. Bollati Boringhieri;
G. CONCIAURO: Introduzione alle Onde elettromagnetiche, Ed. McGraw-Hill;
Piu' descrittivi (con taglio fisico il primo, con taglio ingegneristico gli altri):
D. FLEISCH: A Student's Guide to Maxwell's Equations - Cambridge Univ. Press;
F. MORICHETTI, A. MELLONI: Mezzi di trasmissione per l'informazione
S. RAMO, J. WHINNERY, A. VAN DUZER: Campi e Onde nell'Elettronica per le Comunicazioni - Ed. F. Angeli;
Per approfondimenti, soprattutto di carattere fisico:
J.D. JACKSON: Elettrodinamica classica, Ed. Zanichelli.

Altre Informazioni

Sono disponibili gli appunti del corso e i testi delle esercitazioni sviluppate durante il corso stesso. Verranno anche forniti un certo numero di esercizi di esame, parte con soluzione, o traccia di soluzione parte con le sole risposte e parte col solo testo, in modo da abituare lo studente anche a valutare la correttezza dei suoi ragionamenti.

Questionario e social

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