Docente/i: Paolo Di Barba  

Denominazione del corso: Campi e circuiti
Codice del corso: 503067
Corso di laurea: Ingegneria Elettrica
Sede: Pavia
Settore scientifico disciplinare: ING-IND/31
L'insegnamento è caratterizzante per: Ingegneria Elettrica
Crediti formativi: CFU 6
Sito web del corso: www.unipv.it/electric/cad

Obiettivi formativi specifici

Apprendere le equazioni di Maxwell e le loro applicazioni all’ingegneria elettrica, attraverso l'uso di metodi analitici e numerici. Apprendere l’uso di codici di calcolo per l’analisi numerica dei campi elettrici e magnetici.

Programma del corso

Elementi di analisi vettoriale
Teorema di unicità di Helmholtz. Teorema di reciprocità di Green. Problema al contorno: formulazioni in campo e in potenziale.

Vettori descrittivi e legge costitutiva
Campo elettrostatico, campo magnetostatico, campo di conduzione. Calcolo di campi stazionari a partire dalle equazioni di Maxwell. Calcolo di campi stazionari mediante le funzioni di Green.

Azioni meccaniche nei campi stazionari
Principio dei lavori virtuali. Tensore degli sforzi di Maxwell. Legge di Lorentz. Calcolo di forze e coppie.

Metodi analitici per l’analisi di campi stazionari
Principio delle immagini. Metodo di separazione delle variabili.

Metodi numerici per l’analisi di campi stazionari
Metodo degli elementi finiti in 2D. Simulazione campistica di grandezze locali e globali. Principi di progettazione assistita da calcolatore di dispositivi elettrici e magnetici.

Campi tempo varianti
Soluzioni nel dominio del tempo e nel dominio della frequenza. Equazione della diffusione. Correnti parassite: reazione forte e reazione debole. Equazione delle onde. Onde piane. Approssimazione di campo vicino e di campo lontano. Principi di compatibilità elettromagnetica.

Progettazione assistita da calcolatore
Introduzione alla progettazione assistita da calcolatore con l’utilizzo di codici di calcolo commerciali basati sul metodo degli elementi finiti. Guida all’uso di codici di Infolytica Corporation e Comsol Multuphysics. Analisi agli elementi finiti di un semplice dispositivo elettrico o magnetico.

Prerequisiti

Argomenti di: teoria dei circuiti, elettrotecnica, metodi matematici per l'ingegneria, calcolo numerico.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 45
Esercitazioni (ore/anno in aula): 0
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

P. Di Barba, A. Savini, S. Wiak. Field models in electricity and magnetism. Springer, 2008.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consisterà in un elaborato di gruppo in cui verrà studiato un caso di studio proposto dal docente. Durante la prova orale si discuteranno l'elaborato e gli argomenti del corso correlati con esso.