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Fondamenti di Elettromagnetismo (BIO)
Basics of Electromagnetism
Paola Russo

Sede Ingegneria
A.A. 2016/2017
Crediti 9
Ore 72
Periodo II
Lingua ITA

Prerequisiti
Vettori, derivate di funzioni, equazioni differenziali, calcolo integrale, operatori differenziali, sistemi di coordinate, concetti fisici di base: forze, lavoro, energia, potenza

Risultati di apprendimento attesi
CONOSCENZE E COMPRENSIONE:
L’insegnamento permette di conoscere e comprendere le problematiche e le applicazioni dei campi elettromagnetici anche di interesse biomedico; capire gli elementi alla base delle problematiche relative alle interazioni dei campi elettromagnetici con tessuti biologici; la diagnosi e la classificazione dei più comuni fenomeni elettromagnetici; saper stimare l’entità delle grandezze fisiche coinvolte nei fenomeni elettromagnetici .
CAPACITA' DI APPLICARE LE CONOSCENZE:
Nell’ambito della Formazione in Ingegneria Biomedica l’insegnamento fornirà i principi di base per la conoscenza e comprensione delle problematiche e delle applicazioni dei campi elettromagnetici. Per addestrare la capacità di applicare le conoscenze sono previste prove propedeutiche di auto-valutazione (homework) da svolgere obbligatoriamente prima dell'esame. Gli homework consistono nella soluzione online di problemi inerenti gli argomenti dell'elettromagnetismo, sottoposti tramite una piattaforma online.
COMPETENZE TRASVERSALI:
La preparazione di uno ingegnere biomedico richiede competenze trasversali tra diversi ambiti ingegneristici. In particolare il corso fornisce elementi di base di elettromagnetismo necessari in corsi successivi, più specialistici ed orientati all’applicazione, anche in ambiti diversi da quello biomedico. Attraverso la soluzione di esempi numerici, lo studente approfondirà la propria capacità di analisi critica e di soluzione dei problemi.

Programma
Elettrostatica: Concetto di carica, Forza elettrica tra cariche, campo elettrostatico, teorema di Gauss in forma integrale e in forma differenziale, potenziale elettrico, condensatori, polarizzazione dei dielettrici. Correnti e circuiti, forze elettromotrici, legge di Ohm e leggi di Kirchoff. Magnetostatica: campo magnetico, forza di Lorentz, legge di Biot-Savart e Legge di Ampere in forza integrale ed in forma differenziale, materiali ferromagnetici, diamagnetici e paramagnetici, potenziale vettore. Campi tempo varianti: Legge di Faraday in forma integrale ed in forma differenziale, Legge di Ampere-Maxwell, Equazioni di Maxwell, Fasori, circuiti tempo varianti: RL, RC, RLC, impedenza, costante dielettrica complessa, caratteristiche tessuti biologici. Onde: Onde piane, polarizzazione delle onde, onde in mezzi con perdite, incidenza su interfacce dielettriche Linee di trasmissione nel tempo e nei fasori: equazioni dei telegrafisti, impedenza caratteristica, impedenza di ingresso.

Modalità di svolgimento dell'esame
METODI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
La valutazione del livello di apprendimento degli studenti consiste in una prova scritta e una orale. La prova orale deve essere sostenuta nello stesso appello della prova scritta. Nel caso di esito negativo dell’esame, lo studente dovrà sostenere nuovamente tutte le prove. La prova scritta consiste nella soluzione di esercizi su argomenti trattati nel corso. La prova orale consiste nella discussione della prova scritta e di uno o più temi del programma del corso. Sono previste prove propedeutiche di auto-valutazione (homework) da svolgere obbligatoriamente prima dell'esame. Gli homework vengono risolti nei tempi più congeniali allo studente e consistono nella soluzione online di problemi inerenti gli argomenti dell'elettromagnetismo, sottoposti tramite una piattaforme online opensource (Homework Opensource Platform, HOP).

CRITERI DI VALUTAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
Al fine del superamento dell'esame lo studente dovrà dimostrare la conoscenza di tutti gli argomenti del programma del corso che gli verranno sottoposti. Lo studente deve dimostrare, attraverso le prove prima descritte, di aver ben compreso i concetti esposti nel corso sui principi dell'elettromagnetismo. Verrà valutata la sua capacità di dimostrare i principi base dell'elettromagnetismo e la sua capacità di collegamento tra gli argomenti nonchè, la capacità di applicazione ad esempi concreti.

CRITERI DI MISURAZIONE DELL'APPRENDIMENTO
La valutazione finale dell’esame è espressa in trentesimi. La votazione minima per una valutazione positiva è 18/30. La prova scritta verrà valutata con un punteggio in trentesimi. La votazione minima della prova scritta necessaria per una valutazione finale positiva è 18/30.

CRITERI DI ATTRIBUZIONE DEL VOTO FINALE
La votazione finale dell’ esame, espressa in trentesimi, terrà conto dell’andamento complessivo dell’esame, sia scritto che orale, secondo i criteri di valutazione precedentemente descritti. La valutazione massima verrà conseguita dimostrando una conoscenza approfondita dei contenuti dell'insegnamento, esposta con completa padronanza del linguaggio tecnico. La lode sarà riservata agli studenti che, avendo risposto a tutte le domande in modo corretto e completo, avranno dimostrato una particolare brillantezza nell'esposizione ed una particolare abilità ed autonomia nelle dimostrazioni teoriche.

Testi consigliati
Testo principale in lingua italiana: F.T. Ulaby: Fondamenti di campi elettromagnetici. McGraw-Hill. Testo per esercizi: SCHAUM’S Outline Series – Electromagnetics – McGraw-Hill. Testo alternativo in lingua inglese: Ramo-Whinnery-Van Duzer: Fields and Waves in Communication Electronics, 3rd edition Ulteriore materiale: Copia delle diapositive proiettate durante il corso reperibili sulla piattaforma Moodle dell'ateneo.

Corsi di laurea

• Ingegneria Biomedica (Corso di Laurea Triennale (DM 270/04))