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Campi elettromagnetici Docente:SalvatoreSavasta Anno acc. 2006/2007.

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Presentazione sul tema: "Campi elettromagnetici Docente:SalvatoreSavasta Anno acc. 2006/2007."— Transcript della presentazione:

1 Campi elettromagnetici Docente:SalvatoreSavasta Anno acc. 2006/2007

2 Perchè studiare i campi elettromagnetici ? Circuiti ad alta velocità – circuiti digitali ad alta velocità e a microonde Antenne e comunicazioni senza fili Comunicazioni ottiche – Propagazione di luce in fibra – optoelettronica e fotonica Macchine elettromeccaniche Interferenze elettromagnetiche e compatibilità

3 Elettrostatica q Il campo elettrico è un campo vettoriale, ovvero l'associazione di un vettore (P) ad ogni punto P dello spazio. Esso determina l'azione della forza elettrica su una particella carica eventualmente posta in quel punto. Il campo elettrico è un campo vettoriale, ovvero l'associazione di un vettore E(P) ad ogni punto P dello spazio. Esso determina l'azione della forza elettrica su una particella carica eventualmente posta in quel punto. Principio di sovrapposizione

4 Elettrostatica Per mezzi lineari ed isotropi Teorema di Gauss

5 Potenziale elettrostatico Potenziale di un conduttore

6 condensatori Cavo coassiale q -q

7 Magnetostatica Teorema di Stokes Legge di Ampere-Laplace

8 Prodotto vettoriale è perpendicolare al piano individuato dai due vettori ha modulo uguale al prodotto dei moduli dei due vettori moltiplicato per il seno dellangolo convesso da questi formato ha come verso quello secondo il quale si deve disporre un osservatore con i piedi nel punto O dapplicazione dei due vettori affinché possa veder ruotare il vettore in senso antiorario dellangolo perché si sovrapponga al vettore (regola della mano destra).

9 rotore

10 Legge di Faraday Per campi statici lintegrale di linea è indipendendente dal cammino ed è uguale alla differenza di potenziale tra due punti.In presenza di campi magnetici variabili ciò non è più vero. La forza elettromotrice indotta lungo un cammino chiuso (ad es. una spira) è pari alla variazione di flusso attraverso il cammino (attraverso una qualunque superficie che si appoggia al cammino) del campo magnetico

11 Induttanza

12 La corrente di spostamento = 0 ?

13 La corrente di spostamento

14 Equazioni di Maxwell

15 Equazioni di Maxwell forma integrale

16 Regime sinusoidale Z

17 W Una componente (quella in ) si mantiene sempre positiva e rappresenta quindi potenza assorbita dal bipolo (potenza attiva). L'altra componente (quella in ) invece oscilla attorno allo 0 e rappresenta quindi potenza alternativamente immagazzinata e ceduta dal bipolo (potenza reattiva).

18 Regime sinusoidale

19 Onde piane Propagazione lungo z X X X X

20 Onde piane

21 Onde piane e fasori

22 Onde piane e fasori

23 Lequazione donda 3D fasori

24

25 Lequazione donda 3D

26 polarizazzione Consideriamo il caso I differenti tipi di polarizzazione dipendono dalla fase e dalle ampiezze relative

27 polarizazzione Polarizzazione lineare Si ottiene un vettore campo elettrico lungo una direzione fissata Ovvero che non cambia al variare di z x y

28 polarizazzione circolare LHC LHC RHC ±

29 Circolare

30 ellittica Equazione parametrica dellellisse

31 polarizazzione lineare Circolare LH ellittica

32 Parametri di Stokes

33 Potenziali vettore e scalare

34 Condizione di Lorentz Potenziali vettore e scalare

35 In mezzi omogenei e isotropi: Condizione di Lorentz Potenziali vettore e scalare campi armonici

36 Regime sinusoidale Densità di carica indotta Densità di carica sorgente Densità di corrente indotta Densità di corrente sorgente

37 Relazioni costitutive momento di dipolo elettrico per unità di volume + - E F - F p P = p/V funzionali...ovvero funzioni di funzioni

38 Relazioni costitutive Mezzi isotropi Matrici

39 causalità Relazioni costitutive Mezzi spazialmente non dispersivi Mezzi spazialmente e temporalmente non dispersivi Permettività o costante dielettrica Permeabilità o ostante magnetica

40 Mezzi omogenei e stazionari Mezzi stazionari e spazialmente non dispersivi

41 Relazioni costitutive In un mezzo lineare e passivo D e B dipendono linearmente da E ed H rispettivamente mediante parametri costitutivi. Inoltre, se le relazioni costitutive non dipendono dalla direzione di E ed H, il mezzo è detto isotropo. Legge di Ohm (mezzi lineari con perdite) (Regime sinusoidale) = m / s

42 Relazioni costitutive Indice di rifrazione complesso Tangente di perdita Mezzi non dispersivi

43 Il teorema di Poynting Linear time invariant media Flusso di potenza entrante nel volume potenza dissipata nel volume Rate dellincremento di energia elettromagnetica nel volume

44 Cariche in movimento Onde piane

45 Teorema di Poynting per fasori potenza media dissipata (per unità di volume) densità media di energia elettromagnetica Immagazzinata (per unità di volume) Potenza reattiva Potenzaattiva

46 Onde piane e fasori

47 Condizioni di continuità n 1 2 t n

48 n 1 2

49 Incidenza di unonda piana su uninterfaccia planare x x HiHiHiHi EiEiEiEi HrHrHrHr ErErErEr HtHtHtHt EtEtEtEt TM 1 2 x x x HiHiHiHi EiEiEiEi HrHrHrHr ErErErEr HtHtHtHt EtEtEtEtTEx z

50 TE (s) x x x HiHiHiHi EiEiEiEi HrHrHrHr ErErErEr HtHtHtHt EtEtEtEt x z

51 Legge di Snell

52 per

53 TM (p) x x HiHiHiHi EiEiEiEi HrHrHrHr ErErErEr HtHtHtHt EtEtEtEt

54

55 per

56 Angolo di Brewster Caso n2 > n1

57 Riflessione totale Caso n1 > n2

58 Riflessione totale


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