Introduzione alla programmazione C
Controllo
Funzioni
Array
Architettura dei calcolatori
Il processo di compilazione
Elementi di complessità
Puntatori
Ordinamento
Ricorsione

Deitel & Deitel, Il linguaggio C, 8ed

Principio di induzione, binomio di Newton; i campi Z_p,Q, e R; i numeri complessi, rappresentazione polare e radici n-esime dell'unità; funzioni reali di variabile reale, dominio, co-dominio e funzioni inverse; elementi di topologia in R, limiti di funzione e proprietà, limiti di funzioni monotone, limiti notevoli; limiti di successione, il teorema ponte; serie numeriche e convergenza, serie geometrica, criteri di convergenza per serie a termini positivi (confronto, confronto asintotico, radice, rapporto, condensazione) e per serie a termini qualsiasi (convergenza assoluta, Leibniz);funzioni continue e loro proprietà, continuità delle funzione elementari, tipi di discontinuità e funzioni monotone, teoremi fondamentali sulle funzioni continue (zeri, dei valori intermedi, Weierstrass); derivata di funzione e proprietà, derivate delle funzione elementari, i teoremi fondamentali del calcolo differenziale (Fermat, Rolle, Cauchy, Lagrange, de l'Hopital), monotonia e segno della derivata, massimi/minimi locali degeneri, funzioni convesse/concave; grafico di funzione; integrazione secondo Riemann e proprietà, integrabilità delle funzioni continue, primitive delle funzioni elementari, I e II teorema fondamentale del calcolo integrale, integrazione per sostituzione e per parti, funzioni razionali, alcune sostituzioni speciali; integrali impropri; sviluppi in serie di Taylor, sviluppi di alcune funzioni elementari; polinomio e serie di Taylor.

A. Laforgia Calcolo differenziale ed Integrale.

NUMERI REALI E RELATIVA TOPOLOGIA, FUNZIONI REALI DI UNA VARIABILE REALE, LIMITI DI FUNZIONI, DIFFERENZIABILITÀ, INTEGRALI, FORMULA DI TAYLOR, NUMERI COMPLESSI, SERIE NUMERICHE.

A. Laforgia, Calcolo differenziale e integrale, Ed. Accademica;
P. Marcellini e C. Sbordone, Esercizi di Matematica, Vol. 1, tomi 1--4, Ed. Liguori;

Insiemi numerici (N,Z,Q e R), costruzione assiomatica di R tramite estremo superiore, proprietà di Archimede, densità di Q in R, costruzione di N e principio di induzione, binomio di Newton e calcolo combinatorio, potenze di esponente reale, disuguaglianza di Bernoulli; elementi di topologia in R (punti isolati e di accumulazione, insiemi aperti/chiusi e caratterizzazione, chiusura di un insieme) e teorema di Bolzano-Weierstrass; i numeri complessi, rappresentazione polare e radici n-esime dell'unità; funzioni reali di variabile reale, dominio, co-dominio e funzioni inverse; limiti di funzione e proprietà, limiti di funzioni monotone; limiti di successione, limiti notevoli, il numero di Nepero, il teorema ponte, limsup/liminf, successioni e topologia, insiemi compatti e caratterizzazione; funzioni continue e loro proprietà, continuità delle funzione elementari, tipi di discontinuità e funzioni monotone, teoremi fondamentali sulle funzioni continue (zeri, dei valori intermedi, Weierstrass); derivata di funzione e proprietà, derivate delle funzione elementari, i teoremi fondamentali del calcolo differenziale (Fermat, Rolle, Cauchy, Lagrange, de l'Hopital, formula di Taylor), monotonia e segno della derivata, massimi/minimi locali degeneri, funzioni convesse/concave; grafico di funzione; integrazione secondo Riemann e proprietà, integrabilità delle funzioni continue, primitive delle funzioni elementari, I e II teorema fondamentale del calcolo integrale, integrazione per sostituzione e per parti, funzioni razionali, alcune sostituzioni speciali; serie numeriche e convergenza, serie geometrica, criteri di convergenza per serie a termini positivi (confronto, confronto asintotico, radice, rapporto, condensazione) e per serie a termini qualsiasi (convergenza assoluta, Leibnitz); sviluppi in serie di Taylor, sviluppi di alcune funzioni elementari; integrali impropri.

Analisi Matematica 1, C.D. Pagani, S. Salsa, editore Zanichelli
Analisi Matematica 1, E. Giusti, editore Bollati Boringhieri
Funzioni Algebriche e Trascendenti, B. Palumbo, M.C. Signorino, editore Accademica
Analisi Matematica, M. Bertsch, R. Dal Passo, L. Giacomelli, editore MCGraw-Hill

Principio di induzione, binomio di Newton; i campi Z_p,Q, e R; i numeri complessi, rappresentazione polare e radici n-esime dell'unità; funzioni reali di variabile reale, dominio, co-dominio e funzioni inverse; elementi di topologia in R, limiti di funzione e proprietà, limiti di funzioni monotone, limiti notevoli; limiti di successione, il teorema ponte; serie numeriche e convergenza, serie geometrica, criteri di convergenza per serie a termini positivi (confronto, confronto asintotico, radice, rapporto, condensazione) e per serie a termini qualsiasi (convergenza assoluta, Leibniz);funzioni continue e loro proprietà, continuità delle funzione elementari, tipi di discontinuità e funzioni monotone, teoremi fondamentali sulle funzioni continue (zeri, dei valori intermedi, Weierstrass); derivata di funzione e proprietà, derivate delle funzione elementari, i teoremi fondamentali del calcolo differenziale (Fermat, Rolle, Cauchy, Lagrange, de l'Hopital), monotonia e segno della derivata, massimi/minimi locali degeneri, funzioni convesse/concave; grafico di funzione; integrazione secondo Riemann e proprietà, integrabilità delle funzioni continue, primitive delle funzioni elementari, I e II teorema fondamentale del calcolo integrale, integrazione per sostituzione e per parti, funzioni razionali, alcune sostituzioni speciali; integrali impropri; sviluppi in serie di Taylor, sviluppi di alcune funzioni elementari; polinomio e serie di Taylor.

A. Laforgia Calcolo differenziale ed Integrale.

NUMERI REALI E RELATIVA TOPOLOGIA, FUNZIONI REALI DI UNA VARIABILE REALE, LIMITI DI FUNZIONI, DIFFERENZIABILITÀ, INTEGRALI, FORMULA DI TAYLOR, NUMERI COMPLESSI, SERIE NUMERICHE.

A. Laforgia, Calcolo differenziale e integrale, Ed. Accademica;
P. Marcellini e C. Sbordone, Esercizi di Matematica, Vol. 1, tomi 1--4, Ed. Liguori;

VETTORI GEOMETRICI --- Vettore geometrico nel piano: direzione, verso, modulo - Somma tra due vettori, opposto di un vettore, propr. commutativa e associativa - Prodotto tra un numero reale e un vettore, propr. distributiva - Componenti di un vettore geometrico - Calcolo del modulo di un vettore geometrico attraverso le sue componenti - Versore associato a un vettore geometrico - Versori fondamentali - Rappresentazione di un vettore geometrico attraverso i versori fondamentali - Vettori paralleli: definizione - Angolo formato da due vettori geometrici, vettori ortogonali - Prodotto scalare tra due vettori geometrici - Prodotto scalare tra due vettori geometrici attraverso le loro componenti - Vettori liberi, regola della polinomiale per la somma - Prodotto vettoriale tra due vettori geometrici: definizione base - Prodotto vettoriale tra due vettori geometrici attraverso le loro componenti - Alcune proprietà del prodotto vettoriale - Vettori geometrici nello spazio --- GEOMETRIA NELLO SPAZIO --- Equazioni parametriche della retta - Parametri e coseni direttori - Equazioni parametriche di una retta passante per due punti - Equazioni parametriche del piano - Equazione algebrica del piano - Vettore perpendicolare a un piano - Condizione di parallelismo tra due piani - Condizione di perpendicolarità tra due piani - Fascio di piani, equazione del fascio di piani - Condizioni di perp. e parall. tra piani e rette - Equazioni algebriche di una retta - Equazioni normali di una retta - Equazioni algebriche di una retta a partire dall'equazione normale --- NUMERI COMPLESSI --- Definizione formale: somma e prodotto - Definizione operativa: forma cartesiana e unità immaginaria - Inverso di un numero complesso - Coniugato di un numero complesso - Parte reale e parte immaginaria - Rappresentazione vettoriale di un numero complesso: piano di Argand-Gauss - Modulo e argomento di un numero complesso - Forma trigonometrica - Formula di De Moivre - Formula di Eulero - Forma esponenziale di un numero complesso - Soluzioni dell'equazione binomia nel campo dei numeri complessi --- SPAZI VETTORIALI --- Definizione formale e proprietà di una spazio vettoriale - Sottospazio vettoriale - Intersezione di sottospazi - Somma e somma diretta di sottospazi - Insieme generatore di uno spazio vettoriale - Vettori linearmente indipendenti - Dimensione e base di uno spazio vettoriale - Componenti di un vettore - Estrazione di una base da un insieme generatore: metodo degli scarti successivi - Teorema del completamento a una base - Dimensione dei sottospazi e delle somme di sottospazi - Teorema di Grassmann --- MATRICI --- Definizione formale - Somma e prodotto tra matrici (prodotto righe per colonne) - Lo spazio delle matrici come spazio vettoriale - Trasposta di una matrice e sue proprietà - Matrici quadrate - Matrici simmetriche e antisimmetriche - Matrici diagonali - Matrici triangolari - Matrice inversa e sue proprietà - Matrici simili - Spazi vettoriali delle righe e delle colonne di una matrice - Rango di una matrice - Calcolo del rango (Teorema di Kronecker) - Determinante di una matrice quadrata - Calcolo del determinante (Teorema di Laplace) - Riduzione di una matrice - Calcolo dell'inversa di una matrice (matrice aggiunta) --- SISTEMI LINEARI --- Definizione formale - Matrice dei coefficienti, matrice dei termini noti, matrice delle incognite - Sistemi compatibili e incompatibili - Teorema di Rouchè-Capelli (prima parte) - Teorema di Rouchè-Capelli (seconda parte) - Metodo di eliminazione di Gauss - Sistemi omogenei - Soluzione generale di un sistema lineare - Sistemi lineari con matrici quadrate - Regola di Cramer --- APPLICAZIONI LINEARI --- Definizione formale - Omomorfismi e isomorfismi (spazi isomorfi) - Sottospazio immagine di un omomorfismo - Sottospazio nucleo di un omomorfismo - Proprietà delle dimensioni del nucleo e dell'immagine di un omomorfismo - Endomorfismi e Automorfismi - Matrice associata a un omomorfismo - Proprietà delle matrici associate - Composizione di omomorfismi - Inversa di una matrice associata - L'applicazione lineare notevole [A][x] - Cambiamento di base (matrici di passaggio) --- PRODOTTO SCALARE EUCLIDEO, DIAGONALIZZAZIONE DI MATRICI --- Definizione formale di prodotto scalare euclideo - Proprietà del prodotto scalare euclideo - Spazio euclideo n-dimensionale - Norma e versori - Basi ortogonali e ortonormali - Ortogonalizzazione di Gram-Schmidt - Autovalori e autovettori di un endomorfismo - Autospazio associato a un autovalore - Polinomio caratteristico di una matrice quadrata - Spettro e raggio spettrale di una matrice - Molteplicità algebrica di un autovalore - Molteplicità geometrica di un autovalore - Autovettori ortogonali - Diagonalizzabilità di una matrice quadrata - Diagonalizzazione di una matrice quadrata - Esponenziale di una matrice

R. Procesi, R. Rota, LEZIONI DI ALGEBRA E GEOMETRIA, Ed. Accademia ----- S. Greco, P. Valabrega, ALGEBRA LINEARE, Ed. Levrotto & Bella ----- S. Greco, P. Valabrega, GEOMETRIA ANALITICA, Ed. Levrotto & Bella

Richiami sulla natura del calore. Calore e temperatura
Capacità termica. Calore specifico.
Conduzione: generalità sui campi termici, fenomenologia della conduzione.
Postulato ed equazione di fourier in coordinate cartesiane e cilindriche.
Esempi di soluzioni esatte: lastra piana e multi-strato in regime stazionario.
Strato cilindrico. Raggio critico di isolante.
Regime periodico stabilizzato.
Mezzo semi- infinito con variazione a gradino della temperatura.
Irraggiamento: generalità sulla radiazione elettromagnetica.
Proprietà dei corpi come ricevitori e come emettitori di energia raggiante
Leggi di emissione del corpo nero.
Corpi grigi, corpi selettivi, cavità di corpi neri e di corpi grigi.
Effetto serra.
Scambi di calore per irraggiamento. Fattori di vista. schermi alla radiazione.
Convezione: moto di fluidi in presenza di pareti solide a diversa temperatura.
Strato limite. Moto laminare e turbolento.
Convezione naturale e forzata.
Analisi dimensionale e metodo degli indici.
Parametri adimensionali e loro significato fisico.
Riscaldamento e raffreddamento di un corpo omogeneo.
Alette di raffreddamento.
Problemi di dissipazione del calore in componenti elettronici.

Barducci, I., Trasmissione del calore, Editoriale Esa, Milano, 1989.
Badaglicca, A., Fondamenti di trasmissione del calore, Aracne, Roma, 1997.
Per approfondimenti:
Cengel, Y. A., Termodinamica e trasmissione del calore, Mcgraw-Hill, Milano, 2nd Ed., 2005.
Kreith, F., Principi di trasmissione del calore, Liguori Editore, Napoli, 1975.

1. Forza e campo elettrostatico nel vuoto
- Generalità sulla carica elettrica e sulla struttura elettrica della materia.
- Legge di Coulomb e legge di gravitazione universale.
- Principio di sovrapposizione.
- Concetto di campo; campi scalari e vettoriali; linee di flusso.
- Campo elettrostatico.
- Moto di una carica in un campo elettrostatico.
- Flusso del campo elettrostatico e legge di Gauss.
- Applicazione della legge di Gauss a distribuzioni con simmetria piana, cilindrica e sferica.

2. Lavoro elettrico e potenziale elettrostatico
- Campo elettromotore, tensione, f.e.m.
- Circuitazione del campo elettrostatico e sua conservatività.
- Calcolo del potenziale elettrostatico.
- Energia potenziale elettrostatica.
- Relazione tra campo e potenziale elettrostatico: gradiente e superfici equipotenziali.

3. Conduttori e dielettrici
- Proprietà elettriche dei conduttori.
- Induzione elettrostatica; gabbia di Faraday.
- Capacità; condensatori.
- Condensatori in serie e parallelo; energia di un condensatore.
- Dielettrici, polarizzazione e costante dielettrica.
- Campo D e relativa legge di Gauss.

4. Corrente elettrica
- Corrente elettrica. Campo densità di corrente J.
- Condizioni stazionarie. Solenoidalità di J.
- Legge di Ohm locale.
- Legge di Ohm e effetto Joule.
- Resistori in serie e in parallelo.
- Campo elettromotore e forza elettromotrice.
- Carica e scarica del condensatore.
- Leggi di Kirchhoff.

5. Campo magnetico
- Generalità sulle interazioni magnetiche.
- Campo di induzione magnetica B; Forza di Lorentz.
- La legge di Biot-Savart. Prima formula di Laplace.
- Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente.
- Momento meccanico su una spira rettangolare.
- Moto di una particella carica in un campo magnetico.
- Spettrometro di massa e selettore di velocità.
- Solenoidalità di B; legge di Gauss per il campo magnetico.

6. Sorgenti del campo magnetico
- Campo magnetico prodotto da una corrente.
- Applicazioni della legge di Ampère-Laplace: filo rettilineo, spira circolare.
- Azioni elettrodinamiche tra fili percorsi da corrente.
- Legge di Ampère (in forma integrale), correnti concatenate e applicazioni.
- Proprietà magnetiche della materia: paramagneti, diamagneti, ferromagneti (cenni).
- Campo H e sua circuitazione.

7. Induzione elettromagnetica
- Legge di Faraday. Legge di Lenz.
- f.e.m. di induzione e di trasformazione.
- Autoinduzione. Carica e scarica di un induttore.
- Energia magnetica.
- Induzione mutua.
- Legge di Ampere-Maxwell. Corrente di spostamento.
- Equazioni di Maxwell in forma integrale.

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Elementi di Fisica. Vol. II: Elettromagnetismo - Onde", seconda edizione, Edises, Napoli

1. Forza e campo elettrostatico nel vuoto
- Generalità sulla carica elettrica e sulla struttura elettrica della materia.
- Legge di Coulomb e legge di gravitazione universale.
- Principio di sovrapposizione.
- Concetto di campo; campi scalari e vettoriali; linee di flusso.
- Campo elettrostatico.
- Moto di una carica in un campo elettrostatico.
- Flusso del campo elettrostatico e legge di Gauss.
- Applicazione della legge di Gauss a distribuzioni con simmetria piana, cilindrica e sferica.

2. Lavoro elettrico e potenziale elettrostatico
- Campo elettromotore, tensione, f.e.m.
- Circuitazione del campo elettrostatico e sua conservatività.
- Calcolo del potenziale elettrostatico.
- Energia potenziale elettrostatica.
- Relazione tra campo e potenziale elettrostatico: gradiente e superfici equipotenziali.

3. Conduttori e dielettrici
- Proprietà elettriche dei conduttori.
- Induzione elettrostatica; gabbia di Faraday.
- Capacità; condensatori.
- Condensatori in serie e parallelo; energia di un condensatore.
- Dielettrici, polarizzazione e costante dielettrica.
- Campo D e relativa legge di Gauss.

4. Corrente elettrica
- Corrente elettrica. Campo densità di corrente J.
- Condizioni stazionarie. Solenoidalità di J.
- Legge di Ohm locale.
- Legge di Ohm e effetto Joule.
- Resistori in serie e in parallelo.
- Campo elettromotore e forza elettromotrice.
- Carica e scarica del condensatore.
- Leggi di Kirchhoff.

5. Campo magnetico
- Generalità sulle interazioni magnetiche.
- Campo di induzione magnetica B; Forza di Lorentz.
- La legge di Biot-Savart. Prima formula di Laplace.
- Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente.
- Momento meccanico su una spira rettangolare.
- Moto di una particella carica in un campo magnetico.
- Spettrometro di massa e selettore di velocità.
- Solenoidalità di B; legge di Gauss per il campo magnetico.

6. Sorgenti del campo magnetico
- Campo magnetico prodotto da una corrente.
- Applicazioni della legge di Ampère-Laplace: filo rettilineo, spira circolare.
- Azioni elettrodinamiche tra fili percorsi da corrente.
- Legge di Ampère (in forma integrale), correnti concatenate e applicazioni.
- Proprietà magnetiche della materia: paramagneti, diamagneti, ferromagneti (cenni).
- Campo H e sua circuitazione.

7. Induzione elettromagnetica
- Legge di Faraday. Legge di Lenz.
- f.e.m. di induzione e di trasformazione.
- Autoinduzione. Carica e scarica di un induttore.
- Energia magnetica.
- Induzione mutua.
- Legge di Ampere-Maxwell. Corrente di spostamento.
- Equazioni di Maxwell in forma integrale.

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Elementi di Fisica. Vol. II: Elettromagnetismo - Onde", seconda edizione, Edises, Napoli

1. Forza e campo elettrostatico nel vuoto
- Generalità sulla carica elettrica e sulla struttura elettrica della materia.
- Legge di Coulomb e legge di gravitazione universale.
- Principio di sovrapposizione.
- Concetto di campo; campi scalari e vettoriali; linee di flusso.
- Campo elettrostatico.
- Moto di una carica in un campo elettrostatico.
- Flusso del campo elettrostatico e legge di Gauss.
- Applicazione della legge di Gauss a distribuzioni con simmetria piana, cilindrica e sferica.

2. Lavoro elettrico e potenziale elettrostatico
- Campo elettromotore, tensione, f.e.m.
- Circuitazione del campo elettrostatico e sua conservatività.
- Calcolo del potenziale elettrostatico.
- Energia potenziale elettrostatica.
- Relazione tra campo e potenziale elettrostatico: gradiente e superfici equipotenziali.

3. Conduttori e dielettrici
- Proprietà elettriche dei conduttori.
- Induzione elettrostatica; gabbia di Faraday.
- Capacità; condensatori.
- Condensatori in serie e parallelo; energia di un condensatore.
- Dielettrici, polarizzazione e costante dielettrica.
- Campo D e relativa legge di Gauss.

4. Corrente elettrica
- Corrente elettrica. Campo densità di corrente J.
- Condizioni stazionarie. Solenoidalità di J.
- Legge di Ohm locale.
- Legge di Ohm e effetto Joule.
- Resistori in serie e in parallelo.
- Campo elettromotore e forza elettromotrice.
- Carica e scarica del condensatore.
- Leggi di Kirchhoff.

5. Campo magnetico
- Generalità sulle interazioni magnetiche.
- Campo di induzione magnetica B; Forza di Lorentz.
- La legge di Biot-Savart. Prima formula di Laplace.
- Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente.
- Momento meccanico su una spira rettangolare.
- Moto di una particella carica in un campo magnetico.
- Spettrometro di massa e selettore di velocità.
- Solenoidalità di B; legge di Gauss per il campo magnetico.

6. Sorgenti del campo magnetico
- Campo magnetico prodotto da una corrente.
- Applicazioni della legge di Ampère-Laplace: filo rettilineo, spira circolare.
- Azioni elettrodinamiche tra fili percorsi da corrente.
- Legge di Ampère (in forma integrale), correnti concatenate e applicazioni.
- Proprietà magnetiche della materia: paramagneti, diamagneti, ferromagneti (cenni).
- Campo H e sua circuitazione.

7. Induzione elettromagnetica
- Legge di Faraday. Legge di Lenz.
- f.e.m. di induzione e di trasformazione.
- Autoinduzione. Carica e scarica di un induttore.
- Energia magnetica.
- Induzione mutua.
- Legge di Ampere-Maxwell. Corrente di spostamento.
- Equazioni di Maxwell in forma integrale.

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Elementi di Fisica. Vol. II: Elettromagnetismo - Onde", seconda edizione, Edises, Napoli

1. Forza e campo elettrostatico nel vuoto
- Generalità sulla carica elettrica e sulla struttura elettrica della materia.
- Legge di Coulomb e legge di gravitazione universale.
- Principio di sovrapposizione.
- Concetto di campo; campi scalari e vettoriali; linee di flusso.
- Campo elettrostatico.
- Moto di una carica in un campo elettrostatico.
- Flusso del campo elettrostatico e legge di Gauss.
- Applicazione della legge di Gauss a distribuzioni con simmetria piana, cilindrica e sferica.

2. Lavoro elettrico e potenziale elettrostatico
- Campo elettromotore, tensione, f.e.m.
- Circuitazione del campo elettrostatico e sua conservatività.
- Calcolo del potenziale elettrostatico.
- Energia potenziale elettrostatica.
- Relazione tra campo e potenziale elettrostatico: gradiente e superfici equipotenziali.

3. Conduttori e dielettrici
- Proprietà elettriche dei conduttori.
- Induzione elettrostatica; gabbia di Faraday.
- Capacità; condensatori.
- Condensatori in serie e parallelo; energia di un condensatore.
- Dielettrici, polarizzazione e costante dielettrica.
- Campo D e relativa legge di Gauss.

4. Corrente elettrica
- Corrente elettrica. Campo densità di corrente J.
- Condizioni stazionarie. Solenoidalità di J.
- Legge di Ohm locale.
- Legge di Ohm e effetto Joule.
- Resistori in serie e in parallelo.
- Campo elettromotore e forza elettromotrice.
- Carica e scarica del condensatore.
- Leggi di Kirchhoff.

5. Campo magnetico
- Generalità sulle interazioni magnetiche.
- Campo di induzione magnetica B; Forza di Lorentz.
- La legge di Biot-Savart. Prima formula di Laplace.
- Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente.
- Momento meccanico su una spira rettangolare.
- Moto di una particella carica in un campo magnetico.
- Spettrometro di massa e selettore di velocità.
- Solenoidalità di B; legge di Gauss per il campo magnetico.

6. Sorgenti del campo magnetico
- Campo magnetico prodotto da una corrente.
- Applicazioni della legge di Ampère-Laplace: filo rettilineo, spira circolare.
- Azioni elettrodinamiche tra fili percorsi da corrente.
- Legge di Ampère (in forma integrale), correnti concatenate e applicazioni.
- Proprietà magnetiche della materia: paramagneti, diamagneti, ferromagneti (cenni).
- Campo H e sua circuitazione.

7. Induzione elettromagnetica
- Legge di Faraday. Legge di Lenz.
- f.e.m. di induzione e di trasformazione.
- Autoinduzione. Carica e scarica di un induttore.
- Energia magnetica.
- Induzione mutua.
- Legge di Ampere-Maxwell. Corrente di spostamento.
- Equazioni di Maxwell in forma integrale.

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Elementi di Fisica. Vol. II: Elettromagnetismo - Onde", seconda edizione, Edises, Napoli

Grandezze fisiche e loro misura.
Cinematica e dinamica del punto materiale.
Lavoro ed energia cinetica.
Forze conservative ed energia potenziale.
Moti oscillatori.
Fondamenti di meccanica dei sistemi di punti materiali.
Meccanica dei corpi rigidi.

- P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Elementi di Fisica. Vol. I: Meccanica - Termodinamica", seconda edizione, Edises, Napoli
- R. Borghi, "Lezioni di Meccanica", amazon.com

Grandezze fisiche e loro misura.
Cinematica e dinamica del punto materiale.
Lavoro ed energia cinetica.
Forze conservative ed energia potenziale.
Moti oscillatori.
Fondamenti di meccanica dei sistemi di punti materiali.
Meccanica dei corpi rigidi.

- P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Elementi di Fisica. Vol. I: Meccanica - Termodinamica", seconda edizione, Edises, Napoli
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Grandezze fisiche e loro misura.
Cinematica e dinamica del punto materiale.
Lavoro ed energia cinetica.
Forze conservative ed energia potenziale.
Moti oscillatori.
Fondamenti di meccanica dei sistemi di punti materiali.
Meccanica dei corpi rigidi.

- P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Elementi di Fisica. Vol. I: Meccanica - Termodinamica", seconda edizione, Edises, Napoli
- R. Borghi, "Lezioni di Meccanica", amazon.com

Grandezze fisiche e loro misura.
Cinematica e dinamica del punto materiale.
Lavoro ed energia cinetica.
Forze conservative ed energia potenziale.
Moti oscillatori.
Fondamenti di meccanica dei sistemi di punti materiali.
Meccanica dei corpi rigidi.

- P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Elementi di Fisica. Vol. I: Meccanica - Termodinamica", seconda edizione, Edises, Napoli
- R. Borghi, "Lezioni di Meccanica", amazon.com

Struttura atomica: orbitali atomici, atomi polielettronici e sistema periodico; legami chimici (covalente, dativo, ionico, a elettroni delocalizzati e metallico).
Relazioni ponderali nelle reazioni chimiche; redox e numero di ossidazione
Solidi: solidi metallici, ionici, molecolari e covalenti.
Gas: legge del gas perfetto, pressioni parziali
Termodinamica. Primo principio: concetti base (lavoro, calore, energia), funzioni di stato energia interna e entalpia, calori specifici. Secondo principo. Entropia: definizione classica ed interpretazione statistica, trasformazioni irreversibili, spontaneità delle trasformazioni (condizioni di equilibrio).
Stato liquido, passaggi di stato e diagrammi di stato
Equilibrio chimico: costante e leggi dell'equilibrio
Proprietà delle soluzioni: misure di concentrazione, legge di Raoult e distillazione, proprieta' colligative, elettroliti.
Soluzioni di elettroliti forti e deboli. Acidi e Basi, pH; idrolisi salina; soluzioni tampone.
Electtrochimica

Appunti delle lezioni
o Depaoli - Chimica Generale ed Inorganica - Ed. Ambrosiana
o Silvestroni, Rallo - Problemi di Chimica Generale - Ed. Masson
o Palmisano, Schiavello – Fondamenti di Chimica - EDISES

Struttura atomica: orbitali atomici, atomi polielettronici e sistema periodico; legami chimici (covalente, dativo, ionico, a elettroni delocalizzati e metallico).
Relazioni ponderali nelle reazioni chimiche; redox e numero di ossidazione
Solidi: solidi metallici, ionici, molecolari e covalenti.
Gas: legge del gas perfetto, pressioni parziali
Termodinamica. Primo principio: concetti base (lavoro, calore, energia), funzioni di stato energia interna e entalpia, calori specifici. Secondo principo. Entropia: definizione classica ed interpretazione statistica, trasformazioni irreversibili, spontaneità delle trasformazioni (condizioni di equilibrio).
Stato liquido, passaggi di stato e diagrammi di stato
Equilibrio chimico: costante e leggi dell'equilibrio
Proprietà delle soluzioni: misure di concentrazione, legge di Raoult e distillazione, proprieta' colligative, elettroliti.
Soluzioni di elettroliti forti e deboli. Acidi e Basi, pH; idrolisi salina; soluzioni tampone.
Elettrochimica

Appunti delle lezioni
o Depaoli - Chimica Generale ed Inorganica - Ed. Ambrosiana
o Silvestroni, Rallo - Problemi di Chimica Generale - Ed. Masson
o Palmisano, Schiavello – Fondamenti di Chimica - EDISES

Introduzione: definizione di sostanza, elementi chimici e loro simboli, n° atomico, n° di massa, isotopi, tavola periodica, composti, molecole e formula chimica.

Misura della quantità di materia: unità di misura MKS; unità di massa atomica, peso atomico, peso formula, mole, numero di Avogadro; calcolo della % in peso di un composto, calcolo della formula empirica di un composto.

Reazioni chimiche (stechiometria): simbolismo, coefficienti stechiometrici, bilanciamento reazioni semplici, rendimento di reazione, reattivo limitante, analisi indiretta.

N° di ossidazione: elettronegatività, definizione di n° di ossidazione e regole per la sua determinazione; reazioni di ossido-riduzione e loro bilanciamento (metodo elettronico)

Classificazione dei composti inorganici: elementi, ioni monoatomici, ossidi basici, ossidi acidi, idrossidi, idracidi, idruri, ossiacidi, sali e reazioni che li formano

Struttura atomica: onda stazionaria, dualismo onda-particella per l'elettrone, principio di indeterminazione di Heisenberg, eq. di Schrödinger, funzioni d'onda, orbitali, probabilità; forma degli orbitali e rappresentazione grafica
energia degli orbitali, configurazione elettronica ed Aufbau, proprietà periodiche, dimensioni atomiche, energia di ionizzazione, affinità elettronica, elettronegatività

Legame chimico: Definizione di legame chimico secondo la teoria di Lewis, legame ionico, legame covalente, energia di legame, distanza di legame, ordine di legame. Regole per la costruzione della struttura molecolare (regola dell’ottetto), carica formale, risonanza ed energia di risonanza; eccezioni alla regola dell’ottetto, legame dativo; disposizione spaziale delle molecole, teoria VSEPR.
Teoria del legame di valenza (VB), legame di tipo  e di tipo orbitali ibridi

Stati di aggregazione della materia: stato solido. solidi cristallini e amorfi; solidi metallici, legame metallico, proprietà; solidi ionici, proprietà; solidi molecolari, forze intermolecolari, legame idrogeno; solidi covalenti

Stati di aggregazione della materia: stato gassoso. definizione di pressione, volume e temperatura e loro unità di misura, modello ed equazione del gas perfetto, volume molare, densità assoluta e relativa; miscele gassose, legge di Dalton, pressioni parziali, peso molecolare medio.

Introduzione alla Termodinamica e Primo Principio della Termodinamica:
Definizione di sistema termodinamico: tipo e stato; Variabili termodinamiche; Trasformazioni reversibili ed irreversibili; rappresentazione grafica; Equilibrio termico. Principio zero della Termodinamica; Capacità termica e calore specifico; Definizione di funzione di stato; Funzione Energia Interna U; Trasferimenti di energia: calore e lavoro; Lavoro meccanico: espansione di un gas perfetto, lavoro per processi reversibili e irreversibili, rappresentazione grafica.

Termochimica: Definizione della funzione di stato ENTALPIA H. Entalpia di una reazione chimica: entalpia di reazione. Entalpia molare e stato standard; entalpia molare standard degli elementi. Legge di Hess. Stima dell’energia di legame.

Secondo Principio della Termodinamica: Descrizione qualitativa; Enunciati di Kelvin e Clausius. Definizione di Entropia; aumento dell’entropia. Criterio per sponteneità (interpretazione statistica). Definizione di ENERGIA LIBERA G

Stati di aggregazione della materia: stato liquido: Fattori influenzanti lo stato di aggregazione; tensione di vapore: descrizione qualitativa e dipendenza dalla temperatura (eq. di Clapeyron).

Diagrammi di stato per sostanze pure:Definizione di fase; transizioni di fase, punto triplo, punto critico, curva di raffreddamento a pressione costante, misura della varianza.

Soluzioni:Definizione e tipologia delle soluzioni, definizione di soluzione liquida ideale; misura della concentrazione: molarità, molalità, frazioni molari, percentuale in peso.
Proprietà delle soluzioni: Legge di Henry (solubilità di gas in un liquido); legge di Raoult per miscele di liquidi completamente miscibili e diagramma di stato T in funzione della concentrazione; proprietà colligative per soluti non volatili (elettroliti forti e non elettroliti), pressione osmotica, curva di raffreddamanto per soluzioni.
Equilibri chimici:
Definizione di equilibrio chimico, costante di equilibrio (Kp e Kc), definizione; quoziente di reazione, significato di K, relazione tra Kp e Kc, principio dell'equilibrio mobile (influenza della pressione e delle concentrazioni), legge di Van't Hoff (dipendenza di K dalla temperatura); equilibri eterogenei. Dissociazioni: dissociazione gassosa, grado di dissociazione, elettroliti deboli in soluzione. Equlibri eterogenei in soluzione acquosa: sali poco solubili. Definizione di solubilità, costante prodotto di solubilità Kps.
Soluzioni di elettroliti forti e deboli: Acidi e Basi secondo Arrhenius e Brönsted-Lowry; forza degli acidi e delle basi; prodotto ionico dell’acqua; definizione di pH; coppia acido-base coniugata e relazione tra Ka e Kb; calcolo del pH di una soluzione di un acido forte e di una base forte (anche molto diluite), un acido debole e una base debole. Idrolisi salina: calcolo del pH per sali che producono soluzioni neutre, sali che producono soluzioni acide e sali che producono soluzioni basiche.
Elettrochimica:
Celle elettrochimiche, processi elettrodici, equazione di Nerst, potenziali standard, calcolo della f.e.m. di una pila, relazione tra E e K.

Note:
Corso da 6 CFU: fino agli equilibri chimici (compresi)
Corso da 9 CFU: tutto
Gli argomenti sottolineati prevedono applicazioni numeriche

Schiavello - Palmisano FONDAMENTI DI CHIMICA ED. EdiSES (TEORIA)

Silvestroni - Rallo PROBLEMI DI CHIMICA GENERALE Feltrinelli (esercizi)

Equazioni differenziali del prim’ordine: Equazioni a variabili separabili; Equazioni lineari; Equazione di Bernoulli; Equazioni omogenee; Equazioni a coefficienti lineari; Fattore integrante; Riduzione dell’ordine. Il teorema di esistenza e unicità (senza dimostrazione) per equazioni del prim’ordine.

Applicazioni delle equazioni differenziali del prim’ordine: Equazione della crescita e del decadimento; Decadimento radioattivo; Epidemia e diffusione di una malattia.

Equazioni differenziali del second’ordine: Teorema di esistenza e unicità (senza dimostrazione); equazioni lineari; La soluzione generale dell’omogenea; Il Wronskiano e le sue proprietà; un metodo per ottenere una soluzione dell’equazione omogenea, conoscendone un’altra; Equazioni differenziali omogenee a coefficienti costanti: Radici reali e distinte, radici reali e coincidenti, Radici complesse e coniugate; Ulteriori risultati sulle equazioni omogenee; L’equazione non omogenea; Il metodo della variazione dei parametri; Il metodo dei coefficienti indeterminati.

Successioni e serie di funzioni; convergenza puntuale e uniforme; Criterio di Wierstrass; convergenza uniforme e continuità; Convergenza uniforme e integrazione; Convergenza uniforme e derivazione; Serie di potenze; Proprietà di convergenza; Criteri per la ricerca del raggio di convergenza; Integrazione e derivazione delle serie di potenze; Serie di Taylor; La serie binomiale; Valutazione di alcuni integrali attraverso serie di potenze; Le serie di Fourier.

Integrazione per serie delle equazioni differenziali del second’ordine

La trasformata di Laplace; Proprietà con dimostrazione; Trasformate di integrali e derivate; Soluzioni di alcuni problemi di Cauchy; L’integrale di convoluzione; Ulteriori applicazioni.

Funzioni di più variabili: generalità, limiti e continuità; derivate parziali; Valori estremi (classificazione dei punti critici); moltiplicatori di Lagrange.
N. B. la parte sulle funzioni di più variabili è prevalentemente applicativa: I risultati teorici sono stati soltanto enunciati.

A. Laforgia, Equazioni differenziali ordinarie, Accademica editrice
A. Laforgia, Successioni e serie di funzioni, Accademica editrice

CIRCUITI IN CORRENTE ALTERNATA

Tensioni e correnti alternate.
Condensatori e induttanze nei circuiti in corrente alternata.
Circuiti RLC. Risonanza.


ONDE ELETTROMAGNETICHE

Produzione. Propagazione. Polarizzazione.
Energia. Lo spettro elettromagnetico.
Riflessione. Rifrazione. Ottica geometrica.
Strumenti ottici.
Interferenza: l’esperimento della doppia fenditura di Young.
Diffrazione: diffrazione da una singola fenditura.
Reticolo di diffrazione. Risoluzione.


FISICA QUANTISTICA

Radiazione da corpo nero. Ipotesi di Planck della quantizzazione dell’energia.
Effetto fotoelettrico. Fotoni.
Primi modelli atomici.
Lo spettro dell’atomo di idrogeno.
Il modello di Bohr dell’atomo di idrogeno.
Ipotesi di de Broglie. Dualità onda-particella.
Il principio di indeterminazione di Heisenberg.

P.Mazzoldi, M.Nigro, C.Voci
Elementi di fisica – Elettromagnetismo, onde

Generalità sui sistemi di comunicazione. Definizioni di messaggio e di segnale. Rappresentazione di un segnale mediante la forma d'onda, energia e potenza. I segnali come elementi di uno spazio vettoriale. Rappresentazione di Fourier generalizzata. Definizione e proprietà delle funzioni di autocorrelazione e di intercorrelazione. Trasformazioni lineari in senso esteso. Rappresentazione dei segnali basata sull'impulso matematico. Relazioni ingresso uscita per sistemi lineari e permanenti, convoluzione e sue proprietà. Segnali periodici e loro rappresentazione in serie di Fourier. Trasformata di Fourier. Teorema di Parseval generalizzato e sua applicazione al caso dei segnali di energia e dei segnali periodici. Teoremi di Wiener per segnali di energia e di potenza. Spettri di densità di energia e di densità di potenza. Segnali limitati in banda. Teorema del campionamento. Effetti da sottocampionamento. Trasformata di Hilbert. Segnale analitico ed inviluppo complesso, componenti analogiche di bassa frequenza. Trasformazioni lineari di segnali limitati in banda sia contigua che non contigua all'origine e relazioni tra i campioni delle relative rappresentazioni. Modulazione di ampiezza (BLD-PI, BLD-PS, BLR, BLU), schemi di ricevitori basati su demodulazione sincrona e di inviluppo. Modulazione angolare (di fase e di frequenza) per segnali analogici. Demodulazione per segnali modulati di frequenza.

Impostazione frequentistica ed assiomatica della teoria delle probabilità. Teoremi fondamentali. Teorema di Bayes. Variabili aleatorie, funzioni di distribuzione e funzioni di densità di probabilità. Valore atteso: definizione e proprietà, momenti centrati e non centrati, matrice di covariaza. Funzioni di variabili aleatorie. Funzione caratteristica. Trasformazioni lineari di varibili aleatorie. Teorema del limite centrale. Varibile aleatorie gaussiane unidimensionali e pluridimensionali. Variabili aleatorie di Bernoulli e di Poisson. Leggi dei grandi numeri. Processi aleatori: definizioni e proprietà. Processi stazionari, medie d'insieme e medie temporali. Processi ergodici e teoremi collegati, sorgenti riducibili. Processi ad aleatorietà parametrica: processo armonico. Trasformazioni lineari e non-lineari di processi ergodici. Processi gaussiani. Proprietà delle componenti analogiche di bassa frequenza, dell'inviluppo e della fase di processi gaussiani limitati in banda non contigua all'origine. Onda P.A.M. Processo armonico.

R. Cusani- Teoria dei Segnali- Ingegneria Duemila
Alessandro Neri - Dispense su argomenti di Teoria della probabilità, Variabili Aleatorie, Processi Aleatori
Riccardo Leonardi, Pierangelo Migliorati, Esercizi di Teoria dei Segnali, Terza Edizione, Società Editrice Esculapio, 2011
Materiale online

Dai campi ai circuiti: limiti e validità della rappresentazione circuitale. Elementi circuitali e componenti elettrici. Bipoli. Nodi, rami e maglie. Leggi di Kirchhoff. Collegamenti in serie e in parallelo, nodi e maglie. Convenzioni dei generatori e degli utilizzatori. Potenza elettrica e passività. Teorema di tellegen. Linearità, tempo-invarianza, memoria. Leggi costitutive dei bipoli passivi: resistore, induttore, capacitore, generatori ideali di tensione e di corrente, mutue induttanze, trasformatore ideale. Analisi di reti senza memoria: metodi generali dei nodi e delle maglie, Reti equivalenti. Teorema di sostituzione. Teorema di sovrapposizione. Teorema di Thevenin-Norton. Reti RLC del primo e del secondo ordine. Risposta transitoria e permanente. Risposta libera e forzata. Analisi in regimi permanenti. Regime sinusoidale. Metodo dei fasori. Concetto di impedenza ed ammettenza nel dominio della frequenza. Potenza attiva, reattiva e complessa. Cenni sul regime armonico e la serie di Fourier. Sistemi trifase simmetrici, squilibrati o equilibrati, a stella o a triangolo, a tre o a quattro fili. Potenza nei sistemi trifase. Rifasamento. Metodi di misura della potenza nei sistemi trifase. Circuiti magnetici. Campo magnetico rotante. Cenni sulle macchine elettriche: trasformatore monofase, macchina asincrona e sincrona.

C. K. Alexander e M. Sadiku, Circuiti Elettrici, McGraw Hill, IV edizione
Dispense del docente
CHARLES A. DESOER, ERNEST S. KU, FONDAMENTI DI TEORIA DEI CIRCUITI, Franco Angeli editore

Concetti fondamentali
Utilità dei controlli automatici. Controllo in avanti e in controreazione. Schemi a blocchi strutturali. Modelli matematici di sistemi dinamici. Classificazione dei sistemi (linearità, stazionarietà, ecc.). Il concetto di stato.

Analisi dei sistemi lineari e stazionari
Trasformate di Laplace e loro proprietà; antitrasformazione di funzioni razionali. Descrizione ingresso-uscita di un sistema dinamico, Funzione di Trasferimento. Integrale di convoluzione. Risposte a segnali canonici. Suddivisione della risposta in risposta libera e forzata, risposta transitoria e permanente. Modi propri di evoluzione. Stabilità BIBO dei sistemi. Criterio di stabilità di Routh. Schemi a blocchi funzionali e loro manipolazione.

Risposta armonica
Definizione. Legami con le risposte canoniche. Rappresentazioni grafiche (Diagrammi di Nyquist, Bode, Nichols).

Analisi dei sistemi a controreazione
Derivazione della risposta a ciclo chiuso da quella a ciclo aperto. Criteri di stabilità di Nyquist e Bode. Margini di guadagno e fase. Comportamento a regime: classificazione in tipi, coefficienti generalizzati di errore. Sensibilità alle variazioni parametriche.

Sintesi dei sistemi di controllo
Il problema delle specifiche. Legami globali. Specifiche tipiche ad anello chiuso ed aperto. Regolatori standard. Reti di correzione e loro impiego. Sintesi per tentativi.

Testo Principale

Roberto Vitelli, Massimiliano Petternella,Fondamenti di Automatica, Edizioni Efesto
Roberto Vitelli, Massimiliano Petternella,Fondamenti di Automatica, Edizioni Scientifiche Siderea

Altri Testi Consigliati
Giovanni Marro,Controlli Automatici, quarta edizione 1997,Zanichelli.

Programma sintetico
Introduzione all’elettronica. Principi di funzionamento e modelli della giunzione pn e dei transistori BJT e MOSFET. Polarizzazione dei transistori BJT e MOSFET. Configurazioni fondamentali. Amplificatori a singolo stadio e a più stadi. Amplificatore differenziale. Generatori di corrente. Carichi attivi. Comportamento in frequenza degli amplificatori. Porte logiche fondamentali e amplificatori in tecnologia NMOS e CMOS. Teoria della reazione e amplificatori controreazionati.

Programma dettagliato
Introduzione: breve storia dell’elettronica, classificazione dei segnali, convenzioni, approccio alla soluzione dei problemi, cenni teoria dei circuiti, spettro dei segnali, amplificatori, invertitori logici, variazioni dei parametri di progetto, precisione numerica.

Cenni di teoria dei semiconduttori: semiconduttori e dispositivi elettronici, resistività di isolanti, semiconduttori e conduttori, legami covalenti e diagrammi a bande dei semiconduttori, banda proibita e concentrazione intrinseca, comportamento di elettroni e lacune nei semiconduttori, donori e accettori, controllo della popolazione di elettroni e lacune mediante drogaggio, correnti di deriva e diffusione, mobilità e velocità di saturazione, dipendenza della mobilità da drogaggio e temperatura.

Diodi e circuiti a diodi: strutura e layout del diodo, elettrostatica della giunzione pn, regioni di funzionamento (diretta, inversa, e breakdown), modelli per la descrizione del diodo, analisi e progetto di circuiti a diodi, applicazioni (rettificatori, alimentatori, regolatori, convertitori).

Transistor BJT: struttura del dispositivo, principio di funzionamento, caratteristiche corrente-tensione, il BJT come amplificatore, il BJT come interruttore, circuiti con BJT in continua, polarizzazione degli amplificatori a BJT, funzionamento per piccoli segnali e modelli, amplificatori a BJT singolo stadio. Regolatori di tensione discreti.

Transistor MOSFET: struttura e principio di funzionamento dei MOSFET, regioni di funzionamento (triodo, saturazione, cutoff), modello matematico e caratteristica i-v, circuiti a MOSFET in continua, polarizzazione degli amplificatori a MOSFET, il MOSFET come amplificatore e come interruttore, modelli e funzionamento per piccoli segnali, amplificatori MOS a singolo stadio, invertitori logici NMOS, CMOS.

Amplificatori integrati: strategie di progetto di IC, confronto MOSFET – BJT, la polarizzazione nei circuiti integrati. Amplificatori CS e CE, amplificatori CG e CB, amplificatori CD e CC, amplificatori con due transistor. Amplificatori cascode.

Amplificatore differenziale: coppia differenziale a MOSFET, funzionamento per piccoli segnali, coppia differenziale a BJT, caratteristiche non ideali, amplificatore differenziale con carico attivo.

Risposta in frequenza
Metodi di analisi (esatti, Miller, costanti di tempo). Comportamento in bassa frequenza. Modelli di BJT e MOSFET in alta frequenza. Risposta in alta frequenza degli amplificatori.

La retroazione: cenni sulla teoria della controreazione, classificazione, proprietà, esempi. Il problema della stabilità. Compensazione in frequenza.

Oscillatori sinusoidali: principidi base degli oscillatori, criterio di Barkhausen, oscillatori accordati LC (Colpitts e Hartley).

Stadi di uscita e amplificatori di potenza: caratteristiche e classificazione degli stadi di uscita, stadio di uscita a emettitore comune in classe A, stadio di uscita a collettore comune in classe A, stadi in classe B e AB, efficienza e dissipazione di potenza.

A.S. Sedra, K.C. Smith "Circuiti per la microelettronica" EDISES 4a edizione
oppure
A.S. Sedra, K.C. Smith "Circuiti per la microelettronica" EDISES 3a edizione

Richiami di analisi vettoriale. Vettori. Campi scalarie campi vettoriali. Operatori differenziali. Sistemi di coordinate curvilinee ortogonali. Funzione di Dirac. Campi irrotazionali e solenoidali. Cenni di analisi diadica.

Equazioni fondamentali del campo elettromagnetico. Equazioni di Maxwell. Relazioni costitutive del mezzo. Condizioni al contorno. Classificazione dei problemi elettromagnetici. Teorema di Poynting. Teorema di unicità.

Equazioni del campo elettromagnetico nel dominio della frequenza. Richiami sul metodo dei fasori e sulla Trasformata di Fourier. Vettori complessi. Relazioni costitutive e condizioni al contorno nel dominio della frequenza. Dielettrico dispersivo non polare. Teoremi di Poynting e di unicità nel dominio della frequenza.

Onde piane. Equazione di Helmholtz. Potenziali elettrodinamici. Funzione d’onda. Onde piane nello spazio libero e loro caratteristiche di propagazione. Polarizzazione. Onde piane uniformi in un mezzo non dispersivo (senza o con dissipazione). Costanti secondarie del mezzo. Spettro di onde piane. Velocità di gruppo.

Riflessione rifrazione di onde piane. Incidenza normale. Incidenza obliqua.

Linee di trasmissione. Equazioni delle linee di trasmissione e loro soluzione. Impedenza, ammettenza e coefficienti di riflessione. Rapporto d’onda stazionaria. Studio della riflessione delle onde piane con il formalismo delle linee di trasmissione.

Guide d’onda. Strutture a simmetria cilindrica. Linee di trasmissione associate alle onde TM, TE e TEM. Guide d’onda cilindriche metalliche. Problemi agli autovalori. Propagazione dei modi. Guide rettangolari.

Campo elettromagnetico prodotto da assegnate correnti impresse. Problema deterministico. Funzioni di Green. Formulazione del problema. Funzione di Green per lo spazio libero. Soluzione generale e sue approssimazioni. Dipolo di Hertz. Nozioni di base sulle antenne.

Le esercitazioni sono parte integrante del programma d’esame.

G. Gerosa, P. Lampariello, "Lezioni di Campi elettromagnetici", Edizioni Ingegneria 2000, seconda edizione, 2006.
G. Conciauro, “Introduzione alle onde elettromagnetiche”, Ed: Mc-Graw-Hill, 1993.
G. Franceschetti, “Electromagnetics. Theory, Techniques, and Engineering Paradigms”, Ed: Kluwer Academic/Plenum Publishers, 1997.

Programma

• Il ruolo della strumentazione e tecnologie biomediche
• Le grandezze biomediche. Schema di uno strumento biomedicale.
• L’origine del biopotenziale, fisiologia, ECG, EMG, EEG.
• Caratteristiche dei sistemi di misura
• I segnali ECG/EEG/EMG: misura e applicazioni
• L’elettrocardiografo come paradigma: acquisizione del segnale, elaborazione, sicurezza del paziente
• Strumentazione da laboratorio
• Accuratezza, incertezza di misura
• Acquisizione e campionamento
• Seminari di approfondimento
• Sicurezza elettrica dei DM
• Certificazione dei DM

Esercitazioni di laboratorio

1. Familiarizzazione con gli strumenti da laboratorio
2. Funzione di trasferimento di un circuito di condizionamento del segnale ECG
3. Acquisizione di un segnale ECG
4. Prove di funzionalità/sicurezza elettrica di dispositivi medici

Avvertenze

1. Le esercitazioni di laboratorio sono obbligatorie, e viene presa la firma di frequenza.
2. In assenza delle esercitazioni, si viene ammessi all’esame solo dopo che si è dimostrato, in laboratorio, che si è in grado di svolgere i lavori previsti durante le esercitazioni.

Dispense fornite dal docente

ELETTRONICA ANALOGICA

Amplificatori operazionali.
Caratteristiche ideali di anello aperto. Retroazione negativa: vincoli. Configurazioni invertente e non invertente. Alimentazione degli OpAmp. Saturazione. OpAmp a singola alimentazione.

Circuiti lineari ad amplificatori operazionali.
Generatori di tensioni e correnti continue. Convertitori V-I. Amplificatori di corrente. Amplificatori differenziali. Amplificatori di misura.
Filtri attivi.
Filtri attivi del pimo e secondo ordine. Configurazione Sallen-Key e Retroazione Multipla. Filtri a capacità commutate. Filtri di ordine superiore. Risposte di tipo Bessel, Butterworth e Chebyshev. Progettazione di un filtro di ordine superiore.

Limitazioni statiche e dinamiche degli amplificatori operazionali.
Deviazioni dalla idealità di un amplificatore operazionale. Correnti di polarizzazione e di sbilanciamento di ingresso. Tensione di sbilanciamento. Impedenze d’ingresso e d’uscita. Risposta in frequenza degli amplificatori operazionali. Amplificatori compensati e non compensati. Rise Time. Slew-rate.

Circuiti non lineari e generatori di segnale.
Comparatori di tensione monolitici. Trigger di Schmitt. Generatori di segnali sinusoidali. Oscillatori a ponte di Wien e a sfasamento. Multivibratori. Il temporizzatore 555 e le sue applicazioni.

ELETTRONICA DIGITALE

Circuiti e dispositivi combinatori
Variabili logiche, algebra booleana e funzioni booleane. Tavole della verità , algebra Booleana e Mappe di Karnaugh . Minimizzazione di funzioni booleane e loro rappresentazione a porte NAND in termini di SOP e a porte NOR in termini di POS. Temporizzazione delle uscite nei circuiti combinatori. Condizioni di indifferenza e minimizzazione. Progetto di circuiti combinatori con porte logiche. Circuiti di codifica e decodifica. Generazione di funzioni utilizzando decodificatori. Multiplexer e demultiplexer. Generazione di funzioni mediante multiplexer. Memorie a sola lettura ROM. Dispositivi logici programmabili PAL, e PLA.

Circuiti sequenziali
Latches Set-Reset.Latches Set-Reset con clock. Flip flop Master-Slave. Flip flop J-K. Flip flop D. Edge triggered Flip-flop. Registri a scorrimento SISO, PIPO, SIPO e PISO. Scorrimento dei dati a destra, a sinistra e bidirezionale. Scorrimento ciclico, circolatore di 1 e di 0. Contatori binari asincroni: ripple Counter e divisori di frequenza. Contatori in avanti e all’indietro. Contatori bidirezionali. Contatori con modulo arbitrario. Contatori sincroni. Contatori ad anello.

SERGIO FRANCO
“DESIGN WITH OPERATIONAL AMPLIFIERS AND ANALOG INTEGRATED CIRCUITS”,
3RD EDITION– MCGRAW-HILL, 2003

JERRY D. DANIELS
“DIGITAL DESIGN FROM ZERO TO ONE", WILEY

• Richiami sui fenomeni di riflessione, rifrazione e interferenza
Equazioni di Maxwell; equazione di Helmholtz; relazioni costitutive della materia; onde piane e sferiche; riflessione e rifrazione; riflessione totale; coefficienti di Fresnel; strato piano e parallelo; interferometro di Fabry Perot; interferenza tra due o più onde; reticoli; la lente sottile, gli specchi sferici e la formazione di immagini.

• Ottica guidata
Guida planare; modi di una guida planare simmetrica e asimmetrica (cenni); equazione di dispersione; modi di una doppia guida planare simmetrica (cenni); materiali e tecniche di fabbricazione; fibra ottica; attenuazione; effetti della dispersione intermodale e cromatica; sistemi WDM; effetti non lineari: SPM; XPM; FWM; scattering di Raman; linee di progetto di un collegamento in fibra ottica; evoluzione dei collegamenti in fibra ottica.

• Dispositivi fotonici integrati
Dispositivi ottici planari (Planar Lightwave Circuits - PLC); divisore di potenza; accoppiatore direzionale; interferometro di Mach Zehnder; filtri ottici; multiplatori di lunghezza d’onda; accoppiatore MMI, reticolo di Bragg,

• Ottica ondulatoria
Sviluppo in onde piane; spettro angolare; prima legge di Rayleigh Sommerfeld; approssimazione di Fresnel e di Fraunhofer; diffrazione da apertura rettangolare; diffrazione da apertura circolare (cenni); equazione d’onda parassiale; fasci gaussiani; risonatori ottici; lenti sottili; effetto di una lente su un fascio gaussiano; effetto di una lente sulla propagazione di un campo.

• Polarizzazione e anisotropia
Stati di polarizzazione; formalismo di Jones; parametri di Stokes; sfera di Poincarè; cristalli anisotropi; lamine a /2 e /4; cristalli liquidi.

• Sistemi di imaging e spettroscopia
Sistemi di formazione di immagini in luce coerente e incoerente (cenni); funzione pupilla; potere risolutivo; apertura numerica; riconoscimento di configurazioni; telecamere; microscopi; spettroscopio a reticolo; reticoli blazed; spettroscopia di Fourier.

• Laser e LED
Interazione radiazione-materia (richiami); equazioni di Einstein; assorbimento ed emissione in un semiconduttore; bande di energia di un semiconduttore; densità degli stati; densità degli stati ottica; led; laser a semiconduttore, OLED; laser FP e DFB.

• Ricevitori ottici
Caratteristiche; fotodiodi p-i-n; fotodiodi a valanga; rumore nei fotorivelatori; limite quantico di fotorivelazione; BER; parametro Q; diagramma ad occhio.

Gori - Elementi di ottica
Dispense fornite dal docente

Approfondimenti sulle relazioni costitutive dei mezzi materiali. Classificazione avanzata dei materiali elettromagnetici. Concetto di dispersione temporale e dispersione spaziale. Modelli dispersivi dei materiali elettromagnetici. Materiali elettromagnetici artificiali. Modelli di omogeneizzazione di materiali compositi. Proprietà dei metamateriali e relative applicazioni.

Sergei Tretyakov, "Analytical Modeling in Applied Electromagnetics", Artech House.
Landau and Lifshitz, "Electrodynamics of Continuous Media", 2nd Edition, Butterworth and Heinemann
Ari Sihvola, "Electromagnetic Mixing Formulas and Applications", IET

TEORIA CLASSICA DELLA RICEZIONE: PROCEDURA DI BAYES, PROCEDURA MINIMAX. VERIFICA DI IPOTESI BINARIA. RIVELAZIONE DI SEGNALI IN RUMORE ADDITIVO GAUSSIANO. VERIFICA DI IPOTESI M-ARIA. RIVELAZIONE M-ARIA IN RUMORE GAUSSIANO. MODULAZIONI NUMERICHE: INTERFERENZA INTERSIMBOLICA. MODULAZIONE ASK: PRINCIPI E PRESTAZIONI. CASI PARTICOLARI: RICEVITORE OTTIMO, RICEVITORE SUBOTTIMO, ESEMPI DI MODULAZIONE ASK. MODULAZIONE QAM: PRINCIPI E PRESTAZIONI. MODULAZIONE PSK: PRINCIPI E PRESTAZIONI. MODULAZIONI DERIVATE DALLA MODULAZIONE PSK: OQPSK E MSK. TECNICHE DI MODULAZIONE BASATE SULL’ESPANSIONE DELLO SPETTRO: MULTIPLAZIONE CDMA. DS-CDMA. CODICI D’ESPANSIONE OVSF, WALSH-HADAMARD. SEQUENZE DA REGISTRO A SCORRIMENTO, M-SEQUENCES. CODICI DI GOLD E KASAMI. TECNICHE PER IL CONTROLLO DINAMICO DELLA VELOCITÀ DI TRASMISSIONE. ANALISI DELLE PRESTAZIONI: CASI SINCRONO E ASINCRONO. CANALI AFFETTI DA FADING E DA CAMMINI MULTIPLI: MODELLO WIDE SENSE STATIONARY UNCORRELATED SCATTERING (WWSSU).RICEVITORE RAKE. DS-CDMA: ANALISI DELLE PRESTAZIONI IN UN MULTIPATH FADING CHANNEL CON RICEVITORE RAKE. MODULAZIONE OFDM: RAPPRESENTAZIONE NEL DOMINIO DEL TEMPO E DELLA FREQUENZA, ARCHITETTURA DI MODULAZIONE. ALGORITMO FFT PER IL CALCOLO DELLA TRASFORMATA DISCRETA DI FOURIER. EQUALIZZAZIONE NEL DOMINIO DELLA TRASFORMATA DISCRETA DI FOURIER. USO DEL PREFISSO CICLICO. ARCHITETTURA DI DEMODULAZIONE. PRESTAZIONI. CARATTERIZZAZIONE DEL RUMORE NEI CIRCUITI RUMORE TERMICO NEI BIPOLI PASSIVI. RUMORE TERMICO NELLE RETI 2 PORTE.

A. NERI. "APPUNTI DALLE LEZIONI DI TRASMISSIONI NUMERICHE".
DISPONIBILE GRATUITAMENTE IN FORMA ELETTRONICA DAL SITO HTTP://ELEARNING.DIA.UNIROMA3.IT/MOODLE/.

Strumenti matematici per l’analisi circuitale: uso delle trasformate. Trasformata di Laplace. Trasformata zeta. Trasformata di Fourier. Sviluppo in serie di Fourier. Espressione dei segnali canonici in termini delle principali trasformate. Potenza di un segnale periodico non sinusoidale.
Teoria dei grafi. Analisi ai potenziali di nodo ed agli anelli. Metodo degli insiemi di taglio e delle maglie fondamentali. Ulteriori considerazioni sul teorema di Tellegen. Albero fondamentale ed equazioni di stato. Frequenze naturali di una rete e stabilità.
Teoremi delle reti. Teorema di sostituzione. Espressione della soluzione di una rete elettrica lineare mediante integrale di convoluzione. Teorema di Thevenin. Sovrapposizione degli effetti. Reprocità secondo Lorentz e teorema di reciprocità. Note sui doppi bipoli e sul teorema di reciprocità applicato ai doppi bipoli.
Linee di trasmissione. Circuiti a parametri distribuiti. Parametri di scattering e carta di Smith.
Circuiti per l’elaborazione del segnale. Filtri passivi. Approssimazione alla Butterworth, alla Chebicev, alla Bessel-Thomson. Sintesi di filtri passivi. Filtri RC-Attivi. Sensibilità di una rete elettrica dai parametri realizzativi. Realizzazione di filtri mediante circuiti a switching (tempi discreti).
Cenni sui circuiti non lineari. Circuiti non lineari per l’elaborazione del segnale. Circuiti non lineari per la conversione continua/alternata.
Simulazione circuitale al calcolatore.

Dispense del docente.