Guida degli insegnamenti
Syllabus
Partially translatedTradotto parzialmente
Franco MOGLIE
Lingua di erogazione: ITALIANOLessons taught in: ITALIAN
Laurea - [IT02] INGEGNERIA BIOMEDICA First Cycle Degree (3 years) - [IT02] BIOMEDICAL ENGINEERING
Dipartimento: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'InformazioneDepartment: [040040] Dipartimento Ingegneria dell'Informazione
Anno di corsoDegree programme year : 2 - Secondo Semestre
Anno offertaAcademic year: 2019-2020
Anno regolamentoAnno regolamento: 2018-2019
Obbligatorio
Crediti: 9
Ore di lezioneTeaching hours: 72
TipologiaType: B - Caratterizzante
Settore disciplinareAcademic discipline: ING-INF/02 - CAMPI ELETTROMAGNETICI
Italiano
Italian
Vettori, derivate di funzioni, equazioni differenziali, calcolo integrale, operatori differenziali, sistemi di coordinate, concetti fisici di base: forze, campi, lavoro, energia, potenza.
Vectors, function derivatives, differential equations, integral calculus, differential operators, coordinate systems, the basic physical concepts: forces, fields, work, energy, power.
Convenzionale
Mainstream
L’insegnamento permette di conoscere e comprendere le problematiche e le applicazioni dei campi elettromagnetici con particolare enfasi all'ambito 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.
Capacità di applicare conoscenze e comprensione.
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 esercitazioni in classe utilizzando simulatori elettromagnetici. Gli studenti potranno disporre liberamente di questi simulatori e ripetere o modificare le simulazioni sul proprio PC.
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 dei risultati ottenuti e di risoluzione dei problemi.
Knowledge and Understanding.
The course will allow the students to know and understand the issues and applications of electromagnetic fields, emphatizing the biomedical interest; the knowledge of the principles of the interaction of the electromagnetic field and the biological matter, and the diagnosis and classification of the most common electromagnetic phenomena, estimating the involved physical quantities.
Capacity to apply Knowledge and Understanding.
The course will provide the basic principles of electromagnetic fields in order to understand the issue related to their use in biomedical applications. In order to train the ability to apply the acquired knowledge, classroom exercises are provided by using electromagnetic simulators. Students can freely use these simulators and repeat or modify the exercises on their PCs.
Transversal Skills.
The background of a biomedical engineer required skills useful in different engineering branch. The course provides basic electromagnetic elements for subsequent courses, more specialized and application oriented, not only related to biomedical application. Through the solution of numerical examples, the student will deepen his own ability to analyze critically the results obtained and to solve problems.
Contenuti (lezioni frontali, 60 ore). Introduzione: onde e fasori, campi elettrici e magnetici, statici e dinamici, lo spettro elettromagnetico. Richiami di analisi vettoriale, gradiente, divergenza e rotore, teoremi della divergenza e di Stokes, la matematica dei dB. Elettrostatica, potenziali, leggi di Coulomb, Gauss, Joule. Magnetostatica, leggi di Biot-Savart, di Gauss e di Ampere. Equazioni di Maxwell per campi tempo-varianti, legge di Faraday. Caratteristiche elettriche e magnetiche dei materiali. Propagazione delle onde piane in mezzi senza e con perdite. Riflessione e trasmissione delle onde e ottica geometrica, leggi di Snell. Gli schermi elettromagnetici. Principio di funzionamento elettromagnetico dei dispositivi medici: il defibrillatore, la stimolazione magnetica, l'ablazione cardiaca, il pacemaker, gli RFID, l'ipertermia, ed altri. Esercitazioni in aula con software elettromagnetico (12 ore). Utilizzo di software elettromagnetici per la soluzione delle equazioni di Maxwell. I software possono essere scaricati liberamente e utilizzati dagli studenti sul proprio PC.
Classroom lectures (60 hours). Introduction: waves and phasors, static and dynamic, electric and magnetic fields, electromagnetic spectrum. Summaries of vector analysis, gradient, divergence and rotor, theorems of divergence and Stokes, the mathematics of the Decibel. Electrostatic, Potential, laws of Coulomb, Gauss, Joule. Magnetostatic, laws of Biot-Savart, Gauss and Ampere. Maxwell's equations for time-varying fields, Faraday's Law. Electric and magnetic characteristics of the materials. Propagation of plane waves in lossless and lossy media. Reflection and transmission of waves and geometric optics, Snell's laws. Electromagnetic screens. Medical devices based on electromagnetic phenomena: the defibrillator, the magnetic stimulator, the cardiac ablation, the pacemaker, the RFID, hyperthermia, and others. Classroom exercises with electromagnetic software (12 hours). Solution of the Maxwell's equations with electromagnetic software. The software can be free downloaded and used by students on their PC.
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 cinque esercizi su argomenti trattati nel corso, da svolgersi in due ore. La prova orale consiste nella discussione della prova scritta e di due o più temi del programma del corso. La prova orale sarà fissata a breve distanza dalla prova scritta, giusto il tempo stretto necessario per la correzione dei compiti.
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, la sua capacità di collegamento tra gli argomenti, la capacità di applicazione ad esempi concreti, il rigore tecnologico e l'appropriatezza del linguaggio tecnico.
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 terrà conto dell'andamento complessivo dell'esame, sia scritto che orale, secondo i criteri di valutazione precedentemente descritti e pesati a seconda della complessità delle domande. 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 una particolare abilità e autonomia nelle dimostrazioni teoriche e nel collegamento tra gli argomenti.
Learning Evaluation Methods.
The learning evaluation methods consist of a written and oral test. The oral and the written tests must be approached in the same exam call. In case of failure, the student must repeat all tests. The written test consists in the solution of five exercises to be completed in two hours. In the oral examination, the results of the written test are discussed togheter with two or more themes of the course program. The oral test will be fixed at a short distance from the written test, just the time for the correction of the exercises.
Learning Evaluation Criteria.
To pass the exam, the student must demonstrate the knowledge of all the topics of the course program which will be submitted in the written and oral tests. The student must demonstrate to have understood the electromagnetic concepts presented in the course. Its ability to demonstrate the basic principles of electromagnetism and its ability to link between topics as well as its ability to apply to concrete examples will be evaluated. The methodological rigor and appropriateness of technical vocabulary will also contribute to the evaluation.
Learning Measurement Criteria.
The final evaluation of the examination is graded from 0 to 30. The minimum score for passing the exam is 18/30. The written test is graded from 0 to 30. The minimum score on the written test required for a positive final evaluation is 18/30.
Final Mark Allocation Criteria.
The final mark will take into account of the overall examination, both written and oral, according to the evaluation criteria described above, weighted according to the complexity of the questions. The highest rating is achieved by demonstrating a thorough understanding of teaching content, exposed with complete mastery of technical language. The prize will be given to students who, having answered all the questions correctly and completely, have demonstrated a particular brilliance in exposure and a particular skill and autonomy in theoretical demonstrations and linkcapability between the course topics.
Fawwaz T. Ulaby: Fondamenti di campi elettromagnetici. McGraw-Hill. (traduzione in italiano).
Altro materiale a cura del docente è reperibile sulla piattaforma moodle di
Ateneo: https://learn.univpm.it
Fawwaz T. Ulaby: Fundamentals of Applied Electromagnetics. Pearson (English version).
Other notes and handout are available on the University's moodle platform: https://learn.univpm.it
No
No
Le informazioni contenute nella presente scheda assumono carattere definitivo solo a partire dall'A.A. di effettiva erogazione dell'insegnamento. Academic year 2019-2020
Università Politecnica delle Marche
P.zza Roma 22, 60121 Ancona
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