Scheda programma d'esame
ELECTRIC AND MAGNETIC CHARACTERIZATION OF MATERIALS
BERNARDO TELLINI
Academic year2023/24
CourseELECTRIC ENGINEERING
Code953II
Credits6
PeriodSemester 2
LanguageEnglish

ModulesAreaTypeHoursTeacher(s)
ELECTRIC AND MAGNETIC CHARACTERIZATION OF MATERIALSING-INF/07LEZIONI60
GIANLUCA CAPOSCIUTTI unimap
BERNARDO TELLINI unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

La caratterizzazione dei material e` essenziale per la comprensione del loro comportamento e per il loro sviluppo verso nuove applicazioni pratiche. Questo corso tratta lo studio delle principali proprieta` elettriche e magnetiche dei materiali a livello macroscopico e offre una descrizione dei metodi principali adottati per la loro caratterizzazione. Gli argomenti principali sono la caratterizzazione di proprieta` elettriche e magnetiche di materiali, tenendo in considerazione possibili effetti della temperatura e lo studio delle relative principali tecniche di misura.

Knowledge

Characterization of materials is essential to the understanding of their behavior, and to the development of new materials in practical applications. This course presents a basic review of the main electrical and magnetic properties of
materials at a macroscopic level, and a description of the principal methods adopted for their characterization.
The main topics are the characterization of electrical and magnetic properties of materials, taking into account the possible effects of temperature, and the study of the relevant main measurement techniques.

Modalità di verifica delle conoscenze

La verifica delle conoscenze raggiunte avverrà tramite una prova orale, con discussione aperta sui principali argomenti trattati. 

Assessment criteria of knowledge

Reached knowledge will be verified via oral exam, through open discussion of the main covered topics.

Capacità

Scopo del corso e` familiarizzare gli studenti con i concetti base relativi allo studio delle proprieta` elettriche e magnetiche dei materiali a livello macroscopico, e portare lo studente ad approfondire la conoscenza delle principali tecniche di misure.

 

 

Skills

The aim of this course is to familiarize students with the basic concepts of the main electrical and magnetic properties of materials at a macroscopic level and to provide them with an understanding of the principal relevant measurement techniques

Modalità di verifica delle capacità

Durante il corso saranno alternate discussioni con la classe al fine di verificare le capacità acquisite dallo studente su semplici casi studio.

Assessment criteria of skills

Discussions with the students are foreseen to evaluate their reached capability, through simple study cases.

Comportamenti

Lo studente potrà acquisire e/o sviluppare sensibilità alle problematiche relative alla caratterizzazione di materiali elettrici e magnetici e ad alcune problematiche di electric pulsed power.

Behaviors

Students will acquire and/or develop a sensibility to problems related to the characterization of electrical and magnetic materials, and to some problems of electric pulsed power.

Modalità di verifica dei comportamenti

In seguito alle attività seminariali saranno richieste agli studenti delle brevi relazioni concernenti gli argomenti trattati.

Assessment criteria of behaviors

Students will be asked for short reports on the topics covered during seminarial activities.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Corsi di base di elettromagnetismo, corsi di base di misure.

Prerequisites

Basic courses of electromagnetism, basic courses of measurements.

Indicazioni metodologiche

Lezioni frontali, esercitazioni, discussioni in aula (possibilità di collegamento virtuale, laboratorio virtuale).

Teaching methods

Lectures, theory and practice, discussions (possibility of live virtual lectures, virtual laboratory).

Programma (contenuti dell'insegnamento)

Introduzione: campi macroscopici in mezzi continui, campi elettrici e magnetici, isteresi;

Parte 1: Materiali dielettrici: teoria di Langevin, equazione di Clausius-Mossotti e modello di Debye, dispersione e causalita`, metodo della spettroscopia di impedenza, uso di uno srumento impedenzimetro LCR;

Parte 2.1: Materiali magnetici: misure magnetiche, bobina di Helmholtz, metodi flussometrici, metodi a effetto Hall e di magnetoresistenza, metodi induttivi, magnetometri fluxgate, magnetometri a campione vibrante;

Parte 2.2: Materiali magnetici, campo di demagnetizzazione, isteresi magnetica, materiali magnetici soft e hard, la regione di Rayleigh, metodi analitici approssimati per trattare la diffusione del campo in mezzi magneticamente non lineari, introduzione ai modelli di Stoner-Wohlfarth e Preisach;

Parte 3: Metamateriali, condizione di risonanza, concetto di misura dei parametri effettivi (ε_eff, μ_eff ).

Syllabus

Introduction: macroscopic fields in continuous media, electric and magnetic fields, hysteresis;

Part 1: Dielectric materials: Langevin’s theory, Clausius-Mossotti's equation and Debye’s model, dispersion and causality, impedance spectroscopy method, use of an LCR instrument;

Part 2.1: Magnetic materials: magnetic measurements, Helmholtz coil, fluxmetric methods, Hall-effect and magnetoresistance methods, inductive methods, fluxgate magnetometers, vibrating sample magnetometers;

Part 2.2: Magnetic material, demagnetizing field, magnetic hysteresis, soft and hard magnetic materials, the Rayleigh zone, approximated analytical approach to solve the magnetic field diffusion into magnetically nonlinear conducting media, introduction to the Stoner-Wohlfarth and Preisach models.

Part 3: Metamaterials, resonance condition, measurement concept of the effective parameter (ε_eff, μ_eff ).

Bibliografia e materiale didattico

F. Fiorillo, “Measurement and Characterization of Magnetic Materials,” Elsevier Academic Press, 2004, ISBN: 978-0-12-257251-7.

D.C. Jiles, “Introduction to Magnetism and Magnetic Materials,” CRC Taylor & Francis Group, 1998, ISBN: 978-0-412-79860-3.

Appunti del corso.

Bibliography

F. Fiorillo, “Measurement and Characterization of Magnetic Materials,” Elsevier Academic Press, 2004, ISBN: 978-0-12-257251-7.

D.C. Jiles, “Introduction to Magnetism and Magnetic Materials,” CRC Taylor & Francis Group, 1998, ISBN: 978-0-412-79860-3.

Lecture’s notes

Updated: 23/10/2023 08:55