ECTS - University of Pisa
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.
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.
La verifica delle conoscenze raggiunte avverrà tramite una prova orale, con discussione aperta sui principali argomenti trattati.
Reached knowledge will be verified via oral exam, through open discussion of the main covered topics.
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.
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
Durante il corso saranno alternate discussioni con la classe al fine di verificare le capacità acquisite dallo studente su semplici casi studio.
Discussions with the students are foreseen to evaluate their reached capability, through simple study cases.
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.
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.
In seguito alle attività seminariali saranno richieste agli studenti delle brevi relazioni concernenti gli argomenti trattati.
Students will be asked for short reports on the topics covered during seminarial activities.
Corsi di base di elettromagnetismo, corsi di base di misure.
Basic courses of electromagnetism, basic courses of measurements.
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No
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Lezioni frontali, esercitazioni, discussioni in aula (possibilità di collegamento virtuale, laboratorio virtuale).
Lectures, theory and practice, discussions (possibility of live virtual lectures, virtual laboratory).
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 ).
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 ).
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.
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
