FISICA II M - Z
Anno accademico 2019/2020 - 2° anno - Curriculum Curriculum unicoCrediti: 9
SSD: FIS/01 - Fisica sperimentale
Organizzazione didattica: 225 ore d'impegno totale, 138 di studio individuale, 42 di lezione frontale, 45 di esercitazione
Semestre: 1°
ENGLISH VERSION
Obiettivi formativi
L'obiettivo del Corso è quello di fornire una base concettuale-teorica e le nozioni pratiche fondamentali di elettromagnetismo. Il corso fornisce inoltre solide basi metodologiche per la risoluzione di problemi fisici reali.
Modalità di svolgimento dell'insegnamento
Il corso viene erogato per i 2/3 tramite lezioni frontali (con esempi in applicazione a situazioni fisiche reali). Per 1/3 tramite esercitazioni passo-passo: comprensione del testo, riferimento al caso fisico, definizione della modalità di risoluzione, svolgimento. Lezioni frontali ed esercitazioni sono erogate con supporto audiovisivo.
Prerequisiti richiesti
Fisica I, Analisi I
Frequenza lezioni
Non obbligatoria
Contenuti del corso
ITALIANO• Conduttori ed isolanti, elettrizzazione, carica elettrica – L’esperimento di Millikan – Legge di Coulomb – Campo e Potenziale elettrico e differenza di potenziale elettrico – Teorema di Gauss – Campo e potenziale elettrico nel caso di semplici distribuzioni di cariche – Capacità di un conduttore – Condensatori piani – Condensatori in serie e parallelo – Energia e densità di energia del campo elettrico.• Mezzi dielettrici: fenomenologia - Definizione della costante dielettrica relativa ed assoluta - la Polarizzazione - Meccanismi microscopici di polarizzazione: la polarizzazione elettronica e la polarizzazione per orientamento - Vettore di Polarizzazione Carica di polarizzazione superficiale e di volume - Il campo di induzione elettrica - Suscettività dielettrica - Equazioni della elettrostatica in presenza di mezzi dielettrici - I dielettrici lineari.• Forza elettromotrice – Intensità di corrente – Resistenza elettrica – Legge di Ohm –Resistenze in serie e parallelo – Leggi di Kirchhoff – Applicazioni al caso di circuiti semplici – Circuiti RC-RL.• Sorgenti di campo magnetico – Definizione di campo magnetico – Forze su conduttori percorsi da corrente – Forza di Lorentz – Effetto Hall – Campo magnetico generato da un filo rettilineo – Legge di Ampere – Corrente di spostamento – Legge di Biot-Savart - Campo magnetico in un solenoide – Legge di Gauss nella magnetostatica.• Proprietà magnetiche della materia: fenomenologia – Definizione della permeabilità magnetica relativa Sostanze diamagnetiche, paramagnetiche e ferromagnetiche -Ciclo di Isteresi – Leggi di Curie Meccanismi di magnetizzazione microscopica: le correnti amperiane Definizione del vettore di magnetizzazione Densità lineare di corrente amperiana - Densità di corrente amperiana in un mezzo non omogeneo – Campo magnetico e campo di Induzione magnetica - Equazioni della magnetostatica in presenza di mezzi materiali.• Legge di induzione elettromagnetica di Faraday – Legge di Lenz – Induttanza – Calcolo dell’induttanza di un solenoide – Energia e densità di energia del campo magnetico..• Equazioni di Maxwell in forma differenziale - Operatore Nabla Definizione di gradiente di un campo scalare Definizione di divergenza e rotore di un campo vettoriale Teorema di Stokes Teorema della divergenza - Trasformazioni delle equazioni di Maxwell nel vuoto dalla forma integrale alla forma locale.• Oscillazioni elettromagnetiche – Circuito LC – Onde elettromagnetiche piane – Propagazione delle onde elettromagnetiche nel vuoto.• La natura della luce – Spettro della luce visibile – Ottica geometrica – Riflessione e Rifrazione – Indice di Rifrazione – Riflessione totale – Principio di Huyghens - Principio di Fermat
Testi di riferimento
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci - Fisica Volume II (EdiSES)
E. Amaldi, R. Bizzarri, G. Pizzella - Fisica Generale
(Zanichelli Bologna)
D. Halliday R. Resnick J. Walker – Fondamenti di Fisica (vol II)
Elettrologia, Magnetismo e Ottica (testo introduttivo)
(Casa Editrice Ambrosiana CEA – Milano)
La Fisica di Berkeley 2. Vol. 1 e 2 - Elettricità e magnetismo. (Zanichelli)
Programmazione del corso
Argomenti | Riferimenti testi | |
---|---|---|
1 | Cariche elettriche; legge di Coulomb; Campo elettrostatico. | cap 1 (Mazzoldi, Nigro, Voci) |
2 | Potenziale elettrostatico; energia potenziale associata al campo elettrico. | cap 2 |
3 | Teorema di Gauss | cap 3 |
4 | Conduttori; induzione elettrostatica; schermo elettrostatico; capacità di un conduttore isolato. Condensatori, collegamenti in serie e in parallelo. | cap 4 |
5 | Dielettrici; Polarizzazzione; Equazioni di Maxwell in presenza di dielettrici. | cap 5 |
6 | Conduzione elettrica; modello di Drude, legge di Ohm, corrente continua. Resistori in serie ed in parallelo. | cap 6 |
7 | Campo magnetico; forza di Lorentz, leggi elementari di Laplace. | cap 7 |
8 | Legge di Ampere | cap 8 |
9 | Mezzi magnetici, magnetizzazione, correnti amperiane. | cap 9 |
10 | Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo: legge di Faraday e legge di Ampere Maxwell | cap 10 |
11 | Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche nel vuoto | cap 13 |
Verifica dell'apprendimento
Modalità di verifica dell'apprendimento
L'esame consiste in una prova scritta seguita da una prova orale. La prova scritta (durata 2 ore) consiste nella risoluzione, giustificata e commentata in maniera chiara, di quattro esercizi. Gli allievi che superano la prova scritta possono sostenere la conseguente prova orale (durata 30-40 min) che consiste, a partire da una discussione della prova scritta, nella trattazione di tre distinti argomenti in programma
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Fare riferimento al link del docente:
https://www.lns.infn.it/~musumarra/info_st.html