FISICA II M - Z
Anno accademico 2021/2022 - 2° anno - Curriculum Ingegneria Industriale-Elettrica, Curriculum Ingegneria Industriale-Meccanica e Curriculum Ingegneria Industriale-GestionaleCrediti: 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°
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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.
Qualora l'insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto dichiarato in precedenza, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel syllabus.
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.
La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere.
Esempi di domande e/o esercizi frequenti
Fare riferimento al link del docente:
https://www.lns.infn.it/~musumarra/info_st.html