Physics II M - Z
Academic Year 2023/2024 - Teacher: SALVATORE MIRABELLAExpected Learning Outcomes
Aim will be to give basics of electromagnetisms (steady state or time-dependent, in vacuum or in matter) and of its propagation. At the end, students will be able to solve simple electromagneticm tasks, basing on the Maxwell equations.
In particular, among the learning objectives, the following skills will be assessed:
- knowledge and understanding
- applying knowledge and understanding
- making judgements
- communication skills
- learning skills
Should the circumstances require online or blended teaching, appropriate modifications to what is hereby stated may be introduced, in order to
achieve the main objectives of the course.
Exams may take place online, depending on circumstances.
Course Structure
Lectures and problem solving.
Cooperative learning session.
Mid-term and end-term written tests.
Required Prerequisites
Text comprehension, basic of geometry, algebra, trigonometry
Differential and integral calculus of one-variable functions. Differential equations of the first and second order
Scalar and vector quantities. vector operations
Newton's laws and equations of motion. Translational and rotational dynamics. Force field. Kinetic and potential energy.
Detailed Course Content
Electrostatics
Electric Fields in Matter
Magnetostatics
Magnetic Fields in Matter
Electrodynamics
Textbook Information
1. R.A. Serway, J. W. Jewett, Jr, Fisica per Scienze ed Ingegneria, Vol. 2, Quinta edizione, EdiSES
2. P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica volume II Seconda edizione, EdiSES 2000.
3. Edward M. Purcell, La Fisica di Berkley 2, Elettricità e Magnetismo, Zanichelli.
4. S. Mirabella S. Plumari, Problemi e soluzioni di Fisica 2, Città Studi 2021.
5. C. Mencuccini, V. Silvestrini, Fisica Eletromagnetismo e ottica, Casa Editrice Ambrosiana, 2017
Course Planning
| Subjects | Text References | |
|---|---|---|
| 1 | Carica elettrica, legge di Coulomb, campo elettrostatico (3 ore) | testo 1, cap 23; testo 2, cap 1 |
| 2 | Cariche puntiformi ed estese, principio di sovrapposizione (3 ore) | testo 1, cap 23; testo 2, cap 1 |
| 3 | Flusso del campo elettrico, legge di Gauss, conduttore in equilibrio elettrostatico (3 ore) | testo 1, cap 24; testo 2, cap 3 |
| 4 | Campo conservativo, lavoro, energia e potenziale elettrostatico, dipolo elettrico (4 ore). | testo 1, cap 25; testo 2, cap 2 |
| 5 | Conduttori, capacità elettrica, condensatori e collegamenti (4 ore) | testo 1, cap 26; testo 2, cap 4 |
| 6 | Dielettrici, induzione dielettrica e polarizzazione, energia del campo in dielettrici. (6 ore) | testo 1, cap 26; testo 2, cap 5 |
| 7 | Corrente elettrica, conservazione della carica elettrica, resistenza elettrica e legge di Ohm, resistività e meccanismo microscopico della conduzione elettrica, Effetto Joule (4 ore). | testo 1, cap 27; testo 2, cap 6 |
| 8 | Collegamenti di resistenze, circuiti elettrici e principi di conservazione (5 ore). | testo 1, cap 28; testo 2, cap 6 |
| 9 | Continuità del campo elettrico attraverso una superficie carica, Eq. Maxwell per il campo elettrico (4 ore) | testo 2, cap 3 |
| 10 | Campo magnetico, effetti sul moto di una carica, forza di Lorentz e sue applicazioni (3 ore). | testo 1, cap 29; testo 2, cap 7 |
| 11 | Forza magnetica su filo percorso da corrente, spira e momento magnetico, effetto Hall (5 ore) | testo 1, cap 29; testo 2, cap 7 |
| 12 | Campo magnetico generato da correnti (legge elementare di Laplace), casi di un filo rettilineo indefinito (legge di Biot-Savart), di una spira, di un solenoide (infinito e finito) (3 ore). | testo 1, cap 30; testo 2, cap 8 |
| 13 | Forza magnetica tra fili paralleli, legge di Ampere (circuitazione del campo magnetico) (3 ore). | testo 1, cap 30; testo 2, cap 8 |
| 14 | Legge di Gauss ed Eq. Maxwell per il magnetismo (nel vuoto), continuità del campo magnetico (3 ore). | testo 1, cap 30; testo 2, cap 8 |
| 15 | Magnetismo nella materia, permeabilità e suscettività magnetiche, ferro-, dia- e para-magnetismo, induzione magnetica e magnetizzazione, isteresi magnetica (3 ore). | testo 1, cap 30; testo 2, cap 9 |
| 16 | Forza elettromotrice indotta, Legge di Faraday-Neumann-Lenz (3 ore) | testo 1, cap 31; testo 2, cap 10 |
| 17 | Campo elettrico indotto non conservativo, generatori e motori elettrici (4 ore). | testo 1, cap 31; testo 2, cap 10 |
| 18 | Induttanza elettromagnetica, autoinduzione, circuito RL, energia campo magnetico (3 ore) | testo 1, cap 32; testo 2, cap 10 |
| 19 | Circuiti LC e RLC, mutua induzione (4 ore) | testo 1, cap 32; testo 2, cap 11 |
| 20 | Corrente alternata e circuiti, valori efficaci di corrente e tensione (3 ore). | testo 1, cap 33; testo 2, cap 11 |
| 21 | Corrente di spostamento e legge di Ampere-Maxwell, Eq. Maxwell (elettromagnetismo nel vuoto) (3 ore). | testo 1 cap 34, testo 2, cap 10 |
| 22 | Fenomeni ondulatori, onde elettromagnetiche nel vuoto e loro spettro, onde piane e polarizzazione, energia di un'onda, vettore di Poynting (3 ore) | testo 1 cap 34, testo 2, cap 12 e 13 |