FISICA II - canale 2

L'obiettivo del presente insegnamento è fornire agli studenti le conoscenze di base dell'elettromagnetismo (in condizioni statiche e dinamiche, in vuoto o nella materia) e della propagazione delle onde elettromagnetiche. Alla fine del corso lo studente sarà in grado di risolvere semplici problemi di elettromagnetismo, anche a partire dalle equazioni di Maxwell.

Comprensione del testo, nozioni di geometria, algebra e trigonometria elementari.

Calcolo differenziale ed integrale di funzioni ad una variabile. Equazioni differenziali del primo e del secondo ordine

Grandezze scalari e vettoriale. Calcolo vettoriale.

Leggi di Newton ed equazioni del moto. Dinamica traslazionale e rotazionale. Campo di forze. Energia cinetica e potenziale.

Frequenza fortemente consigliata.

La frequenza è obbligatoria per accedere alle prove in itinere (limite minimo di presenze pari al 65%).

1. Elettrostatica

• Carica elettrica, legge di Coulomb, campo elettrostatico.
• Cariche puntiformi ed estese, principio di sovrapposizione.
• Flusso del campo elettrico, legge di Gauss, conduttore in equilibrio elettrostatico.
• Campo conservativo, lavoro, energia e potenziale elettrostatico, dipolo elettrico.
• Conduttori, capacità elettrica, condensatori e collegamenti.
• Dielettrici, induzione dielettrica e polarizzazione, energia del campo in dielettrici.

2. Elettrodinamica

• Corrente elettrica, conservazione della carica elettrica, resistenza elettrica e legge di Ohm.
• Resistività e meccanismo microscopico della conduzione elettrica.
• Effetto Joule e collegamenti di resistenze.
• Circuiti, leggi di Kichhoff e circuito RC.
• Continuità del campo elettrico attraverso una superficie carica, Eq. Maxwell per il campo elettrico.

3. Magnetismo

• Campo magnetico, effetti sul moto di una carica, forza di Lorentz e sue applicazioni.
• Forza magnetica su filo percorso da corrente, spira e momento magnetico, effetto Hall.
• 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).
• Forza magnetica tra fili paralleli, legge di Ampere (circuitazione del campo magnetico).
• Legge di Gauss ed Eq. Maxwell per il magnetismo (nel vuoto), continuità del campo magnetico.
• Magnetismo nella materia, permeabilità e suscettività magnetiche, ferro-, dia- e para-magnetismo, induzione magnetica e magnetizzazione, isteresi magnetica.

4. Induzione elettromagnetica

• Forza elettromotrice indotta, Legge di Faraday-Neumann-Lenz.
• Campo elettrico indotto non conservativo, generatori e motori elettrici.
• Induttanza elettromagnetica, autoinduzione, circuito RL, energia campo magnetico
• Circuiti LC e RLC, mutua induzione.
• Corrente alternata e circuiti, valori efficaci di corrente e tensione.
• Corrente di spostamento e legge di Ampere-Maxwell, Eq. Maxwell (elettromagnetismo nel vuoto).

5. Onde elettromagnetiche

• Fenomeni ondulatori, onde elettromagnetiche nel vuoto e loro spettro.
• Onde piane e polarizzazione, energia di un'onda, vettore di Poynting.

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.

Il materiale didattico eventualmente consegnato (in aula o via Studium) e gli appunti del corso sono una guida per lo studente che dovrà comunque studiare sui testi di Fisica consigliati.

Lo scopo della prova d’esame consiste nel verificare il livello di raggiungimento degli obiettivi formativi precedentemente indicati. Essa consiste in prove scritte (finale o in itinere) e una prova orale.

Due prove in itinere (ciascuna scritta con tre problemi). Durata: 2 ore. Punteggio: fino a 9 punti per ogni problema risolto correttamente. Il superamento delle due prove con voto medio superiore a 18 esonera dalla prova finale scritta.

Alla prova in itinere lo studente può essere dotato di penna, matita e calcolatrice.

Prova scritta (con quattro problemi). Durata: 3 ore. Punteggio: fino a 6 punti per ogni problema risolto correttamente. Soglia: 18 punti.

Alla prova scritta lo studente può essere dotato di penna, matita e calcolatrice.

Nella prova orale (cui si accede con voto scritto non inferiore a 18) saranno verificate le conoscenze di teoria attraverso domande generali sugli argomenti del corso.

L'esame si ritiene superato se lo studente totalizza più di 18.