Fisica generale C - (5 cfu)

Finalità

Mettere in evidenza l'importanza del metodo delle scienze fisiche nell'ambito del pensiero scientifico e acquisire una piena conoscenza dei fenomeni dell'elettromagnetismo classico con specifico riferimento alle sue attuali ricadute applicative.

Programma

la legge di Coulomb e il campo elettrico
carica elettrica e materia; isolanti e conduttori
la legge di Coulomb; analogie e differenze con la legge di gravitazione universale
il campo elettrico; analogie e differenze con il campo gravitazionale
la legge di Gauss
flusso del campo elettrico
legge di Gauss e legge di Coulomb
uso della legge di Gauss per la determinazione di E
il potenziale elettrico
campi conservativi
l'energia potenziale elettrica; il potenziale elettrico
energia potenziale di un sistema di cariche
il calcolo del potenziale elettrico nel caso discreto e nel caso continuo
relazioni tra potenziale e campo elettrico; superfici equipotenziali e linee di E.
proprietà elettrostatiche di un conduttore
capacità ed energia elettrostatica
relazione tra carica e potenziale elettrico
condensatori; calcolo della capacità; concetto di capacità equivalente
energia elettrica immagazzinata in un condensatore
densità di energia di campo elettrico
proprietà elettrostatiche degli isolanti (costante dielettrica)
corrente e resistenza
corrente elettrica e densità di corrente
il flusso della carica: la velocità di deriva
la resistenza di un conduttore la legge di Ohm; resistività e conducibilità
dipendenza della resistività dalla temperatura
la legge di Ohm dal punto di vista microscopico (modello di Drude)
materiali non ohmici: i semiconduttori. I superconduttori
energia e corrente nei circuiti in corrente continua
forza elettromotrice
energia elettrica e potenza; bilancio energetico
concetto di resistenza equivalente; resistenze in serie e in parallelo
la legge dei nodi; la legge delle maglie
amperometri e voltmetri; circuiti RC
il campo magnetico
introduzione alle interazioni magnetiche (cfr. Mazzoldi p.227)
definizione di B; forza magnetica
forza di Lorentz; moto delle cariche in presenza di campi elettrici e magnetici
effetto Hall
Ciclotrone
forze magnetiche su fili e spire percorsi da correnti elettriche
momento di dipolo magnetico
energia potenziale di una spira in un campo magnetico.
le sorgenti del campo magnetico
interazioni ed equivalenze tra magneti e spire
campo magnetico generato da una corrente di cariche
legge di Biot-Savart
forza tra due conduttori paralleli;
cannone elettomagnetico
la legge di Ampere e applicazioni
la legge di Faraday
correnti indotte: la legge di Faraday
la legge di Lenz
induzione em e trasferimenti di energia
studio delle cause che possono intervenire a variare il flusso magnetico nel tempo
campi elettrici indotti
l'induttanza
proporzionalità tra flusso magnetico e corrente indotta
f.e.m. autoindotte e induttanza
circuiti RL; densità di energia magnetica
proprietà magnetiche della materia
calamite
il flusso magnetico e la legge di Gauss per i campi magnetici
campo magnetico terrestre
campi magnetici nella materia; magnetismo ed elettroni
materiali magnetici: paramagnetismo, diamagnetismo, ferromagnetismo
campi magnetici indotti; corrente di spostamento
le equazioni di Maxwell
oscillazioni elettromagnetiche e correnti alternate
oscillazioni LC e oscillazioni smorzate
corrente alternata
oscillazioni forzate e risonanza
circuiti RLC serie
potenza nei circuiti a corrente alternata; trasformatori
le onde elettromagnetiche
le onde (cfr. Mazzoldi p. 465)
lo spettro delle onde e.m.;
propagazione di un onda e.m.
trasporto di energia e vettore di Poynting;
pressione di radiazione

la natura della luce e la sua propagazione
polarizzazione;
riflessione e rifrazione;
dispersione cromatica
riflessione totale;
la legge di Brewster
luce come onda
Conservazione dell’energia nella riflessione e rifrazione della luce
(cfr. Mazzoldi p. 578);
legge di Lambert (attenuazione dell’intensità dell’onda em, cfr. Mazzoldi p. 544)
interferenza;
diffrazione;
esperienza di Young; coerenza
interferenza da pellicole sottili

Attività d'esercitazione

Esercitazioni collettive(30%) e test individuali (5%) dedicati a risolvere e chiarire problemi e quesiti selezionati fra i più adatti a verificare il corretto apprendimento delle lezioni "teoriche"(65%).

Modalità d'esame

Se i test periodici in itinere hanno dato esito complessivamente positivo, alla fine del semestre la Commissione d’Esame assegna il voto che verrà registrato in corrispondenza al primo appello. Altrimenti la prova d'esame consiste in una prova scritta su quesiti ed esercizi relativi all'elettromagnetismo classico e (a discrezione della Commissione) in un colloquio integrativo.

Propedeuticità

Fisica A-B

Testi consigliati

Halliday, Resnick, Walker "Fondamenti di FISICA" (El-Magn-Ottica) V edizione, Casa Editrice Ambrosiana, Milano.
Per approfondimenti e per la introduzione ai fenomeni magnetici e la trattazione delle onde e.m. è utile il: Mazzoldi, Nigro, Voci "FISICA" Vol. II, EdiSES, Napoli.

Testi d'approfondimento

Tipler, "Corso di Fisica", III edizione, Volume II, Casa Editrice Zanichelli, Bologna.
Ohanian, "FISICA, Vol II" Casa Editrice Zanichelli, Bologna.
Serway, "Fisica per scienze e ingegneria, Vol II", Casa editrice EdiSES Napoli (nuova edizione).

Ultimo aggiornamento: 16-01-2004

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