28628 - FISICA GENERALE T-B

Scheda insegnamento

Anno Accademico 2021/2022

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, dopo avere superato la prova di verifica finale, lo studente possiede una conoscenza dei concetti generali dell’elettromagnetismo nel vuoto e nei mezzi conduttori nonché la capacità di impiegare tali concetti nella soluzione di problemi concreti.

Contenuti

Introduzione all'elettromagnetismo. Sistemi di unità di misura. Aspetti microscopici: costituenti elementari della materia, quantizzazione della carica elettrica, esperimento di Millikan. Aspetti macroscopici: polarizzazione, induzione elettrostatica. Legge di Coulomb.

Campo elettrostatico. Linee di Forza. Flusso del campo elettrico. Forma integrale della legge di Gauss. Campo generato da una superficie carica. Forma differenziale della legge di Gauss. Campi conservativi. Potenziale elettrostatico. Calcolo del potenziale per casi notevoli: sfera piena, cilindro pieno infinito, disco circolare, filo infinito. Dipolo elettrico elementare: forza elettrostatica, potenziale e campo elettrico. Rotore del campo elettrostatico. Problema generale dell'elettrostatica: equazioni di Poisson e Laplace. Energia elettrostatica. Coppia del dipolo in un campo elettrico. Energia di dipolo. Moto di particelle cariche in un campo elettrico.

Conduttori. Induzione parziale e completa. Gabbia di Faraday. Campo elettrico nei conduttori. Capacità di un conduttore. Condensatori sferici, cilindrici e piani. Condensatori in serie e in parallelo. Energia elettrostatica di un sistema di cariche, di un conduttore e di un condensatore. Densità di energia elettrostatica. Forza tra le armature di un condensatore.

Cenni all'elettrostatica nella materia. Polarizzazione per deformazione e orientamento. Equazione dell'elettrostatica in presenza di dielettrici.

Corrente elettrica stazionaria. Intensità e densità di corrente. Equazione di continuità e conservazione della carica. Resistenza elettrica. Legge di Ohm. Effetto Joule, interpretazione macroscopica e microscopica. Generatori di corrente continua. Leggi di Kirchhoff. Fenomeni quasi-stazionari, transiente dei circuiti RC.

Introduzione alla magnetostatica. Esperienze di Oersted e Ampere. Prima legge di Laplace. Conduttori rettilinei e spire percorsi da corrente. Forza di Lorentz. Seconda legge di Laplace. Forze tra circuiti. Proprietà integrali e locali del campo magnetico: teorema della circuitazione, teorema del flusso, rotore e divergenza. Campo magnetico in un solenoide. Campo generato da una spira. Moto di particelle cariche in un campo magnetico. Effetto Hall. Ciclotrone e spettrometri. Equivalenza tra spire e aghi magnetici.

Cenni alla magnetostatica nella materia. Correnti atomiche e dipoli elementari. Interpretazione microscopica del diamagnetismo, paramagnetismo e ferromagnetismo. Vettore densità di polarizzazione magnetica. Relazioni base per la magnetostatica nella materia.

Campi magnetici variabili nel tempo. Legge di Faraday-Neumann-Lenz. Flusso tagliato. Spira rotante in un campo magnetico. Coefficienti di auto-induzione e mutua-induzione. Induttanze in serie e in parallelo. Transiente dei circuiti RL, LC and RLC. Corrente di spostamento e legge di Ampere-Maxwell. Onde elettromagnetiche.

Testi/Bibliografia

Testo base:

S. Focardi, I. Massa, I. G. Uguzzoni, Fisica generale - Elettromagnetismo, CEA.

Per approfondimenti:

C. Mencuccini, A. Silvestrini, Fisica II, Liguori.

Per gli esercizi:

M. Bruno, M. D'Agostino, R. Santoro, Esercizi di Fisica - Elettromagnetismo, CEA.

P. Capiluppi, L. Feretti, G. Giacomelli, L. Gregorini - Esercizi di Fisica - Elettromagnetismo e ottica, CUSL.

C. Mencuccini, A. Silvestrini, Fisica II, Liguori (esercizi a fine capitolo).

S. Longhi et al., Esercizi di Fisica Generale: Meccanica Termodinamica Elettricità e Magnetismo, Edizioni Escupapio

Testo e soluzioni dei compiti scritti passati si trovano:

  • fino all'A.A. 2015/16 compreso nel sito [http://www.bo.infn.it/~maurin/Nicoletta_Mauri_-_Unibo_e_INFN_Bologna/Didattica.html] della Dott.ssa Nicoletta Mauri;
  • dall'A.A. 2016/17 all'A.A. 2018/19 nel sito [http://www.bo.infn.it/~sioli/didattica/fg2i/risultati.htm] del Prof. Maximiliano Sioli;
  • dall'A.A. 2019/20 al sito [https://www.bo.infn.it/~alici/didattica/fg/risultati.html].

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

  • L'esame consiste in una prova scritta obbligatoria ed in una prova orale che può essere facoltativa o obbligatoria.
  • Sono previsti sei appelli per anno accademico: tre nella sessione invernale, due in quella estiva, uno in quella autunnale. Non sono previste prove in itinere ("parziali"). Eventuali appelli straordinari saranno presi in considerazione a seconda delle richieste.
  • Per poter sostenere le prove (scritte e orali) è necessario iscriversi tramite AlmaEsami.
  • In ciascuna prova scritta vi sono tre esercizi ed una domanda aperta di teoria.
  • Gli esercizi, che verteranno sugli argomenti presentati nel corso e che devono essere risolti allegando lo svolgimento in modo da verificare il percorso logico seguito dallo studente, valgono fino ad un massimo di 8 punti ciascuno. In questo modo si vuole verificare l’abilità dello studente nell’applicazione dei concetti teorici presentati durante il corso a problemi pratici
  • Il quesito di teoria vale fino ad un massimo di 4 punti. Il punteggio massimo ottenibile con la sola prova scritta è di 28 punti.
  • Se il voto complessivo è superiore o uguale a 18/30 e la risposta alla domanda di teoria è sufficiente, lo studente può eventualmente chiedere la verbalizzazione del voto senza senza sostenere la prova orale. Se il voto complessivo è superiore o uguale a 18/30 ma la risposta alla domanda di teoria non è sufficiente, lo studente dovrà presentarsi a sostenere la prova orale per avere il voto finale verbalizzato. Se infine il voto complessivo è inferiore a 18/30 il compito è giudicato insufficiente e lo studente non potrà sostenere la prova orale.
  • Durante la prova, della durata di 2 ore, è concesso l'uso della calcolatrice ma non è possibile consultare né testi né appunti.
  • Il risultato della prova scritta ha validità fino alla fine della sessione in cui si e' sostenuta la prova scritta.
  • Gli studenti possono ripetere uno scritto se vogliono migliorare il voto. Si tenga però presente che verranno annullati i voti precedenti: farà fede l'iscrizione in lista il giorno dello svolgimento della prova scritta. Questo non vale nel caso lo studente si ritiri dallo scritto.
  • Se si viene respinti all'orale, o si rifiuta il voto, il mantenimento del voto dello scritto è a giudizio della commissione.

Strumenti a supporto della didattica

Tutor di riferimento.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Andrea Alici