28000 - FISICA GENERALE T-2

Conoscenze e abilità da conseguire

Educazione al metodo scientifico-sperimentale; il significato dei concetti fisici fondamentali riguardanti i principi dell'elettromagnetismo; capacità di applicare tali principi nella soluzione di semplici problemi fisici.

Contenuti

Origine microscopica dei fenomeni elettrostatici.

Costituenti elementari stabili della materia, loro massa e carica elettrica. Quantizzazione della carica elettrica.

Generalità sul campo elettrostatico nel vuoto

La legge di Coulomb. Definizione di campo elettrico e suoi aspetti vettoriali: linee di forza, sorgenti del campo, legge di Gauss in forma differenziale. Il campo elettrico come campo conservativo: il potenziale elettrostatico, la circuitazione e il rotore. Densità di energia elettrostatica associata al campo elettrico.

Effetti dinamici elementari di campi elettrostatici

Accelerazione di una carica puntiforme soggetta a campo elettrico; conservazione dell'energia . Dipolo elettrico, campo elettrico associato, momento di dipolo elettrico, momento torcente agente sul dipolo in un campo elettrico esterno, energia potenziale del dipolo in un campo elettrico esterno.

Elettrostatica con conduttori

Conduttori ed isolanti. Campo elettrico all'interno di un conduttore. Induzione elettrostatica. Conduttori in equilibrio, conduttori cavi campo e cariche sulla superficie del conduttore. Capacità elettrostatica. Calcoli di capacità: condensatore piano, cilindrico e sferico. Connessione in serie e parallelo dei condensatori. Schermo elettrostatico.Cenni di elettrostatica con dielettrici.

Energia elettrostatica

Energia di un sistema di cariche puntiformi e di una distribuzione continua di cariche. Energia elettrostatica immagazzinata in un condensatore carico. Localizzazione dell'energia nel campo elettrico.

Corrente elettrica

Conduzione e corrente elettrica. Definizione di intensità di corrente ed unità di misura. Vettore densità di corrente. Legge di conservazione della carica: equazione di continuità. Le due leggi di Ohm: resistenza e resistività. Effetto Joule. Resistenze in serie ed in parallelo. Forza elettromotrice. Leggi di Kirchoff per le reti elettriche. Circuiti RC: carica e scarica di un condensatore attraverso una resistenza.

Generalità sul campo magnetico nel vuoto nel caso stazionario

L'interazione magnetica. Linee di forza del campo magnetico. Legge di Gauss per il campo magnetico. II Legge di Laplace: forza magnetica su un conduttore percorso da corrente. Forza magnetica su una carica in movimento. Momenti meccanici su circuiti piani. Effetto Hall. Vettore sull'asse di una spira percorsa da corrente, Momento di dipolo magnetico della spira. Energia potenziale della spira in un campo magnetico esterno. Equivalenza tra la spira percorsa da corrente ed un magnete permanente. Momenti di dipolo magnetico atomici e intrinseci. Non separabilità dei poli magnetici.

Campi magnetici stazionari generati da circuiti elementari

I Legge di Laplace o Biot-Savart: campo magnetico generato da una corrente. Calcoli di campi magnetici prodotti da circuiti elementari. Legge di Ampère. Campo magnetico in un solenoide indefinito. Flusso tra circuiti, autoflusso. Proprietà del campo magnetico nel vuoto.Cenni di magnetismo nella materia.

Campi magnetici ed elettrici variabili nel tempo

Induzione elettromagnetica e Legge di Faraday. Legge di Lenz e conservazione dell'energia. Origine fisica della forza elettromotrice indotta. Applicazioni della legge di Faraday. Induttanza, mutua induzione e Autoinduzione. Circuiti LC ed RL. Energia magnetica. Induzione mutua. Corrente di spostamento e Legge di Ampère-Maxwell.

Le equazioni di Maxwell

Discussione delle equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale. Cenni sulle onde elettromagnetiche e sugli aspetti energetici del campo elettromagnetico. Il teorema di Poynting.

Testi/Bibliografia

S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni "Fisica Generale - Elettromagnetismo", Casa Editrice Ambrosiana

P. Mazzoldi, M. Nigro, C.Voci "Fisica - Volume II", EdiSES

Metodi didattici

Lezioni frontali ed esercitazioni in aula.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Prova scritta obbligatoria, prova orale facoltativa. E' obbligatorio iscriversi alla prova scritta su AlmaEsami. Sono previsti tre appelli in inverno, due in estate e uno in autunno per sessione.

Nella prova scritta sono presenti 3 esercizi della stessa tipologia di quelli trattati a lezione e 2 quesiti a risposta aperta su argomenti teorici.

La soglia di promozione è fissata a 15/30. Con votazione strettamente inferiore a 18/30 è obbligatorio sostenere l'esame orale. Chi ottiene una votazione superiore o uguale a 18/30, potrà scegliere se verbalizzare il voto secondo la seguente tabella:

Voto prova scritta    Verbalizzazione diretta
15-16-17                  Orale obbligatorio
18-19-20-21             Voto invariato
22                             21
23-24                        22
25-26                        23
27-28                        24
29-30                        25

Per coloro che intendono sostenere la prova orale, lo scritto sarà valido per l'intera sessione. Per coloro che intendono ripetere la prova scritta, tutte le prove sostenute precedentemente saranno annullate nel momento  in cui lo studente consegna l'elaborato.

Durante le prove scritte è ammesso l'uso di penna (NO matita), strumenti da disegno (riga, squadra, compasso...) e calcolatrice scientifica non programmabile. La carta sarà fornita dalla commissione. Non è consentito l'uso di libri, appunti personali, telefoni cellulari, smartphones, tablets, etc.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Lorenzo Rinaldi