27214 - ESPERIMENTAZIONI DI FISICA 2

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente conosce i principi di base e gli elementi teorico-pratici dell'elettronica analogica e digitale, della strumentazione necessaria per le relative misure e di alcuni apparati di rivelazione utilizzati in osservazioni astronomiche. Acquisisce inoltre la capacità di maneggiare gli strumenti per eseguire semplici misure su circuiti elettronici (in particolare oscilloscopio e multimetro).

Contenuti

• Cenni di elettromagnetismo classico: cariche, forze, potenziali, campi.

• Elettronica analogica: Grandezze fondamentali per l'analisi dei circuiti elettronici ed elementi lineari dei circuiti (tensione, corrente, resistenza, capacità, induttanza). Leggi di Ohm e Kirchhoff. Legge di Ohm generalizzata: formalismo complesso. Filtri.

• Cenni sui semiconduttori: Teoria della struttura a bande. Semiconduttori intrinseci ed estrinseci. Giunzione pn. Diodi e loro applicazioni. Transistor BJT e FET.

• Elettronica digitale: Fondamenti di logica simbolica (algebra booleana). Porte logiche e tavole di verità. Circuiti digitali combinatori (es. multiplexer, codificatori e decodificatori, sommatori) e sequenziali (es. flip-flop).

• Introduzione ai sistemi di acquisizione dati. CCD ad uso astronomico. Radiotelescopi (fondamenti delle antenne, radiotelescopi, radio interferometri).

• Esercitazioni di laboratorio sugli argomenti in programma costituiscono parte integrante del corso. La frequenza ai laboratori è obbligatoria.

Testi/Bibliografia

- "Microelettronica", J. Millman - A. Grabel, Mc Graw-Hill

- "Introduzione all'elettronica - Parte I: elettronica digitale", E. Franchini - V. Flaminio - C. Roda - F. Spinella, Edizioni ETS.

- "Elettronica di Millman", J. Millman, A. Grabel, P. Terreni, McGraw-Hill, Quarta ed., 2008

- "La fisica di Feynman", R. Feynman - R. Leighton - M. Sands, ed. Zanichelli.

- "Essential Radio Astronomy" (ERA), J. J. Condon – S. M. Ransom,
https://science.nrao.edu/opportunities/courses/era [http://]

- "Scientific Charge Coupled Devices", J. R. Janesick , , 2001

Nota: I testi indicati sono stati utilizzati per la preparazione delle lezioni frontali e sono suggeriti come letture e approfondimenti che possono risultare particolarmente utili per gli studenti non frequentanti, ma non sono strettamente necessari per la preparazione dell'esame. Il materiale che verrà fornito sulla piattaforma "Virtuale" (inclusa una dispensa riguardante la parte di elettronica analogica e tutti gli appunti e slides mostrati durante le lezioni frontali) è infatti sufficiente per la preparazione dell'esame, soprattutto per gli studenti frequentanti.

Metodi didattici

• Lezioni frontali con uso di materiale didattico elettronico.

• Partecipazione ad esperienze di laboratorio in gruppi.

• In considerazione della tipologia di attività e dei metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede la preventiva partecipazione di tutti gli studenti ai Moduli 1 e 2 di formazione sulla sicurezza nei luoghi di studio, [https://elearning-sicurezza.unibo.it/] in modalità e-learning.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame è orale alla lavagna. La prova orale prevede elaborati da consegnare prima della prova stessa. In particolare, l'esame inizia sempre con la discussione delle relazioni prodotte dal candidato sulle tre prove di laboratorio. Successivamente, verranno poste al candidato quattro domande, una relativa a ciascuna tematica generale del corso. Viene richiesta la capacità di svolgere dimostrazioni e calcoli relativi agli argomenti trattati a lezione. Il candidato può ritirarsi dall'esame in qualsiasi momento e decidere di ripresentarsi. Analogamente, la docente può respingere un candidato se ritiene la sua preparazione insufficiente. Se l'esame termina regolarmente, il voto proposto terrà in considerazione la valutazione sia delle relazioni presentate sia delle risposte fornite durante la discussione orale.

Graduazione del voto finale:
* 18-19: preparazione su un numero limitato di argomenti affrontati nel corso e capacità di analisi solo con approccio prevalentemente qualitativo che emerge solo con l’aiuto della docente, espressione in linguaggio non sempre corretto;
* 20-24: preparazione su un numero limitato di argomenti affrontati nel corso e capacità di analisi autonoma solo con approccio prevalentemente qualitativo, espressione in linguaggio complessivamente corretto;
* 25-29: preparazione su un numero ampio di argomenti affrontati nel corso, capacità di compiere scelte autonome di analisi critica e quantitativa, padronanza della terminologia specifica;
* 30-30L: preparazione esaustiva e rigorosa sugli argomenti affrontati nel corso (in particolare su tutte le tematiche generali, incluse relazioni di laboratorio), capacità di compiere scelte autonome di analisi critica e quantitativa, piena padronanza della terminologia specifica, capacità di argomentazione e autoriflessione con collegamenti tra i vari argomenti.

Nota: Il candidato può rifiutare il voto al massimo due volte; successivamente, verrà verbalizzato il voto proposto nell’ultimo appello sostenuto.

Indicazioni specifiche per l'iscrizione alla lista d'esame:
Sono ammessi all'esame orale solamente gli studenti che hanno partecipato alle prove di laboratorio organizzate durante il corso e consegnato le relative relazioni. La consegna delle relazioni deve avvenire per via informatica (allegato in formato pdf da inviare via mail alla docente) entro la data di chiusura della lista su almaesami, tipicamente 5 giorni prima della data dell'appello.
Non saranno accettate richieste di iscrizione all'appello dopo la chiusura della lista, salvo casi di forza maggiore opportunamente documentati. Per motivi organizzativi, si prega di cancellarsi dalla lista se una volta iscritti si decide di non presentarsi all'appello.

Strumenti a supporto della didattica

• Laboratorio didattico di elettronica.

• Materiale didattico in formato elettronico su argomenti specifici.

• Programmi di simulazione di circuiti elettronici.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Myriam Gitti

Consulta il sito web di Gian Piero Siroli