27215 - FISICA GENERALE 2

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, lo studente possiede le conoscenze di base dell'elettromagnetismo classico e della relatività ristretta. Acquisisce le capacità necessarie per la soluzione di problemi elementari.

Contenuti

Modulo 1

1.a) Elementi di calcolo vettoriale differenziale e integrale. Campi scalari e vettoriali. Operatore gradiente. Flusso e circuitazione in campi vettoriali. Teoremi di Gauss e Stokes.

1.b) Elettrostatica. Carica elettrica. Legge di Coulomb. Campo elettrico e potenziale elettrostatico. Linee di campo e superfici equipotenziali. Legge di Gauss. Equazioni Poisson. Dipolo elettrico. Momenti di multipolo. Elettrostatica dei conduttori. Problema generale della elettrostatica e equazione di Laplace. Energia elettrostatica. Condensatori. Campo elettrico nei dielettrici.

1.c) La corrente elettrica continua. Intensita' di corrente e densita' di corrente. Equazione di continuita'. Leggi di Ohm e Joule anche in forma locale.

1.d) Il campo magnetico costante nel vuoto. Fenomeni magnetici. Vettore induzione magnetica. Legge di Biot-Savart. Formule di Laplace. Forza di Lorentz. Flusso e circuitazione di B. Divergenza e rotazione di B. Potenziale vettore. Teorema di equivalenza di Ampere. Campi magnetici nella materia.

1.e) L'induzione elettromagnetica. Legge di Faraday. Campo elettrico non conservativo. Autoinduzione e mutua induzione. L' energia del campo magnetico.

1.f) Equazioni di Maxwell. Corrente di spostamento.

1.g) Soluzione delle equazioni di Maxwell con i potenziali ritardati.

1.h) Esercizi sui punti 1.a, 1.b, 1.c, 1.d. Gli esercizi proposti sono presi da vecchie prove di esame e hanno l'obiettivo di fare comprendere a fondi gli argomenti trattati, preparando gli studenti alla prova scritta.

Modulo 2

2.a) Esercizi sugli argomenti del punto 1.d

2.b) Relativita'. Trasformazioni di Galileo e loro incompatibilita' con le leggi di Maxwell. Invarianza della velocita' della luce. Trasformazioni di Lorentz. Composizione delle velocita'. Contrazione delle lunghezze e dilatazione dei tempi. Tempo proprio. Dinamica relativistica. Equivalenza massa-energia. Conservazione dell'impulso e dell'energia. Urti. Elettromagnetismo in relativita'. Trasformazioni per i campi E e B.

2.c) Onde. L' equazione delle onde. Onde piane e sferiche. Onde elettromagnetiche.Velocita' di propagazione e stati di polarizzazione. Conservazione dell' energia e vettore di Poynting. Quantita' di moto del campo elettromagnetico. Pressione di radiazione. Radiazione di dipolo e formula di Larmor. Propagazione delle onde nei mezzi materiali. Onde monocromatiche e non. Pacchetti d'onda. Velocita' di gruppo e di fase.

2.d) Limiti dell'elettromagnetismo classico. Effetto fotoelettrico.

2.e) Radiazione di una particella carica.

2.f) Esercizi sui punti 2.a, 2.b,2.c,2.d, 2.e

Testi/Bibliografia

 

- Mencuccini, Silvestrini, FISICA Elettromagnetismo e Ottica, Casa Editrice Ambrosiana

- Mazzoldi, Paolo. Fisica Vol. II.,  EdiSES, 2021.

- Mazzoldi, Nigro.Voci, Fisica Vol II, EdiSES 2019.

- R. Resnick, Introduzione alla relativita' ristretta, Casa Editrice Ambrosiana

 

-G. Balestrino, P. G. Medaglia, S. Sanna, Elettromagnetismo e Onde Guida alla Soluzione degli Esercizi da Mazzoldi, Nigro, Voci - Fisica Mazzoldi, Nigro, Voci - Elementi di Fisica.  EdiSES, 2023.

-M. Zani, P. Taroni, L. Duò, Esercizi di Fisica Elettromagnetismo e Onde, Edises 2021.

 

Metodi didattici

Lezione alla lavagna elettronica, e soluzione di problemi in aula

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Esame scritto e orale. Il risultato della prova scritta e' valido per gli appelli orali della stessa sessione.

Durante il corso, saranno proposte due prove intermedie (approssimativamente a Dicembre e Maggio) che, se entrambe superate con voto > 18/30, sosttuiranno la prova scritta della sessione estiva.

Nel dettaglio, la prova scritta sara' costiuita da 3  problemi, uno rigiardante la parte di elettrostatica, uno rigardante la parte di magnetostatica/ induzione elettromagnetica, e uno riguardante la parte di relativita' o onde elettromagnetiche. 

La prova scritta é valutata con un punteggio in 30-esimi. Ad ognuno dei tre probllemi è attribuito un punteggio pari a 10/30. Durante la prova scritta, della durata di 180 minuti, è ammesso l'uso di appunti personali. La prova scritta si intende superata con un voto maggiore o uguale a 18/30. Il superamento della prova scritta e' necessario per poter accedere alla prova orale. Le valutazioni della prova scritta vengono rese note agli studenti tramite almaesami.

La prova orale ha una durata complessiva di 30-40 minuti, ed è divisa in 2 parti, una prima parte sul primo modulo e una seconda parte sul secondo modulo. 

Durante la prova orale, vengono poste domande che possono riguardare tutti gli argomenti in programma. La prova orale è valutata con un punteggio in 30-esimi e di intende superata con un punteggio minimo di 18/30.

Il voto dell'esame orale è stabilito in base ai criteri seguenti:
- 18-21: preparazione limitata ad un sottoinsieme di argomenti, e la capacità critica emerge solo con l’aiuto del docente.
- 22-25: preparazione buona su un numero ampio di argomenti, ma la capacità critica si rivela autonoma solo in modo limitato.
- 26-29: preparazione buona sulla totalità degli argomenti affrontati nel corso unita a una buona autonomia e capacità critica.
- 30: Preparazione completa e ottima autonomia e capacità critica.

Il voto finale risulta dalla media tra scritto e orale. La lode è riservata ai casi di eccellente preparazione e capcità di mettere in collegamento le diverse parti del corso.

Il voto puo' essere rifiutato 2 volte, in accordo con quanto deciso dal CdS. In caso di rifiuto del voto, la prova scritta deve essere ripetuta.

Orario di ricevimento

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