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FISICA GENERALE II

Anno accademico e docente
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English course description
Anno accademico
2022/2023
Docente
CESARE MALAGU'
Crediti formativi
12
Periodo didattico
Annualità Singola
SSD
FIS/01

Obiettivi formativi

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Modulo: 55852 - FISICA GENERALE II - 1 PARTE
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L'obbiettivo formativo del corso di Fisica II e' di fornire le basi dell'elettromagnetismo classico, sia in vuoto che nei mezzi isotropi ed omogenei, in modo tale da dotare lo studente delle competenze necessarie ad affrontare problemi di elettromagnetismo e applicare le leggi apprese per risolverli. Nella formazione e' compresa sia la parte teorica dedicata ad incrementare le conoscenze di fisica generale dello studente che la parte di esercitazioni per incrementare le capacità di problem solving degli studenti (abilità).

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Modulo: 55853 - FISICA GENERALE II - 2 PARTE
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L'obbiettivo formativo del corso di Fisica II e' di fornire le basi dell'elettromagnetismo classico, sia in vuoto che nei mezzi isotropi ed omogenei, in modo tale da dotare lo studente delle competenze necessarie ad affrontare problemi di elettromagnetismo e applicare le leggi apprese per risolverli. Nella formazione e' compresa sia la parte teorica dedicata ad incrementare le conoscenze di fisica generale dello studente che la parte di esercitazioni per incrementare le capacità di problem solving degli studenti (abilità).

Prerequisiti

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Modulo: 55852 - FISICA GENERALE II - 1 PARTE
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Le basi di matematica necessarie per poter seguire proficuamente il corso sono: sistemi di riferimento in coordinate cartesiane, polari e cilindiriche; trigonometria; calcolo vettoriale; calcolo integrale e differenziale di funzioni di una variabile reale.
Sono inoltre fondamentali molti argomenti del corso di Fisica Generale I ed è necessario il superamento di tale esame.

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Modulo: 55853 - FISICA GENERALE II - 2 PARTE
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Le basi di matematica necessarie per poter seguire proficuamente il corso sono: sistemi di riferimento in coordinate cartesiane, polari e cilindiriche; trigonometria; calcolo vettoriale; calcolo integrale e differenziale di funzioni di una variabile reale.
Sono inoltre fondamentali molti argomenti del corso di Fisica Generale I ed è necessario il superamento di tale esame.

Contenuti del corso

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Modulo: 55852 - FISICA GENERALE II - 1 PARTE
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Elettrostatica: Aspetti sperimentali; carica elettrica; legge di Coulomb e campo elettrico; principio di sovrapposizione; potenziale elettrico; dipolo elettrico; flusso di un campo vettoriale; legge di Gauss; equazioni dell'elettrostatica.Elettrostatica e conduttori: Capacita'; energia di un condensatore carico; condensatori in serie e in parallelo.
Campi elettrici nella materia
Aspetti sperimentali; la polarizzazione molecolare; dielettrici polari e non polari; vettore polarizzazione dielettrica; densità di carica superficiale e volumetrica di polarizzazione su un dielettrico; corrente di polarizzazione; vettore induzione elettrica; divergenza del campo induzione elettrica; suscettività elettrica e costante dielettrica di un dielettrico isotropo; potenziale elettrostatico nei dielettrici; condizioni di continuità del campo elettrico e del campo induzione elettrica sull'interfaccia fra due dielettrici isotropi; energia del campo elettrostatico; forza su un dielettrico in un condensatore carico; rigidità dielettrica. Nelle prime quattro settimane totale 20 ore.

Corrente elettrica nei conduttori: Forza elettromotrice; vettore densita' di corrente e intensita' di corrente elettrica; principio di conservazione della carica elettrica; legge di Ohm; effetto Joule; Resistenze in serie e in parallelo. Le leggi di Kirchhoff.
Magnetostatica: sorgenti del campo magnetico e aspetti sperimentali; la legge di Biot-Savart; I e II legge di Laplace; definizione dell'Ampere; momento di dipolo magnetico di una spira; circuitazione di un campo vettoriale e il Teorema di Ampere; Legge di Gauss per il campo magnetico; le equazioni della magnetostatica in forma integrale e in forma differenziale. Nelle seconde quattro settimane nelle successive 20 ore.

Campi magnetici nella materia
Momento di dipolo magnetico orbitale e di spin nell'atomo dovuto agli elettroni; effetti di un campo magnetico su sostanze diverse - diamagnetismo e paramagnetismo; intensità di magnetizzazione; densità di corrente superficiale e volumetrica di magnetizzazione; la legge di Ampère nella materia; vettore intensità di campo magnetico; suscettività magnetica e permeabilità magnetica; condizioni del campo magnetico e del campo induzione magnetica all'interfaccia tra sostanze magnetiche isotrope ed omogenee; ferromagnetismo; isteresi magnetica; circuiti magnetici; la legge di Hopkinson; energia del campo magnetico; forza agente su sostanze magnetiche in presenza di campi magnetici. 20 ore nelle ultime 4 settimane del primo semestre.

Il secondo modulo incomincerà dall'Induzione elettromagnetica: Forza di Lorentz; legge di induzione di Faraday e Legge di Lenz; rotore del campo elettrico; il fenomeno dell'autoinduzione; induttanza; energia immagazzinata da un'induttanza; circuito RL; mutua induttanza. Prime quattro settimane per un totale di 20 ore.

Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche
Corrente di spostamento; equazioni di Maxwell nel vuoto in forma integrale e differenziale; equazioni di Maxwell nella materia; equazione delle onde nell'elettromagnetismo; velocità della luce; onde piane nel vuoto; vettore di Poynting; energia, quantità di moto di un'onda piana; pressione di radiazione; Polarizzazione lineare e circolare. Successive sei settimane per un totale di 30 ore.

Riflessione e rifrazione nei mezzi isotropi ed omogenei. Legge di Snell e riflessione totale interna. Angolo di Brewster. Ottica geometrica; Principio di Fermat; specchio sferico; diottro sferico; equazione delle lenti sottili. Intereferenza; Principio di Huygens; Diffrazione; potere risolutivo. Esperienza di Young. Ultime due settimane per un totale di 10 ore.

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Modulo: 55853 - FISICA GENERALE II - 2 PARTE
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Elettrostatica: Aspetti sperimentali; carica elettrica; legge di Coulomb e campo elettrico; principio di sovrapposizione; potenziale elettrico; dipolo elettrico; flusso di un campo vettoriale; legge di Gauss; equazioni dell'elettrostatica.Elettrostatica e conduttori: Capacita'; energia di un condensatore carico; condensatori in serie e in parallelo.
Campi elettrici nella materia
Aspetti sperimentali; la polarizzazione molecolare; dielettrici polari e non polari; vettore polarizzazione dielettrica; densità di carica superficiale e volumetrica di polarizzazione su un dielettrico; corrente di polarizzazione; vettore induzione elettrica; divergenza del campo induzione elettrica; suscettività elettrica e costante dielettrica di un dielettrico isotropo; potenziale elettrostatico nei dielettrici; condizioni di continuità del campo elettrico e del campo induzione elettrica sull'interfaccia fra due dielettrici isotropi; energia del campo elettrostatico; forza su un dielettrico in un condensatore carico; rigidità dielettrica. Nelle prime quattro settimane totale 20 ore.

Corrente elettrica nei conduttori: Forza elettromotrice; vettore densita' di corrente e intensita' di corrente elettrica; principio di conservazione della carica elettrica; legge di Ohm; effetto Joule; Resistenze in serie e in parallelo. Le leggi di Kirchhoff.
Magnetostatica: sorgenti del campo magnetico e aspetti sperimentali; la legge di Biot-Savart; I e II legge di Laplace; definizione dell'Ampere; momento di dipolo magnetico di una spira; circuitazione di un campo vettoriale e il Teorema di Ampere; Legge di Gauss per il campo magnetico; le equazioni della magnetostatica in forma integrale e in forma differenziale. Nelle seconde quattro settimane nelle successive 20 ore.

Campi magnetici nella materia
Momento di dipolo magnetico orbitale e di spin nell'atomo dovuto agli elettroni; effetti di un campo magnetico su sostanze diverse - diamagnetismo e paramagnetismo; intensità di magnetizzazione; densità di corrente superficiale e volumetrica di magnetizzazione; la legge di Ampère nella materia; vettore intensità di campo magnetico; suscettività magnetica e permeabilità magnetica; condizioni del campo magnetico e del campo induzione magnetica all'interfaccia tra sostanze magnetiche isotrope ed omogenee; ferromagnetismo; isteresi magnetica; circuiti magnetici; la legge di Hopkinson; energia del campo magnetico; forza agente su sostanze magnetiche in presenza di campi magnetici. 20 ore nelle ultime 4 settimane del primo semestre.

Il secondo modulo incomincerà dall'Induzione elettromagnetica: Forza di Lorentz; legge di induzione di Faraday e Legge di Lenz; rotore del campo elettrico; il fenomeno dell'autoinduzione; induttanza; energia immagazzinata da un'induttanza; circuito RL; mutua induttanza. Prime quattro settimane per un totale di 20 ore.

Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche
Corrente di spostamento; equazioni di Maxwell nel vuoto in forma integrale e differenziale; equazioni di Maxwell nella materia; equazione delle onde nell'elettromagnetismo; velocità della luce; onde piane nel vuoto; vettore di Poynting; energia, quantità di moto di un'onda piana; pressione di radiazione; Polarizzazione lineare e circolare. Successive sei settimane per un totale di 30 ore.

Riflessione e rifrazione nei mezzi isotropi ed omogenei. Legge di Snell e riflessione totale interna. Angolo di Brewster. Ottica geometrica; Principio di Fermat; specchio sferico; diottro sferico; equazione delle lenti sottili. Intereferenza; Principio di Huygens; Diffrazione; potere risolutivo. Esperienza di Young. Ultime due settimane per un totale di 10 ore.

Metodi didattici

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Modulo: 55852 - FISICA GENERALE II - 1 PARTE
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Il corso viene suddiviso in 50% di lezioni teoriche frontali alla lavagna e 50% di esercitazioni. Ogni argomento viene sviluppato prima dal punto di vista della teoria e seguono esercitazioni specifiche prima piu' semplici per definire l'argomento stesso, poi più complesse per aumentare la capacità degli studenti di risolvere problemi. Si utilizza lo strumento Classroom per fornire le dispense agli iscritti.

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Modulo: 55853 - FISICA GENERALE II - 2 PARTE
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Il corso viene suddiviso in 50% di lezioni teoriche frontali alla lavagna e 50% di esercitazioni. Ogni argomento viene sviluppato prima dal punto di vista della teoria e seguono esercitazioni specifiche prima piu' semplici per definire l'argomento stesso, poi più complesse per aumentare la capacità degli studenti di risolvere problemi. Si utilizza lo strumento Classroom per fornire le dispense agli iscritti.

Modalità di verifica dell'apprendimento

La modalità di verifica dell'apprendimento avverrà tramite esame scritto, suddiviso in due esercizi sul primo modulo e due sul secondo modulo, con due appelli in ogni sessione.
Chi raggiunge la sufficienza allo scritto potrà sostenere l'esame orale. All'esame orale verranno poste almeno tre domande su tutto il programma del corso per verificare le conoscenze realmente acquisite.

Testi di riferimento

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Modulo: 55852 - FISICA GENERALE II - 1 PARTE
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Autori: Rosati, Lovitch. Titolo: Fisica Generale vol II. Editrice Ambrosiana.
Autori: Mazzoldi, Nigro, Voci. Titolo: Fisica. Volume 2. Casa editrice: EdiSES. ISBN: 978-8879591379
Autori: Focardi, Massa, Uguzzoni. Titolo: Fisica Generale: Elettromagnetismo. Casa editrice Ambrosiana. ISBN: 978-8808086198
Autori: Mencuccini, Silvestrini. Titolo: Fisica II. Elettromagnetismo-Ottica. Editore: Liguori. ISBN: 978-8820716332

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Modulo: 55853 - FISICA GENERALE II - 2 PARTE
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Autori: Rosati, Lovitch. Titolo: Fisica Generale vol II. Editrice Ambrosiana.
Autori: Mazzoldi, Nigro, Voci. Titolo: Fisica. Volume 2. Casa editrice: EdiSES. ISBN: 978-8879591379
Autori: Focardi, Massa, Uguzzoni. Titolo: Fisica Generale: Elettromagnetismo. Casa editrice Ambrosiana. ISBN: 978-8808086198
Autori: Mencuccini, Silvestrini. Titolo: Fisica II. Elettromagnetismo-Ottica. Editore: Liguori. ISBN: 978-8820716332