FISICA GENERALE II
Anno accademico e docente
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- English course description
- Anno accademico
- 2015/2016
- Docente
- GUIDO ZAVATTINI
- Crediti formativi
- 12
- Periodo didattico
- Annualità Singola
- SSD
- FIS/01
Obiettivi formativi
- L'obbiettivo formativo del corso di Fisica II e' di insegnare le basi dell'elettromagnetismo classico, sia in vuoto che nei mezzi isotropi ed omogenei, in modo tale da permettere allo studente di affrontare problemi di elettromagnetismo e applicare le leggi acquisite per risolverli. L'elettromagnetismo classico e' alla base di diversi altri insegnamenti dei corsi di laurea in Fisica. Nella formazione e' compresa sia la parte teorica che la parte di esercitazioni.
Prerequisiti
- 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. Contenuti del corso
- Elettrostatica: Aspetti sperimentali; carica elettrica; legge di Coulomb e campo elettrico; principio di sovrapposizione; potenziale elettrostatico; 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.
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 Kirkhhoff.
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.
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.
Induzione elettromagnetica: Forza di Lorentz; legge di induzione di Faraday e Legge di Lenz; correnti di Foucault; rotore del campo elettrico; il fenomeno dell'autoinduzione; induttanza; energia immagazzinata da un'induttanza; circuito RL; mutua induttanza.
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; campo generato da una carica accelerata e il dipolo oscillante. Polarizzazione lineare e circolare.
Riflessione e rifrazione nei mezzi isotropi ed omogenei. Legge di Snell e riflessione totale interna. Equazioni di Fresnel. 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. Metodi didattici
- Il corso viene suddiviso al 50% lezioni teoriche frontale alla lavagna e 50% esercitazioni. Le lezioni di teoria mirano a formare un bagaglio di conoscenze fondamentali per uno studente di fisica. Le esercitazioni mirano a fornire allo studente capacità di problem solving.
Modalità di verifica dell'apprendimento
- La modalità di verifica dell'apprendimento viene fatto con esame scritto, per la parte di esercizi, e successivamente da esame orale, per la parte teorica. Nell'esame orale verranno verificate le conoscenze attraverso tre domande sugli argomenti del corso.
Testi di riferimento
- 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
