Fisica generale 2
A.A. 2020/2021
Obiettivi formativi
L'insegnamento di Fisica Generale 2 ha lo scopo di fornire i concetti di base dell'elettricità e del magnetismo. Ha come finalità la discussione delle leggi fondamentali dell'elettromagnetismo di Maxwell. Saranno trattati i campi elettrici e magnetici statici e dipendenti dal tempo, le proprietà generali delle onde, le onde elettromagnetiche. Particolare rilevanza sarà data alla risoluzione di problemi sugli argomenti basilari del corso.
Risultati apprendimento attesi
Padronanza degli argomenti del programma; conoscenze di base sull'elettromagnetismo classico; capacità di analisi e di sintesi che consentono agli studenti di individuare le tecniche più efficaci per poter risolvere i problemi proposti.
Periodo: Primo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Periodo
Primo semestre
Metodi didattici - Le lezioni e le esercitazioni si terranno utilizzando la piattaforma Zoom o Microsoft Teams, prevalentemente in modalità sincrona, seguendo l'orario ufficiale del corso di laurea in Matematica.
Programma e materiale di riferimento - non subiranno variazioni.
Modalità di verifica dell'apprendimento e criteri di valutazione - L'esame finale sarà svolto utilizzando la piattaforma Zoom o Microsoft Teams, seguendo le modalità illustrate sul portale Ariel. La prova è strutturata come nei consueti appelli in presenza.
I criteri di valutazioni saranno gli stessi indicati per le verifiche in modalità non emergenziale.
Verranno organizzati incontri di ricevimento studenti su piattaforma Zoom o Microsoft Teams.
Programma e materiale di riferimento - non subiranno variazioni.
Modalità di verifica dell'apprendimento e criteri di valutazione - L'esame finale sarà svolto utilizzando la piattaforma Zoom o Microsoft Teams, seguendo le modalità illustrate sul portale Ariel. La prova è strutturata come nei consueti appelli in presenza.
I criteri di valutazioni saranno gli stessi indicati per le verifiche in modalità non emergenziale.
Verranno organizzati incontri di ricevimento studenti su piattaforma Zoom o Microsoft Teams.
Programma
Elettrostatica
Proprietà della carica elettrica e legge di Coulomb
Induzione elettrostatica
Forza, campo e potenziale elettrostatico
Cariche puntiformi e distribuzioni continue di carica
Energia elettrostatica di un sistema di cariche
Flusso del campo - Teorema di Gauss
Equazioni di Maxwell (forma integrale e locale) per il campo elettrostatico nel vuoto
Equazione di Poisson - Equazione di Laplace
Conduttori e condensatori - Capacità - Energia del campo elettrostatico
Corrente elettrica e circuiti in corrente continua
Intensità e densità di corrente - Equazione di continuità - Regime stazionario
Resistore - Resistenza, resistività e conduttività
Leggi di Ohm - Effetto Joule - Forza elettromotrice
Magnetostatica
Forza di Lorentz e vettore campo magnetico B
Azioni meccaniche su circuiti percorsi da corrente stazionaria in un campo magnetico -
II legge elementare di Laplace - Principio di equivalenza di Ampère
Campo magnetico generato da correnti stazionarie - Legge di Biot-Savart - I legge elementare di Laplace -
Legge di Ampère-Laplace
Legge della circuitazione di Ampère
Flusso di B
Equazioni di Maxwell (forma integrale e locale) per il campo B generato da correnti stazionarie nel vuoto
Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo
Induzione Elettromagnetica - Legge di Faraday - Legge di Lenz
Origine fisica della forza elettromotrice indotta
Misure di campo magnetico - Legge di Felici
Autoinduzione - autoflusso - induttanza - forza elettromotrice di autoinduzione
Esempi di correnti variabili nel tempo: circuito RC e circuito RL
Energia magnetica
Oscillazioni elettriche: circuito LC ideale
Corrente di spostamento - Legge di Ampère-Maxwell
Equazioni di Maxwell per campi elettrici e magnetici variabili nel vuoto (forma integrale e locale)
Densità di energia elettromagnetica
Perturbazione ondosa
Tipi di onde, onde trasversali/longitudinali
Onda piana - Equazione di d'Alembert
Onda progressiva/regressiva - Principio di sovrapposizione
Onda piana armonica: ampiezza, periodo, lunghezza d'onda, frequenza, pulsazione
Cenni sull'analisi di Fourier
Onda in una corda tesa, elastica, ideale: velocità di propagazione, potenza media trasportata dall'onda, densità lineare di energia meccanica, intensità dell'onda
Onde in più dimensioni: fronte d'onda, raggio, onda armonica piana/sferica/circolare/ cilindrica, vettore di propagazione, funzione d'onda, potenza media, ampiezza, intensità
Onde Elettromagnetiche
Dalle equazioni di Maxwell all'equazione delle onde per i campi E e B nel vuoto
Onda elettromagnetica piana: proprietà
Onda elettromagnetica piana armonica - polarizzazione lineare/ellittica/circolare
Energia di un'onda elettromagnetica - vettore di Poynting
Intensità trasportata da un'onda elettromagnetica
Equazione di continuità dell'energia elettromagnetica - Teorema di Poynting
Interazione fra onde elettromagnetiche e materia carica: energia e quantità di moto di un'onda elettromagnetica - pressione di radiazione
Proprietà della carica elettrica e legge di Coulomb
Induzione elettrostatica
Forza, campo e potenziale elettrostatico
Cariche puntiformi e distribuzioni continue di carica
Energia elettrostatica di un sistema di cariche
Flusso del campo - Teorema di Gauss
Equazioni di Maxwell (forma integrale e locale) per il campo elettrostatico nel vuoto
Equazione di Poisson - Equazione di Laplace
Conduttori e condensatori - Capacità - Energia del campo elettrostatico
Corrente elettrica e circuiti in corrente continua
Intensità e densità di corrente - Equazione di continuità - Regime stazionario
Resistore - Resistenza, resistività e conduttività
Leggi di Ohm - Effetto Joule - Forza elettromotrice
Magnetostatica
Forza di Lorentz e vettore campo magnetico B
Azioni meccaniche su circuiti percorsi da corrente stazionaria in un campo magnetico -
II legge elementare di Laplace - Principio di equivalenza di Ampère
Campo magnetico generato da correnti stazionarie - Legge di Biot-Savart - I legge elementare di Laplace -
Legge di Ampère-Laplace
Legge della circuitazione di Ampère
Flusso di B
Equazioni di Maxwell (forma integrale e locale) per il campo B generato da correnti stazionarie nel vuoto
Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo
Induzione Elettromagnetica - Legge di Faraday - Legge di Lenz
Origine fisica della forza elettromotrice indotta
Misure di campo magnetico - Legge di Felici
Autoinduzione - autoflusso - induttanza - forza elettromotrice di autoinduzione
Esempi di correnti variabili nel tempo: circuito RC e circuito RL
Energia magnetica
Oscillazioni elettriche: circuito LC ideale
Corrente di spostamento - Legge di Ampère-Maxwell
Equazioni di Maxwell per campi elettrici e magnetici variabili nel vuoto (forma integrale e locale)
Densità di energia elettromagnetica
Perturbazione ondosa
Tipi di onde, onde trasversali/longitudinali
Onda piana - Equazione di d'Alembert
Onda progressiva/regressiva - Principio di sovrapposizione
Onda piana armonica: ampiezza, periodo, lunghezza d'onda, frequenza, pulsazione
Cenni sull'analisi di Fourier
Onda in una corda tesa, elastica, ideale: velocità di propagazione, potenza media trasportata dall'onda, densità lineare di energia meccanica, intensità dell'onda
Onde in più dimensioni: fronte d'onda, raggio, onda armonica piana/sferica/circolare/ cilindrica, vettore di propagazione, funzione d'onda, potenza media, ampiezza, intensità
Onde Elettromagnetiche
Dalle equazioni di Maxwell all'equazione delle onde per i campi E e B nel vuoto
Onda elettromagnetica piana: proprietà
Onda elettromagnetica piana armonica - polarizzazione lineare/ellittica/circolare
Energia di un'onda elettromagnetica - vettore di Poynting
Intensità trasportata da un'onda elettromagnetica
Equazione di continuità dell'energia elettromagnetica - Teorema di Poynting
Interazione fra onde elettromagnetiche e materia carica: energia e quantità di moto di un'onda elettromagnetica - pressione di radiazione
Prerequisiti
Per poter agevolmente seguire il corso si richiede una adeguata conoscenza del programma di Fisica Generale 1.
Metodi didattici
Tradizionali
Materiale di riferimento
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci , FISICA, Vol II, EdiSES
C. Mencuccini, V. Silvestrini, FISICA II, Liguori Editore
C. Mencuccini, V. Silvestrini, FISICA II, Liguori Editore
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'esame finale consiste in una prova scritta, durante la quale non è consentito l'uso né di libri né di appunti. La prova scritta è suddivisa in due parti: a) soluzione di 3 esercizi di tipologia simile a quelli proposti nelle esercitazioni (votazione massima 30/30); b) svolgimento di un argomento di teoria da scegliersi fra due temi proposti riguardanti argomenti affrontati nel corso (votazione massima 28/30). Tempo per la prova scritta: 3 ore. L'esame è superato se sia la valutazione della parte a) sia quella della parte b) è ≥ 18/30 e il voto proposto è la media aritmetica fra la valutazione della parte a) e quella della parte b). Gli studenti che intendono migliorare il voto proposto possono richiedere una prova orale che può essere sostenuta o durante lo stesso appello della prova scritta o durante l'appello successivo. Una prova orale insufficiente porta a una riduzione del voto proposto. In alcune situazioni, il docente può richiedere un esame orale.
FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE
FIS/02 - FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI
FIS/03 - FISICA DELLA MATERIA
FIS/04 - FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE
FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA
FIS/06 - FISICA PER IL SISTEMA TERRA E PER IL MEZZO CIRCUMTERRESTRE
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)
FIS/08 - DIDATTICA E STORIA DELLA FISICA
FIS/02 - FISICA TEORICA, MODELLI E METODI MATEMATICI
FIS/03 - FISICA DELLA MATERIA
FIS/04 - FISICA NUCLEARE E SUBNUCLEARE
FIS/05 - ASTRONOMIA E ASTROFISICA
FIS/06 - FISICA PER IL SISTEMA TERRA E PER IL MEZZO CIRCUMTERRESTRE
FIS/07 - FISICA APPLICATA (A BENI CULTURALI, AMBIENTALI, BIOLOGIA E MEDICINA)
FIS/08 - DIDATTICA E STORIA DELLA FISICA
Esercitazioni: 48 ore
Lezioni: 45 ore
Lezioni: 45 ore
Docenti:
Cavinato Michela, Pini Davide Enrico
Docente/i