ID:
000420
Tipo Insegnamento:
Obbligatorio
Durata (ore):
48
CFU:
6
SSD:
FISICA SPERIMENTALE
Url:
MATEMATICA/PERCORSO COMUNE Anno: 2
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (24/02/2025 - 06/06/2025)
Syllabus
Obiettivi Formativi
L'obiettivo formativo del corso di Fisica II è di fornire le basi dell'elettromagnetismo classico, in modo tale da permettere la comprensione delle leggi fisiche alla base dell'elettromagnetismo e la struttura matematica che lo governa.
Lo studente acquisirà le competenze teoriche tese ad incrementare le conoscenze di Fisica Generale. Assieme a tali nozioni lo studente svilupperà anche le abilità che gli permetteranno di risolvere problemi concreti, attraverso il riconoscimento del caso generale in quello particolare e la conseguente applicazione delle opportune leggi fisiche (problem solving).
Lo studente acquisirà le competenze teoriche tese ad incrementare le conoscenze di Fisica Generale. Assieme a tali nozioni lo studente svilupperà anche le abilità che gli permetteranno di risolvere problemi concreti, attraverso il riconoscimento del caso generale in quello particolare e la conseguente applicazione delle opportune leggi fisiche (problem solving).
Prerequisiti
Si richiedono conoscenze su:
- Funzioni trigonometriche, analitiche ed analisi di funzioni.
- Calcolo differenziale ed integrale.
- Derivate parziali e sviluppi in serie di Taylor.
- Curve, superfici e integrali curvilinei.
- Calcolo Vettoriale, rappresentazioni: cartesiane, polari cilindriche e sferiche.
- Fisica di base (leggi del moto del punto materiale, concetti di lavoro ed energia, forze conservative).
- Funzioni trigonometriche, analitiche ed analisi di funzioni.
- Calcolo differenziale ed integrale.
- Derivate parziali e sviluppi in serie di Taylor.
- Curve, superfici e integrali curvilinei.
- Calcolo Vettoriale, rappresentazioni: cartesiane, polari cilindriche e sferiche.
- Fisica di base (leggi del moto del punto materiale, concetti di lavoro ed energia, forze conservative).
Metodi didattici
Il corso si svolgerà con 48 ore di lezioni frontali, si tratteranno prevalentemente gli argomenti teorici e verranno svolti alcuni esercizi selezionati. Gli studenti saranno invitati a svolgere a casa alcuni esercizi sulla tipologia di quelli proposti a lezione; il docente sarà poi disponibile al confronto sul metodo di soluzione utilizzato o sulle difficoltà riscontrate, su richiesta degli studenti durante le ore di esercitazione. Per favorire l'apprendimento anche agli studenti impossibilitati a partecipare alle lezioni verranno messe a disposizione risorse didattiche di supporto: streaming in diretta delle lezioni (laddove tecnicamente possibile) e registrazioni.
Verifica Apprendimento
La verifica dell’apprendimento è unica e sarà effettuata mediante una prova scritta finale ed una successiva prova orale.
Per accedere alla prova orale bisogna superare la prova scritta con un punteggio superiore a 18. La prova orale deve essere sostenuta nella stessa sessione in cui si è superata la prova scritta o nella successiva. Dato che la verifica dell'apprendimento è da intendersi come unica prova, ancorché costituita da scritto e orale, chi non dovesse superarla dovrà ripeterla in entrambe le sue componenti.
La prova scritta consiste nella soluzione di problemi di elettromagnetismo, come applicazione a casi specifici delle nozioni apprese nel corso. Alla prova scritta non è ammesso l'uso di strumenti di comunicazione di qualsiasi genere né di strumenti di calcolo, ad eccezione di un normale calcolatore numerico. Non si possono portare libri o appunti di qualsiasi genere; è ammesso solo l'utilizzo di un singolo foglio formato A4 su cui ciascuno studente avrà scritto i dati, formule, appunti che ritiene utili, senza restrizioni oltre a quelle imposte dallo spazio disponibile. E' cura dello studente procurarsi strumenti di scrittura (penna, righello, ecc.) idonei. La prova orale ha lo scopo di verificare che lo studente abbia imparato e soprattutto compreso i concetti alla base dell'elettromagnetismo e sia in grado di utilizzarli; dovrà quindi essere in grado di rispondere alle domande esponendo gli argomenti in modo lineare e chiaro e saper utilizzare tali argomenti per affrontare autonomamente semplici ragionamenti deduttivi.
Il voto finale si basa in maniera paritaria sull'esito della prova orale e della prova scritta.
Per accedere alla prova orale bisogna superare la prova scritta con un punteggio superiore a 18. La prova orale deve essere sostenuta nella stessa sessione in cui si è superata la prova scritta o nella successiva. Dato che la verifica dell'apprendimento è da intendersi come unica prova, ancorché costituita da scritto e orale, chi non dovesse superarla dovrà ripeterla in entrambe le sue componenti.
La prova scritta consiste nella soluzione di problemi di elettromagnetismo, come applicazione a casi specifici delle nozioni apprese nel corso. Alla prova scritta non è ammesso l'uso di strumenti di comunicazione di qualsiasi genere né di strumenti di calcolo, ad eccezione di un normale calcolatore numerico. Non si possono portare libri o appunti di qualsiasi genere; è ammesso solo l'utilizzo di un singolo foglio formato A4 su cui ciascuno studente avrà scritto i dati, formule, appunti che ritiene utili, senza restrizioni oltre a quelle imposte dallo spazio disponibile. E' cura dello studente procurarsi strumenti di scrittura (penna, righello, ecc.) idonei. La prova orale ha lo scopo di verificare che lo studente abbia imparato e soprattutto compreso i concetti alla base dell'elettromagnetismo e sia in grado di utilizzarli; dovrà quindi essere in grado di rispondere alle domande esponendo gli argomenti in modo lineare e chiaro e saper utilizzare tali argomenti per affrontare autonomamente semplici ragionamenti deduttivi.
Il voto finale si basa in maniera paritaria sull'esito della prova orale e della prova scritta.
Testi
Elementi Fisica: Elettromagnetismo Onde (Edises, Napoli, 2012)
Contenuti
ELETTROMAGNETISMO (48 ore di lezioni frontali, distribuite come indicato di seguito)
- Introduzione all’elettrostatica (7 ore): Carica elettrica. Legge di Coulomb. Campo elettrostatico. Campo elettrostatico generato da cariche puntiformi e da distribuzioni continue. Esperimento di Millikan.
- Lavoro e potenziale elettrostatico (5 ore): Energia potenziale elettrostatica. Lavoro ed energia potenziale. Potenziale elettrostatico. Circuitazione del campo elettrico e terza equazione di Maxwell. Superfici equipotenziale e linee di forza del campo elettrico. Il dipolo elettrico.
- Legge di Gauss, dielettrici e conduttori (7 ore): Legge di Gauss. Prima equazione di Maxwell. Equazioni di Poisson e Laplace. Conduttori. Condensatore. Collegamento in serie e parallelo di condensatori. Energia del campo elettrico. Comportamento elettrico dei dielettrici. Capacità dei condensatori con dielettrico. Rottura del dielettrico. Elettrostatica in presenza di dielettrici.
- Corrente elettrica (6 ore): Corrente elettrica, densità di corrente. Legge di Ohm. Resistività, conduttanza. Potenza dissipata in un resistore (effetto Joule). Modello di Drude (classico) della conduttività nei metalli. Collegamento in serie e parallelo di resistori. Generatori di forza elettromotrice. Carica e scarica di un condensatore. Reti elettriche. Leggi di Kirchoff.
- Magnetostatica (9 ore): Definizione di campo magnetico. Forza di Lorentz. Lavoro del campo magnetico. Seconda legge di Laplace. Forza su una spira piana in un campo uniforme. Galvanometro. Strumenti per la misura di correnti e tensioni. Effetto Hall. Moto di una carica in un campo magnetico uniforme. Spettrometro di massa. Ciclotrone. Prima legge di Laplace. Legge di Ampere-Laplace. Legge di Biot-Savart. Campo magnetico di una spira circolare. Dipolo magnetico. Il campo magnetico terrestre; fasce di Van Allen, aurora boreale. Legge di Ampere e quarta equazione di Maxwell. Proprietà magnetiche della materia. Diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo. Legge di Gauss per il campo magnetico, seconda equazione di Maxwell.
- Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo (8 ore): Legge di Faraday. Terza equazione di Maxwell dipendente dal tempo. Generatore di corrente alternata. Autoinduzione. Induttori e induttanza. Circuito RL. Induzione mutua. Legge di Ampere-Maxwell. Equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale. Equazioni di Maxwell nei mezzi materiali. Equazione delle onde elettromagnetiche, onde elettromagnetiche nel vuoto. Onde piane, lunghezza d’onda, vettore d’onda, frequenza, velocità. Onde elettromagnetiche piane nello spazio; onde sferiche. Energia delle onde elettromagnetiche: vettore di Poynting.
- Ottica (6 ore): Indice di rifrazione. Condizioni di continuità dei campi all’interfaccia tra due
materiali diversi. Leggi di Snell. Angolo limite. Leggi di Fresnel. Polarizzazione totale.
- Introduzione all’elettrostatica (7 ore): Carica elettrica. Legge di Coulomb. Campo elettrostatico. Campo elettrostatico generato da cariche puntiformi e da distribuzioni continue. Esperimento di Millikan.
- Lavoro e potenziale elettrostatico (5 ore): Energia potenziale elettrostatica. Lavoro ed energia potenziale. Potenziale elettrostatico. Circuitazione del campo elettrico e terza equazione di Maxwell. Superfici equipotenziale e linee di forza del campo elettrico. Il dipolo elettrico.
- Legge di Gauss, dielettrici e conduttori (7 ore): Legge di Gauss. Prima equazione di Maxwell. Equazioni di Poisson e Laplace. Conduttori. Condensatore. Collegamento in serie e parallelo di condensatori. Energia del campo elettrico. Comportamento elettrico dei dielettrici. Capacità dei condensatori con dielettrico. Rottura del dielettrico. Elettrostatica in presenza di dielettrici.
- Corrente elettrica (6 ore): Corrente elettrica, densità di corrente. Legge di Ohm. Resistività, conduttanza. Potenza dissipata in un resistore (effetto Joule). Modello di Drude (classico) della conduttività nei metalli. Collegamento in serie e parallelo di resistori. Generatori di forza elettromotrice. Carica e scarica di un condensatore. Reti elettriche. Leggi di Kirchoff.
- Magnetostatica (9 ore): Definizione di campo magnetico. Forza di Lorentz. Lavoro del campo magnetico. Seconda legge di Laplace. Forza su una spira piana in un campo uniforme. Galvanometro. Strumenti per la misura di correnti e tensioni. Effetto Hall. Moto di una carica in un campo magnetico uniforme. Spettrometro di massa. Ciclotrone. Prima legge di Laplace. Legge di Ampere-Laplace. Legge di Biot-Savart. Campo magnetico di una spira circolare. Dipolo magnetico. Il campo magnetico terrestre; fasce di Van Allen, aurora boreale. Legge di Ampere e quarta equazione di Maxwell. Proprietà magnetiche della materia. Diamagnetismo, paramagnetismo, ferromagnetismo. Legge di Gauss per il campo magnetico, seconda equazione di Maxwell.
- Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo (8 ore): Legge di Faraday. Terza equazione di Maxwell dipendente dal tempo. Generatore di corrente alternata. Autoinduzione. Induttori e induttanza. Circuito RL. Induzione mutua. Legge di Ampere-Maxwell. Equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale. Equazioni di Maxwell nei mezzi materiali. Equazione delle onde elettromagnetiche, onde elettromagnetiche nel vuoto. Onde piane, lunghezza d’onda, vettore d’onda, frequenza, velocità. Onde elettromagnetiche piane nello spazio; onde sferiche. Energia delle onde elettromagnetiche: vettore di Poynting.
- Ottica (6 ore): Indice di rifrazione. Condizioni di continuità dei campi all’interfaccia tra due
materiali diversi. Leggi di Snell. Angolo limite. Leggi di Fresnel. Polarizzazione totale.
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Altre informazioni
Codice Classroom: wxw43ez
Corsi
Corsi
MATEMATICA
Laurea
3 anni
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