Codice insegnamento

4S00035

Docente

Claudia Daffara

Coordinatore

Claudia Daffara

Crediti

6

Lingua di erogazione

Italiano

Settore Scientifico Disciplinare (SSD)

FIS/01 - FISICA SPERIMENTALE

Periodo

Secondo semestre dal 7 mar 2022 al 10 giu 2022.

Orario Lezioni Moodle Seminari 0

Obiettivi formativi

L’insegnamento si propone di fornire gli strumenti per la comprensione dei fenomeni di elettromagnetismo e di ottica in fisica classica, dai principi fisici di base alle metodologie per applicare le leggi fisiche alla soluzione di problemi.

Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di:
- avere conoscenze e capacità di comprensione in contesti applicati dei fondamenti che costituiscono il funzionamento di un sistema fisico elettromagnetico;
- avere capacità di applicare le conoscenze acquisite e capacità di comprensione per modellare aspetti di un problema fisico elettromagnetico o parti di un dispositivo;
- saper interpretare il significato fisico di una misura acquisita con strumenti optoelettronici;
- saper ampliare le conosenze necessarie per approfondire argomenti di elettromagnetismo in modo autonomo.

Programma

Il corso prevede lezioni frontali di teoria ed esercitazioni sui seguenti argomenti:

- ELETTROSTATICA NEL VUOTO
Fatti sperimentali. Carica elettrica. Struttura della materia. Legge di Coulomb. Campo elettrostatico. Lavoro F elettrica. Energia potenziale elettrostatica e potenziale elettrostatico. Flusso del campo E e Teorema di Gauss. Discontinuità del campo elettrico. Equazioni differenziali del campo elettrico. Equazione di Poisson e di Laplace.
- ELETTROSTATICA NEI CONDUTTORI
Conduttori in equilibrio. Induzione elettrostatica. Pressione di carica superficiale. Cavità in un conduttore. Schermo elettrostatico. Capacità. Condensatori.
Equilibrio nel campo elettrostatico. Unicità della soluzione dell’equazione di Laplace. Metodo delle immagini.
- ELETTROSTATICA NEI DIELETTRICI
Dipolo elettrico. Dipolo in campo esterno E. Energia di dipolo. Approssimazione di dipolo.
Campo elettrico nei materiali. Polarizzazione uniforme/non uniforme. Dielettrici lineari. Equazioni dell'elettrostatica nei dielettrici.
- ENERGIA ELETTROSTATICA
sistema di cariche, sistema di conduttori. Energia del condensatore nel vuoto e nel dielettrico. Energia del campo elettrico. Energia propria della carica puntiforme.
Moto di cariche in campo elettrico.
- CORRENTI ELETTRICHE
Corrente elettrica, forza elettromotrice. Modello classico della conduzione elettrica. Equazione di continuità per la carica.
Legge di Ohm, effetto joule, resistori. Leggi di Kirchoff, circuiti elementari. Carica/scarica di un condensatore.
- MAGNETOSTATICA NEL VUOTO
Fatti sperimentali. Campo magnetico, F di Lorentz, II legge elementare di Laplace. Moto di cariche in campo magnetico. Effetto Hall. Dipolo magnetico. Dipolo in campo esterno B. Campo B di correnti stazionarie. Circuitazione di B e Teorema di Ampère. Discontinuità del campo magnetico. Potenziale vettore. I legge elementare di Laplace. Campo B di una carica in moto. Campi solenoidali, flusso concatenato. Equazioni differenziali del campo magnetico.
- CAMPI VARIABILI NEL TEMPO
Induzione elettromagnetica - fatti sperimentali, legge del flusso. Campo elettrico indotto e legge di Faraday. Legge di Lenz. Bilanci energetici. Induzione Mutua. Autoinduzione, induttanze. Circuito RL e in fem variabile.
- ENERGIA MAGNETICA
Energia intrinseca della corrente, sistema di correnti stazionarie. Energia del campo magnetico. Energia del dipolo.
- EQUAZIONI DI MAXWELL E ONDE ELETTROMAGNETICHE
Equazioni di Maxwell in forma integrale e locale. Corrente di spostamento e legge di Ampère-Maxwell. Radiazione di un circuito. Energia del campo e.m. Flusso di energia e quantità di moto del campo. Equazione di continuità. Potenziali del campo e.m.
Richiami di onde: onde trasversali, onde longitudinali, onde armoniche, onde piane, onde sferiche. Equazione delle onde di D’Alembert. Equazioni di Maxwell nel vuoto e la soluzione delle onde e.m. Velocità della luce, energia trasportata, intensità. Polarizzazione. Spettro elettromagnetico. Principi di Ottica.

Bibliografia

Modalità d'esame

Per superare l'esame gli studenti devono dimostrare di:

- conoscere e aver compreso i principi e i fenomeni fisici dell'Elettromagnetismo classico
- possedere capacità critiche nell'osservazione dei fenomeni elettrici e magnetici e saper modellare tali fenomeni con metodo scientifico e adeguato formalismo matematico
- saper applicare i principi e le leggi della fisica ai diversi contesti per risolvere problemi complessi di elettromagnetismo.

Esame scritto (3 ore):
la prova consiste in
1) esercizi di elettromagnetismo (attinenti al programma di esercitazioni svolto);
2) quesiti di teoria (attinenti all'intero programma svolto).

Esame orale:
colloquio con il docente sugli argomenti del programma del corso