27215 - FISICA GENERALE 2

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso lo studente possiede le conoscenze di base dell'elettromagnetismo classico e della relativita' ristretta. Acquisisce le capacita' necessarie per la soluzione di problemi elementari.

Contenuti

I modulo: ELETTROMAGNETISMO

a) Elementi di calcolo vettoriale differenziale e integrale. Campi scalari e vettoriali. Operatore gradiente. Flusso e circuitazione in campi vettoriali. Teoremi di Gauss e Stokes.

b) Elettrostatica. Carica elettrica. Legge di Coulomb. Campo elettrico e potenziale elettrostatico. Linee di campo e superfici equipotenziali. Legge di Gauss. Equazioni Poisson. Dipolo elettrico. Momenti di multipolo. Elettrostatica dei conduttori. Problema generale della elettrostatica e equazione di Laplace. Energia elettrostatica. Condensatori. Campo elettrico nei dielettrici.

c) La corrente elettrica continua. Intensita' di corrente e densita' di corrente.Equazione di continuita'. Leggi di Ohm e Joule anche in forma locale. Leggi di Kirchhoff.

d) Il campo magnetico costante nel vuoto. Fenomeni magnetici. Vettore induzione magnetica. Legge di Biot-Savart. Formule di Laplace. Forza di Lorentz. Flusso e circuitazione del vettore B. Divergenza e rotazione di B. Potenziale vettore. Teorema di equivalenza di Ampere. Campo magnetico nella materia.

e) L'induzione elettromagnetica. Legge di Faraday. Campo elettrico non conservativo. Autoinduzione e mutua induzione. L' energia del campo magnetico.

f) Equazioni di Maxwell. Corrente di spostamento. Soluzione con i potenziali ritardati.

g) Onde. L' equazione delle onde. Onde piane e sferiche. Onde elettromagnetiche.Velocita' di propagazione e stati di polarizzazione. Conservazione dell' energia e vettore di Poynting. Quantita' di moto del campo elettromagnetico. Pressione di radiazione. Radiazione di dipolo e formula di Larmor. Propagazione delle onde nei mezzi materiali. Onde monocromatiche e non. Pacchetti d'onda. Velocita' di gruppo e di fase.

h) Limiti dell'elettromagnetismo classico. Effetto fotoelettrico.

II modulo: RELATIVITA' RISTRETTA

1) Principi di inerzia e di relativita'. Trasformazioni di Galileo e loro incompatibilita' con le leggi di Maxwell e l'invarianza della velocita' della luce. Trasformazioni di Lorentz. Composizione delle velocita'. Contrazione delle lunghezze e dilatazione dei tempi. Tempo proprio. Diagrammi di Minkowski, cenni alla geometria dello spazio-tempo, cono-luce e causalita'. Paradosso dei gemelli. Introduzione al formalismo 4-dimensionale piatto: quadrivettori, convenzione di somma di Einstein e tensori. Aberrazione della luce. Effetto Doppler.

2) Dinamica relativistica del punto materiale. Equivalenza massa-energia ed equazione di mass-shell. Conservazione dell'impulso e dell'energia.
4-impulsi, 4-forze. Equazioni del moto. Urti. Effetto Compton.

3) Elettromagnetismo in relativita'. Tensore elettromagnetico ed equazioni di Maxwell in formalismo 4D.   4-forza di Lorentz. Trasformazioni per i campi E e B.

Testi/Bibliografia

a) Halliday, Resnick e Krane, FISICA 2, Casa Editrice Ambrosiana 

b) Amaldi et al., FISICA GENERALE, Zanichelli

c) Giacomelli e Gregorini, FISICA GENERALE - Elettromagnetismo e Ottica, La Nuova Italia Scientifica

d) Gettys et al., FISICA 2, Elettomagnetismo-Onde-Ottica, McGraw-Hill

e) Feynmann et al., "The Feynmann Lectures on Physics", Addison Wesley

f) Bruno, D'Agostino, Santoro, Esercizi di Fisica - Elettromagnetismo, Casa Editrice Ambrosiana

g) Dispense ed esercizi del modulo di relativita' (scaricabili in PDF dopo l'inizio del corso)

h) R. Resnick, Basic concepts in relativity and early quantum theory,Wiley, New York, 1992.

i) L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Fisica Teorica, vol. 2: Teoria dei Campi, Editori Riuniti, Roma, 1976

Metodi didattici

Lezioni frontali con esercitazioni

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Prova scritta e orale

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Loretta Gregorini

Consulta il sito web di Francesco Ravanini