28628 - FISICA GENERALE T-B (A-K)

Conoscenze e abilità da conseguire

Al termine del corso, dopo avere superato la prova di verifica finale, lo studente possiede una conoscenza dei concetti generali dell’elettromagnetismo nel vuoto e nei mezzi conduttori nonché la capacità di impiegare tali concetti nella soluzione di problemi concreti.

Contenuti

Introduzione
Sistemi di riferimento e vettori. Cenni sul principio di relativita`. Interazioni e concetto di campo. L'elettromagnetismo e le interazioni fondamentali della natura.

Richiami di geometria e analisi vettoriale
Angolo solido. Curve e superficie nello spazio. Gradiente. Superficie di livello. Linee di forza di un campo vettoriale. Flusso di un campo vettoriale attraverso una superficie. Divergenza. Teorema della divergenza. Circuitazione. Campi conservativi. Rotore. Teorema di Stokes. Coordinate curvilinee ortogonali. Coordinate sferiche e cilindriche. Operatore di Laplace. Relazioni tra un campo e le sue sorgenti. Significato delle equazioni di Maxwell.

Forza elettrica e campo elettrostatico
Principio di conservazione della carica elettrica. Isolanti e conduttori. Induzione elettrostatica. Misura della carica elettrica di un corpo. Legge di Coulomb. Unita` di misura e dimensioni della carica elettrica. Principio di sovrapposizione. Il campo elettrostatico.Distribuzioni continue di cariche e campi elettrostatici corrispondenti. Linee di forza del campo elettrostatico. Moto di una carica elettrica in un campo elettrostatico.

Lavoro e potenziale elettrostatico
Forza elettromotrice. Potenziale elettrostatico. Unita` di misura. Potenziali elettrostatici di distribuzioni continue di carica. Energia potenziale elettrostatica. Moto di una carica e conservazione dell'energia.

Dipolo elettrico
Momento di dipolo elettrico.Campo di un dipolo elettrico a grandi distanze. Sviluppo del potenziale di una distribuzione limitata di cariche in serie di multipoli.Forza su un dipolo elettrico in un campo elettrostatico.Interazione tra dipoli elettrici.

Legge di Gauss
Flusso del campo elettrico attraverso una superficie chiusa. Forma locale della legge di Gauss. Cenni ai problemi di Dirichlet e Neumann.Calcolo di campi elettrostatici usando la legge di Gauss.

Conduttori, condensatori e energia elettrostatica
Campo elettrostatico nei conduttori. Induzione elettrostatica. Capacita` di un conduttore isolato. Conduttore cavo e schermo elettrostatico.Sistema di piu` conduttori. Condensatori. Esempi di condensatori. Collegamento in serie e parallelo di condensatori. Energia elettrostatica di un condensatore carico.

Dielettrici e campi elettrostatici nella materia (cenni)
Costante dielettrica relativa. Polarizzazione dei dielettrici. Induzione elettrostatica. Campo all'interno di un dielettrico polarizzato.

Corrente elettrica
Conduzione elettrica. Corrente elettrica e sua misura. Equazione di continuita`. Regime stazionario. Legge di Ohm. Resistenza elettrica. Effetto Joule. Serie e parallelo di resistenze elettriche. Forza elettromotrice. Regime non stazionario: carica e scarica di un condensatore.

Campo magnetico e forza di Lorentz
Linee del campo magnetico e legge di Gauss. Forza di Lorentz. Moto di una carica elettrica in un campo magnetico. Conduttore percorso da corrente e forza magnetica. Filo piano in un campo magnetico uniforme. Momenti meccanici e principio di equivalenza di Ampere. Connessione tra forza, momento, lavoro e flusso magnetico. Effetto Hall.

Sorgenti del campo magnetico e legge di Ampere
Campo magnetico prodotto da una corrente.Campo magnetico prodotto da una carica in movimento. Esempi di circuiti particolari: filo rettilineo, spira quadrata, spira circolare, solenoide rettilineo. Azioni magnetiche su circuiti percorsi da corrente. Relazioni tra il campo magnetico e le sue sorgenti. Divergenza di B. Rotore di B. Discontinuita` del campo magnetico. Potenziale vettore.

Campi magnetici nella materia (cenni)
Momenti magnetici atomici. Permeabilita` magnetica. Sostanze diamagnetiche, paramagnetiche e ferromagnetiche. Magnetizzazione.

Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo
Induzione elettromagnetica. Legge di Faraday.Campo elettrico in termini dei potenziali scalare e vettore. Mutua induzione e autoinduzione. Induttanze. Collegamento in serie e parallelo di induttanze. Densita` di energia del campo magnetico. Corrente di spostamento e modifica della legge di Ampere. Le equazioni di Maxwell. Equazione delle onde nel vuoto per i potenziali. Onde elettromagnetiche nel vuoto. Onde piane. Energia e quantita` di moto trasportati dal campo elettromagnetico. Il vettore di Poynting.

Circuiti in corrente alternata
Circuito RLC. Oscillazioni smorzate. Circuito RLC con generatore di f.e.m. Risonanza. Impedenza. Potenza in corrente alternata. Filtri.

Testi/Bibliografia

S. Focardi, I. Massa, A. Uguzzoni, FISICA GENERALE - Elettromagnetismo
Casa Editrice Ambrosiana (Milano).

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, FISICA - Elettromagnetismo - Onde
Vol. II, EidSes (Napoli).

Metodi didattici

Lezioni frontali e svolgimento e discussione di esercizi in aula. Possibile parziale utilizzo di un videoproiettore.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

La prova finale consiste in una prova scritta e in un eventuale esame orale. La prova scritta consistera` nella soluzione di alcuni esercizi e nella risposta a eventuali domande. Lo studente dovra` dimostrare di avere appreso i concetti fondamentali e di essere in grado di utilizzare le tecniche discusse durante il corso.

Strumenti a supporto della didattica

E` presupposta la conoscenza della cinematica e dinamica del punto materiale e dei sistemi di punti, e degli elementi di base dell'analisi matematica e della geometria.

Link ad altre eventuali informazioni

http://www.bo.infn.it/~bruni/didattica/

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Graziano Bruni