Classe delle lauree in:
Ingegneria Industriale (classe 10)
Tipo di attività formativa:
Ambito disciplinare:
di Base
Fisica e Chimica
Titolo dell’insegnamento:
Fisica Generale
Codice
dell’insegnamento:
Corso di laurea in:
Ingegneria Meccanica
Settore scientifico
disciplinare:
Fisica Sperimentale
(FIS/01)
CFU:
12 (2 moduli
INTEGRATI da 6cfu)
Tipo di insegnamento:
obbligatorio
ARTICOLAZIONE IN TIPOLOGIE DIDATTICHE:
Il corso è diviso in due moduli integrati da 6 cfu (con esame unico) per ognuno dei quali sono previste 36 ore di
lezioni teoriche (t) e 24 ore di esercitazioni (e). Complessivamente il corso è articolato su 72 ore di lezioni
teoriche (t) e 48 ore di esercitazioni (e).
CONOSCENZE PRELIMINARI:
Calcolo vettoriale, calcolo differenziale ed integrale.
OBIETTIVI FORMATIVI:
Il corso di Fisica Generale si propone di far acquisire agli studenti i concetti fondamentali della Fisica Classica,
fornendo loro i principi, le metodologie e le conoscenze fisiche di base propedeutiche agli insegnamenti degli
anni successivi.
PROGRAMMA (MODULO 2)
ELETTROSTATICA
1. Forza elettrostatica e campo: Carica elettrica. Struttura elettrica della materia. Forza di Coulomb.
Campo elettrostatico. Linee di forza del campo Elettrostatico. Moto di una carica in campo
elettrostatico. Sistemi di cariche puntiformi. Esperienza di Millikan.
2. Lavoro elettrico e Potenziale Elettrostatico: Lavoro della forza elettrica: definizione di tensione e
differenza di potenziale. Potenziale elettrostatico. Energia potenziale elettrostatica. Il campo come
gradiente del potenziale. Superfici equipotenziali. Dipolo elettrico e forza su un dipolo elettrico.
3. Legge di Gauss: Flusso del campo elettrostatico. Teorema di Gauss. Applicazioni e conseguenze del
Teorema di Gauss.
4. Conduttori e Dielettrici: Corpi conduttori in equilibrio elettrostatico. Conduttore cavo e schermo
elettrostatico. Capacità conduttori isolati. Induzione completa fra 2 conduttori: condensatori. Sistemi di
condensatori in serie e parallelo. Energia del campo elettrostatico. Dielettrici. Costante dielettrica.
Polarizzazione. Equazioni generali dell’elettrostatica in presenza di dielettrici.
5. Corrente elettrica: Conduzione elettrica. Corrente elettrica e corrente elettrica stazionaria. Densità di
corrente j. Legge di Ohm e concetto di resistenza elettrica. Potenza elettrica ed effetto Joule. Modello
classico della conduzione elettrica. Forze elettromotrici. Sistemi di resistori in serie e parallelo. Corrente
di Spostamento. Cenno sulle leggi di Kirchhoff per le reti elettriche.
MAGNETOSTATICA
6. Campo magnetico e Forza magnetica: Interazione magnetica. Campo magnetico. Correlazioni fra
elettricità e magnetismo. Forza magnetica su una carica in moto. Forza magnetica su un conduttore
percorso da corrente. Momenti magnetici meccanici sui circuiti piani. Effetto Hall. Moto di una particella
carica in un campo magnetico con esempi di calcolo.
7. Sorgenti del campo magnetico e legge di Ampère: campo magnetico prodotto da una corrente.
Calcoli di campi magnetici prodotti da circuiti particolari. Azioni elettrodinamiche tra fili percorsi da
corrente. Legge di Ampère.
8. Magnetismo nella materia: proprietà magnetiche della materia. Permeabilità e suscettività magnetica.
Meccanismi di magnetizzazione e correnti amperiane. Teorema di Gauss per il campo magnetico.
Equazioni della magnetostatica in presenza di mezzi magnetizzati.
CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI VARIABILI NEL TEMPO
9. Legge di Faraday e induzione elettromagnetica. Origine del campo magnetico e della fem indotta.
Applicazioni della legge di Faraday. Autoinduzoione. Energia Magnetica. Mutua Induzione. Legge di
Ampere-Maxwell. Equazioni di Maxwell.
METODI DI INSEGNAMENTO:
Lezioni ed esercitazioni in aula eventualmente supportate dall'impiego di computer e videoproiettore.
CONOSCENZE E ABILITÀ ATTESE:
Al termine del corso gli allievi conosceranno i principi fisici di base della meccanica newtoniana e
dell’elettromagnetismo, essendo anche in grado di svolgere esercizi e calcoli.
SUPPORTI ALLA DIDATTICA:
Eventuali appunti in formato elettronico (.pdf) scritti dal docente e suoi colleghi relativi ad argomenti di cui risulta
necessario un approfondimento.
CONTROLLO DELL’APPRENDIMENTO E MODALITÀ D’ESAME:
Esame scritto comprendente esercizi numerici seguito da esame orale relativo alla teoria ed alle applicazioni
descritte durante il corso.
TESTI DI RIFERIMENTO PRINCIPALI:
1. P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci - “Elementi di Fisica - Vol. I”, EdiSES – Napoli
2. P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci - “Elementi di Fisica - Vol. II”, EdiSES – Napoli
3. M.T. Chiaradia, L. Guerriero, G. Selvaggi – “Fisica II, Elettrostatica e correnti”, Adriatica – Bari.
ULTERIORI TESTI SUGGERITI:
Su richiesta.
Main field(s) of study for the qualification:
First degree course:
Industrial engineering
Mechanical engineering
Type of formative
Discipline:
Scientific Discipline Sector:
ECTS Credits (CFU):
activity:
Physics and chemistry
Experimental Physics (FIS/01) 12
Basic Science
Title of subject:
Code:
Type of subject:
Physics
compulsory subject
HOURS OF INSTRUCTION
The course is split into 2 sections, 6 cfu each. Each section consists of 36 hours of theory lectures (t) and 24
hours of numerical application. The grand total being 72 hours of theory and 48 hours of numerical applications.
PREREQUISITES:
Calculus.
AIMS:
The course of Physics aims to give the students the knowledge of the laws of basic physics which are the basis
for many of the courses they will attend to obtain the degree.
Syllabus (Section 2):
ELETTROSTATICS
1. Electric Force and electric field: Electric charge. Electric structure of matter. Coulomb force.
Electrostatic field and its properties. Laws of motion in presence of Electric fields. Systems of pointlike
electric charges. Millikan experiment.
2. Work and electrostatic potential: definition of work for the electric force: voltage and difference of
potential. Electrostatic potential and electrostatic potential energy. Derivation of the electrostatic field
from the gradient of electrostatic potential. Equipotential surfaces. Electric dipole and its properties.
3. Gauss law: Definition of the flux of the electrostatic field. Gauss Law. The Gauss law as a tool for
evaluating the electric field.
4. Conductors e Dielectrics: Electric conductors in electrostatic equilibrium. Hollow conductor as
electrostatic screen. Capacitance. Isolated conductors. Electrostatic induction between two conductors.
Systems of capacitors: series and parallel configuration. Energy of the electrostatic field. Dielectrics.
Dielectric constant. Electric polarization. The laws of electrostatic in presence of dielectrics.
5. Electric current: Electric conductivity. Definition of electric current. Current density j. Ohm law and
definition of electric resistence. Electric power and Joule’s laws. Classic model for electric conduction.
Electromotive force. Systems of resistors: series and parallel configuration. Displacement current. Laws
of Kirchhoff.
MAGNETISM
6. Magnetic field and magnetic force: Magnetic interaction. Magnetic field. Correlations between
electricity and magnetism. Magnetic force on a moving electric charge. Magnetic force on currents.
Magnetic torque on circuits. Hall effect. Motion of a charged particle in a magnetic field.
7. Ampere’s Law and sources of the magnetic field: magnetic field as produced by a current. Examples
of calculations. Forces between circuits. Ampere’s law.
8. Magnetism and matter: magnetic properties of materials. Permittivity and magnetic susceptibility.
Magnetization of materials and ampere’s currents. The law of Gauss for the magnetic field. General
laws of magnetostatics.
ELECTROMAGNETISM
9. The law of Faraday and electromagnetic induction. Electromagnetic field and electromotive force.
Applications of the law of Faraday. Self-induction. Magnetic energy. Mutual induction. Ampere-Maxwell’s
law. Maxwell equations.
TEACHING METHODS:
In class lectures and numerical applications occasionally supported by the use of a computer and a projector.
EXPECTED KNOWLEDGES AND SKILLS:
At the end of the course the students will have a full knowledge of the basis principles of Newtonian physics, as
well as of the electromagnetism. Students will also be able to perform numerical calculations.
TEACHING AIDS:
Teacher lecture notes, where necessary for topics not completely covered by textbooks.
EXAMINATION METHOD:
Written and oral tests including numerical applications and theory.
BIBLIOGRAPHY:
1. P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci - “Elementi di Fisica - Vol. I”, EdiSES – Napoli
2. P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci - “Elementi di Fisica - Vol. II”, EdiSES – Napoli
3. M.T. Chiaradia, L. Guerriero, G. Selvaggi – “Fisica II, Elettrostatica e correnti”, Adriatica – Bari.
FURTHER BIBLIOGRAPHY:
Upon request.
