Corso di laurea in Chimica
Classe L27
Programma di Fisica II e Laboratorio
ELETTROSTATICA
1.1 – Forza elettrostatica. Campo elettrostatico.
La composizione della materia e la presenza di interazioni elettriche tra i suoi
costituenti carichi. Quantizzazione e conservazione della carica elettrica. Materiali
isolanti e conduttori. Processi di elettrizzazione. Forza tra cariche elettriche. La legge di
Coulomb. Il campo elettrostatico. Calcolo di campi elettrostatici per distribuzioni
discrete e continue. Le linee di forza. Moto di una carica in un campo elettrostatico.
Esperienza di Millikan.
1.2 – Lavoro elettrico. Potenziale elettrostatico.
Il lavoro della forza elettrica. La tensione elettrica tra due punti. La forza elettromotrice
del campo elettrico. Il potenziale elettrostatico. L’energia potenziale elettrostatica.
Calcolo del potenziale e dell’energia potenziale elettrostatica per una carica puntiforme
e per distribuzioni discrete e continue di carica. Energia potenziale di un sistema di
cariche. Moto di una carica in un campo elettrostatico. Conservazione dell’energia.
Moto in un campo centrale. Modello classico dell’atomo di idrogeno. Separatore
elettrostatico e tubo a raggi catodici. Il campo elettrostatico come gradiente del
potenziale. Calcolo di campi elettrostatici dal potenziale per distribuzioni continue di
carica. Il rotore del campo elettrico. Superfici equipotenziali. Campo elettrico e
potenziale generato da un dipolo. Moto di un dipolo in un campo elettrico uniforme.
Energia potenziale di un dipolo posto in un campo. Molecole polari.
1.3 –La legge di Gauss.
Flusso del vettore campo elettrostatico. Dimostrazione del teorema di Gauss.
Applicazioni del teorema di Gauss: guscio sferico, sfera, filo e piano uniformemente
carichi. Legge di Gauss in forma locale: equazioni di Poisson e di Laplace.
1.4 – Conduttori. Dielettrici. Energia elettrostatica.
Conduttori in equilibrio. Induzione elettrostatica. Conduttore cavo. Schermo
elettrostatico. Condensatori nel vuoto. Collegamento di condensatori. Energia
elettrostatica.
Dielettrici. Costante dielettrica relativa, assoluta, suscettività elettrica. Polarizzazione
dei dielettrici. Definizione del vettore D (induzione dielettrica). Legge di Gauss e di
Poisson nei dielettrici.
CORRENTI STAZIONARIE E CAMPI MAGNETOSTATICI
2.1 – Corrente elettrica.
Conduzione elettrica. Corrente media, corrente istantanea, densità di corrente. Legge
di Ohm per i conduttori ohmici. Conducibilità e resistività. Modello classico della
conduzione. Resistenza elettrica. Dipendenza dalla temperatura. Superconduttori.
Energia elettrica e potenza assorbita. Generatori di f.e.m. Resistenze in serie e in
parallelo. Leggi di Kirchhoff. Carica e scarica di un circuito RC.
2.2 – Campo magnetico.
Proprietà dei magneti. Campo magnetico. Forza di Lorentz.
Forza magnetica su un filo percorso da corrente: seconda legge elementare di
Laplace. Coppia agente su di una spira percorsa da corrente immersa in un campo
magnetico uniforme. Momento magnetico di una spira percorsa da corrente
stazionaria. Effetto Hall. Moto di una particella in un campo magnetico uniforme. Il
selettore di velocità. Lo spettrometro di massa. Il ciclotrone.
2.3 – Sorgenti del campo magnetico. Legge di Ampère. Proprietà magnetiche della
materia.
Campo magnetico prodotto da un elemento di corrente – prima legge elementare di
Laplace.
Permeabilità magnetica del vuoto. Legge di Ampère-Laplace per il campo magnetico
generato da un circuito chiuso percorso da corrente. Campo magnetico prodotto da un
filo rettilineo (legge di Biot-Savart), da una spira circolare, da un solenoide ideale.
Forze agenti su fili paralleli percorsi da corrente. Legge di Ampère. Legge di Gauss per
il campo magnetico.
Corrente di spostamento. Legge di Ampère-Maxwell. Cenni sulle proprietà magnetiche
della materia. Permeabilità e suscettività magnetica. Meccanismi di magnetizzazione e
correnti amperiane.
CORRENTI E CAMPI VARIABILI
3.1 – Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo.
Legge di Faraday. Legge di Lenz. Generatori di corrente. Correnti di Foucault.
Autoinduzione.
Circuiti RL. Energia magnetica. Densità di energia magnetica. Mutua induzione.
Equazioni di Maxwell.
3.2 – Oscillazioni elettriche. Correnti alternate.
Oscillazioni elettriche. Circuito LC ideale. Scarica di un condensatore in un circuito
induttivo.
Comportamento di resistori, condensatori e induttori in AC. Reattanze ed impedenza.
Circuiti RLC in AC. Risonanza. Potenza in AC. Fattore di potenza. Fattore di merito di
un circuito RLC. Trasformatore ideale.
ONDE ELETTROMAGNETICHE
4.1 – Onde elettromagnetiche.
Onde elettromagnetiche piane. Onde elettromagnetiche piane armoniche.
Polarizzazione lineare, circolare ed ellittica. Vettore di Poynting. Intensità di un’onda
e.m. Pressione di radiazione. Spettro elettromagnetico. Onde sferiche.
OTTICA
5.1 – Riflessione e rifrazione della luce.
Velocità della luce in un mezzo. Indice di rifrazione. Formula di Cauchy. Principio di
Huygens-Fresnel. Riflessione e rifrazione. Angolo limite. Riflessione totale. Dispersione
cromatica. Prisma. Coefficienti di Fresnel. Angolo di Brewster. Polarizzazione per
riflessione. Polarizzazione per assorbimento selettivo e diffusione. Legge di Malus.
Birifrangenza. Attività ottica.
5.2 – Ottica geometrica.
Costruzione di immagini in ottica geometrica. Specchi sferici e piani. Distanza focale.
Ingrandimento. Diottri sferici e piani. Potere diottrico. Distanze focali anteriori e
posteriori. Ingrandimento. Lenti sottili. Potere convergente. Distanza focale. Equazione
dei costruttori di lenti. Ingrandimento. Microscopio ottico. Ingrandimento visuale.
5.3 – Interferenza.
Interferenza da due fenditure. Posizione di minimi e massimi di interferenza.
Distribuzione di intensità fra le frange. Metodo dei fasori per il calcolo delle intensità.
5.4 – Diffrazione.
Diffrazione di Fraunhofer da una fenditura rettilinea singola. Posizione dei minimi di
diffrazione. Angolo minimo di risoluzione. Criterio di Rayleigh. Potere risolutivo di una
lente. Potere risolutivo lineare di un microscopio.
CENNI DI TEORIA DEGLI ERRORI
Incertezza di una misura. Sorgenti di errore. Stima dell’incertezza nella lettura di scale.
Errori casuali ed errori sistematici. Rappresentazione dei dati sperimentali. Cifre
significative. Discrepanza tra due misure. Rappresentazione in grafico. Verifica di relazioni
con un grafico. Errore relativo o precisione. Propagazione degli errori nelle misure indirette
(limite massimo dell’incertezza). Propagazione degli errori nelle misure indirette
(incertezze casuali e misure indipendenti).
Analisi statistica di un set di misure: media e deviazione standard. Errore sulla media.
Istogrammi di frequenza. Distribuzione di probabilità di Gauss. Best-fit lineare e sua
incertezza. Test del chi-quadro.
TESTI CONSIGLIATI:
P.Mazzoldi, N.Nigro, C.Voci: ELEMENTI DI FISICA, Vol.II - Elettromagnetismo e Onde,
EdiSES Napoli
D. Halliday, R.Resnick: FISICA 2, Ed. Ambrosiana
R.A.Serway – Fisica Vol.II - ed.EdiSES
J. Taylor: Introduzione all'analisi degli errori. Lo studio delle incertezze nelle misure fisiche,
Zanichelli
Per conoscere date e modalità d’esame, materiali didattici e avvisi:
http://oldweb.ct.infn.it/~tuve/CHIMICA/frames_chimica.html
