Programma d’esame - Fisica 2 (Meccanica A/L) - A.A. 2010/2011
A.A. 2010/2011
Fisica 2
(C.L. Ing. Meccanica A/L)
Prof. Paolo Mengucci
Programma d’esame
Forza elettrica - Campo elettrostatico
Carica elettrica e legge di Coulomb. Campo elettrostatico. Linee di forza del campo
elettrostatico. Campo elettrostatico generato da distribuzioni continue di carica. Moto di
cariche in campo elettrostatico.
Lavoro elettrico - Potenziale elettrostatico
Lavoro della forza elettrica. Potenziale elettrostatico. Energia potenziale elettrostatica. La
differenza di potenziale. Relazione tra campo elettrostatico e potenziale. Superfici
equipotenziali. Terza equazione di Maxwell. Campo e potenziale del dipolo elettrico.
La legge di Gauss
Flusso di un campo vettoriale. La legge di Gauss. Determinazione del campo elettrico di
distribuzioni di carica fissa e nota mediante la legge di Gauss. Prima equazione di Maxwell.
Conduttori - Energia elettrostatica
Conduttori in equilibrio. Campo elettrostatico e distribuzioni di carica nei conduttori. Induzione
completa. Effetti di schermo di un conduttore avente al suo interno una cavità. Schermo
elettrostatico. Effetto punta. Capacità elettrica. Sistemi di conduttori. Condensatori.
Condensatore piano, sferico e cilindrico. Sistemi di condensatori. Energia del campo
elettrostatico. Calcolo dell’energia elettrostatica del condensatore. Densità d’energia
elettrostatica.
Dielettrici
La costante dielettrica. Polarizzazione dei dielettrici. Campo elettrico all’interno di un dielettrico
polarizzato. Densità di carica di polarizzazione. Equazioni generali dell’elettrostatica in
presenza di dielettrici. Vettore spostamento elettrico. Discontinuità dei campi sulla superficie di
separazione tra dielettrici diversi. Condizioni di raccordo dei campi. Energia elettrostatica in
presenza di dielettrici.
Corrente elettrica
Conduzione elettrica. Conduttori. Gas d’elettroni, velocità d’agitazione termica e velocità di
deriva. Corrente elettrica. Densità di corrente ed equazione di continuità. Equazione di
continuità nel caso stazionario. Equazione di continuità nel caso non stazionario: densità di
corrente di spostamento. Densità di corrente totale generalizzata. Resistenza elettrica e legge
di Ohm. Resistenze in serie e in parallelo. Forza elettromotrice. Legge di Ohm generalizzata.
Fenomeni dissipativi nei conduttori percorsi da corrente. Effetto Joule. Resistenza elettrica di
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conduttori tridimensionali. Circuiti in corrente continua. Leggi di Kirchoff. Metodo della corrente
fittizia di maglia. Cenno ad alcuni metodi di misura di correnti, differenze di potenziale e
resistenze. Circuiti percorsi da corrente quasi stazionaria: circuito RC in carica, circuito RC in
scarica, bilancio energetico.
Forza magnetica - Campo magnetico
Il campo magnetico. Forza di Lorentz e vettore induzione magnetica B. Moto di una carica in
un campo magnetico esterno. Forza agente su un conduttore percorso da corrente. Effetto
Hall. Principio d’equivalenza d’Ampere. Seconda equazione di Maxwell.
Sorgenti del campo magnetico - Legge di Ampere
Prima legge di Laplace. Campo magnetico generato da distribuzioni particolari di correnti: filo
rettilineo, spira circolare. Legge di Biot-Savart. Forza tra fili percorsi da corrente. Definizione
operativa dell’ampere. Legge di Ampere. Campo magnetico del solenoide lungo. Flusso tra
circuiti. Autoflusso. Quarta equazione di Maxwell.
Proprietà magnetiche della materia
Magnetizzazione della materia. Permeabilità e suscettività magnetica. Correnti amperiane e
magnetizzazione. Equazioni generali della magnetostatica. Campo H. Legge d’Ampere per i
vettori B, H e M. Discontinuità dei campi sulla superficie di separazione tra mezzi diversi.
Condizioni di raccordo dei campi. Sostanze dia-, para- e ferro-magnetiche. Ciclo d’isteresi.
Circuiti magnetici. Legge di Hopkinson. Elettromagneti. Magneti permanenti.
Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo
Induzione elettromagnetica. Legge di Faraday-Neumann-Lenz. Interpretazione fisica del
fenomeno dell’induzione elettromagnetica. Applicazioni della legge di Faraday-NeumannLenz. Legge di Felici. Autoinduzione. Induttanza. Circuito RL. Energia magnetica. Analisi
energetica di un circuito RL. Densità d’energia del campo magnetico. Densità d’energia del
campo elettromagnetico. Forma locale della legge di Faraday-Neumann-Lenz ed espressione
della terza equazione di Maxwell nel caso non stazionario. La quarta equazione di Maxwell nel
caso non stazionario.
Oscillazioni elettriche - Correnti alternate
Grandezze alternate. Metodo simbolico. Impedenza e reattanza. Circuiti in corrente alternata.
Condizione di risonanza. Potenza assorbita dai circuiti elettrici in corrente alternata. Legge di
Galileo Ferraris.
Fenomeni ondulatori
Fenomeni ondulatori ed equazione di d’Alambert. Soluzioni dell’equazione di d’Alambert.
Principio di sovrapposizione. Onde piane armoniche. Onde longitudinali e trasversali.
Polarizzazione. Velocità di fase. Indice di rifrazione.
Onde elettromagnetiche
Equazioni di Maxwell. Equazione delle onde elettromagnetiche. Onde piane. Proprietà delle
onde elettromagnetiche piane. Polarizzazione delle onde piane. Conservazione dell’energia e
vettore di Poynting. Onde sferiche e cilindriche. Quantità di moto di un’onda elettromagnetica.
Pressione di radiazione.
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Riflessione e rifrazione delle onde elettromagnetiche
Approssimazione dell’ottica geometrica. Propagazione delle onde elettromagnetiche sotto
forma di raggi luminosi. Leggi della riflessione e della rifrazione. Riflessione totale.
Interferenza
Introduzione all’ottica ondulatoria. Principio di Huygens-Fresnel-Kirchoff. Interferenza prodotta
da due sorgenti puntiformi. Condizioni necessarie per l’interferenza. Sorgenti coerenti.
Esperimento di Young.
Diffrazione
Diffrazione di Fraunhofer. Diffrazione da singola fenditura. Diffrazione da foro circolare. Limite
di risoluzione dei sistemi ottici centrati. Criterio di Rayleigh. Diffrazione da doppia fenditura.
Libri di testo consigliati
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Fisica - Volume II
Seconda Edizione
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2. W.E. Gettys, F.J. Keller, M.J. Skove
Fisica 2 – Elettromagnetismo, Onde, Ottica
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McGraw-Hill
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FISICA II - Elettromagnetismo Ottica
Liguori Editore
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