Università Politecnica delle Marche
- Programma d’esame –
Fisica Gen. 2
per Ing. Informatica e dell’Automazione
Laurea di primo livello
(prof.G.Albertini)
2° e 3° Principio delle Termodinamica
Secondo Principio della Termodinamica. Macchine termiche e frigorifere; rendimento e COP. Ciclo
di Carnot. Teorema di Carnot. Calore ridotto ed Entropia. Diagramma entropico. Interpretazione
statistica dell’entropia; probabilità’ termodinamica; Entropia, ordine ed informazione. Energia
libera di Helmoltz. Energia libera di Gibbs. Temperatura assoluta e rendimento. Terzo Principio
della Termodinamica e zero assoluto
campo elettrico e gravitazionale
Campo elettrico. Forza fra cariche puntiformi (= legge di Coulomb) e forza fra masse puntiformi:
similitudini e differenze. Campo elettrico e campo gravitazionale
Conduttori e isolanti. Induzione elettrica. Energia potenziale elettrica. Potenziale elettrico. Campo
elettrico e gradiente del potenziale. Circuitazione del campo elettrico (= 3a legge di Maxwell)
Teorema di Gauss per il campo elettrico e per il campo gravitazionale. Flusso d'un vettore
attraverso una superficie aperta. Flusso uscente da una superficie chiusa..Linee di forza, linee di
campo. (convenzione di Faraday).Prima legge di Maxwell nel vuoto (flusso del campo elettrico).
Campo elettrico ( gravitazionale) generato da distribuzione di carica (di massa) a simmetria sferica.
Campo elettrico generato da monostrato infinito di carica. Campo interno ed esterno a doppio strato
(condensatore). Campo generato da distribuzione lineare di cariche.
RESISTENZA ELETTRICA
generalita'
Non conservazione dell'energia meccanica nei materiali. Potenza dissipata per effetto
Joule. Legge di Ohm, resistenza, conduttanza, conduttori non ohmici; resistivita',
conducibilita' , legge di Ohm in forma locale.
conseguenze
Campo elettrico e potenziale all'interno e alla superficie dei conduttori; distribuzione delle
cariche. Potere disperdente delle punte.
circuiti resistivi
Potenziale elettrico (di campo elettrico conservativo) e forza elettromotrice (di campo
elettro-motore non conservativo). Generatori di tensione e di corrente ideali e reali.
Elementi circuitali: generatori, resistenze, messa a terra. Resistenza equivalente di
resistenze in serie e in parallelo. Cenni al codice di colori per le resistenze. Inserimento
voltmetri e amperometri. Prima Legge di Kirchoff (NODI). Equazione del ramo. Legge di
Ohm generalizzata. Seconda Legge di Kirchoff (Maglie). Teoremi di Thevenin e di Norton.
CAPACITA'
Generalita' .Capacita' di un conduttore, capacita' di due conduttori, condensatore. Condensatore
piano e sua capacita'. Simbolo circuitale di capacita'. Capacita' di condensaori in serie e in
pararallelo. Energia immagazzinata nel condensatore.
conseguenze
Densita' d' energia del campo elettrico.
Circuito RC
Circuiti di scarica e di carica, andamento della corrente e della tensioni, costante di tempo = RC,
sua relazione col tempo di dimezzamento.
OSCILLOSCOPIO
Principio di funzionamento. Asse X, asse Y, asse dei tempi, trigger
CAMPO MAGNETICO
Fenomenologia
Forza su carica in moto, vettore induzione magnetica B, legge di Lorenz. Moto di carica in
campo magnetico uniforme. Campi elettrici o magnetici: dipendenza dal sistema di
riferimento (cenni). Effetto Hall normale e inverso. Campo Elettrico di Hall
Generazione di campo magnetico
Campo generato da filo percorso da corrente . Legge di Ampere. Circuitazione del campo
magnetico (4a legge di Maxwell) nel vuoto, correnti concatenate a linea chiusa.
Permeabilita' magnetica. 1 eq. Laplace (=legge di Biot Savart). Campo generato da spira
circolare. Campo generato all'interno di un solenoide (solo risultato)
Forze magnetiche su correnti elettriche
2 eq. Laplace. Forze attrattive e repulsive fra due fili percorsi da corrente.
Monopoli magnetici
2a legge di Maxwell e monopoli magnetici. Diffferenza fra dipolo magnetico ed elettrico
Momento magnetico
Definizione di momento magnetico. Momento meccanico agente su momenti magnetici in campo
magnetico.
CAMPI VARIABILI NEL TEMPO
3a Eq di Maxwell nel vuoto per campi variabili
Flusso concatenato, flusso tagliato. Legge di Faraday -Neumann-Lenz
4a Eq di Maxwell nel vuoto per campi variabili
corrente di spostamento.
INDUTTANZA
Coeff. di autoinduzione o induttanza., induttanza e (B), induttanza e f.e.m. Elemento circuitale
induttanza. Circuiti RL di carica e (cenni) di scarica, costante di tempo. extracorrente di chiusura (e
d'apertura, cenni). Coeff. di mutua induzione. Densita' d'energia del campo magnetico (cenni).
CAMPI ELETTRICI NEI MATERIALI
Polarizzazione per deformazione e per orientamento, momento di dipolo, vettore polarizzazione;
densita' di volume e di superficie delle carica di polarizzazione. Campo elettrico nel dielettrico. Il
vettore spostamento elettrico (D) nel mezzo e nel vuoto, costante dielettrica assoluta e relativa.
(Caso della piezoelettricita' e della ferroelettricita'). 1a eq.di Maxwell (caso generale). Campo
elettrico e spostamento elettrico all'interfaccia: rifrazione delle linee di campo e costanti
dielettriche. Capacita' di ondensatore piani con dielettrico.
CAMPI MAGNETICI NEI MATERIALI
Allineamento dei dipoli magnetici; magnetizzazione per orientamento e per crescita dei dei domini
magnetici, relazione fra i vettori magnetizzazione (M , induzione magnetica (B) e campo
magnetico (H), permeabilita' magnetica relativa ed assoluta. 4a eq.di Maxwell (caso generale). ).
Campo magnetico e induzione magnetica all'interfaccia: rifrazione delle linee di campo e
permeabilita' magnetiche.
Sostanze dia-, para- e ferro- magnetiche. Precessione di Larmor. Cenni qualitativi alla funzione di
Langevin. Isteresi magnetica, materiali ferromagnetici, antiferromagnetici, ferrimagnetici. Magneti
permanenti (cenni). Linee di campo nei materiali ferromagnetici.
EQUAZIONI DI MAXWELL NEL CASO PIU' GENERALE
Equazioni di Maxwell in forma integrale e locale
CORRENTI E TENSIONI VARIABILI
Grandezze periodiche, alternate, sinusoidali. Tensione raddrizzata e spianata. Valore efficace. Cenni
al teorema di Fourier. Impedenza di una resistenza, capacita' induttanza; fasori, annotazione
complessa, annotazione esponenziale; impedenze in serie e in parallelo; circuito RCL in serie,
risonanza, fattore di merito Q. Antirisonanza. Potenza reale e reattiva (cenni).
Onde elettromagnetiche, generazione di onde EM. Relazione fra velocita' della luce, costante
dielettrica, permebilita' magnetica; indice di rifrazione. Intensita’ di un'onda elettromagnetica,
vettore di Poynting.
OSCILLAZIONI E ONDE
Oscillatore armonico semplice: relazione fra accelerazione e posizione, equazioni del moto,
considerazioni sull'energia. Mezzo elastico.
Onde e oscillazioni. Ampiezza ed intensita'. Onde longitudinali, trasversali. Onde piane, circolari,
sferiche. Fasci polarizzati. Fasci coerenti ed incoerenti (coerenza spaziale e temporale), treni d'onda.
Fasci monocromatici, policromatici, bianchi. Relazione fra velocita', lunghezza d'onda e frequenza.
Principio di Sovrapposizione. Teorema di Fourier.
Equazione temporale ed equazione spazio-temporale di un'onda sinusoidale. Ampiezza, fase, fase
iniziale, numero d'onda; fronte d'onda. Bel e deciBel. Ottave. Interferenza costruttiva e distruttiva.
Cenni sul principio di Huyghens.
Onde stazionarie; frequenze di risonanza. Battimenti. Velocità di fase e di gruppo. Effetto Doppler
.Formazione della scia. Numero di Mach. Diffrazione e diffusione da singola sorgente; raggi.
Interferenza da due o più sorgenti; interferenza con diffrazione. Velocità di fase e di gruppo..
Raggi. Interferenza da più sorgenti.. Diffrazione alla Bragg. Rifrazione, indice di rifrazione relativo
ed assoluto; riflessione e riflessione totale
Relazione fra velocita' delle onde meccaniche trasversali, tensione e densita' lineare di massa.
Relazione fra velocita' delle onde meccaniche longitudinali, modulo di compressione e densita';
caso dei corpi solidi; Modulo di Young, rapporto di Poisson; deformazioni, sforzi, deformazione
residua, carico di rottura. Compressibilità e costante elestica.
Particonde
Effetto fotoelettrico. Energia cinetica classica e relativistica.
Massa, energia e quantita’ di moto, lunghezza d'onda di De Broglie. Spettri d'assorbimento e
d'emissione, fluorescenza e fosforescenza (cenni); dualismo onda/particella. Spettro
elettromagnetico. Creazione di coppie elettrone-positrone; effetto Compton. Vettore di Poynting:.
Pressione di radiazione (in superficie assorbente e in riflettente)
Lenti
Asse ottico. Centro ottico. Equazione delle lenti sottili e relativa convezione sui segni. Immagine
reale e virtuale. Piano focale. Ingrandimento lineare. Ingrandimento angolare. Potere risolutivo e
limite di risoluzione, ingrandimento utile, aberrazione cromatica. Diottrie
