PROGRAMMA DI FISICA GENERALE II A.A 2009/2010
(PROF. Erasmo RECAMI)
Ingegneria MECCANICA
Crediti 6
ore di lezione 40+20 esercitazioni
periodo 2° semestre
Prerequisiti.
Si consiglia il superamento di Fisica Generale I. Fondamenti di algebra elementare, trigonometria,
geometria euclidea e cartesiana. Elementi di analisi matematica (derivate, integrali elementari,…).
Obiettivi.
Il corso si propone di comunicare i principi generali e i formalismi che regolano i fenomeni ottici
e soprattutto elettromagnetici, affinché l'allievo da un lato sviluppi la capacità di comprendere e
descrivere la realtà fisica che ci circonda, e dall'altro acquisisca le conoscenze di base per
affrontare gli argomenti che può incontrare nella propria professione.
Contenuti
Telegraficamente – ELETTRICITÀ: Elettrostatica. Differenza di potenziale. Elettroscopio. Conduttori
e loro equipotenzialità interna.. Prima legge di Gauss. Resistenza e Corrente elettrica. Dielettrici.
Capacità di un condensatore. Campo elettrico in un condensatore. Lavoro per caricare un
condensatore, e conseguenze. Legge di Coulomb. Nuove grandezze fisiche fondamentali e derivate.
Nuove unità di misura. Varie definizioni di coulomb e di ampere. Costante dielettrica. Energia
elettrostatica immagazzinata nel vuoto. Voltmetri e amperometri. -- ELETTROMAGNETISMO: Campo
magnetico nel vuoto. Induzione elettromagnetica. Cenno al magnetismo nella materia. Permeabilità
magnetica del vuoto. Sostanze dia-, para-, ferro-magnetiche. Origine del campo magnetico, dei
magneti naturali, etc. Principio di equivalenza di Ampère. Induttanza L. Scarica di un
condensatore: circuiti CR e CL. Leggi di Maxwell (solo) in forma integrale. La generazione di
corrente elettrica. Forza elettromotrice, e forza magnetomotrice. Circuiti CRV, CLV e CRLV.
Impedenza. Fattore di potenza cos(\phi). – CENNI DI OTTICA: Principio di Fermat, ed ottica
geometrica elementare. Lenti sottili. Diottria. Fenomeni ondulatori. Cenni di ottica fisica. -CORRENTI E CAMPI OSCILLANTI: Ancora sulle Correnti alternate. Cenni alle onde elettromagnetiche,
alla loro velocità, ecc. Cenni alla nascita della relatività speciale.
Sinteticamente –
ELETTRICITÀ: Generalità del corso. Carica elettrica e campo elettrico. Leggi di Coulomb
e di Gauss. Il potenziale elettrostatico di una carica e suo legame con il campo elettrico. Campi e
potenziali elettrici in presenza di conduttori. Capacità della sfera isolata e del condensatore a facce
piane e parallele. Energia del condensatore e densità di energia del campo elettrico. Dinamica di
una particella carica in campo elettrico: l’atomo di Bohr. La corrente elettrica. La resistenza. Leggi
di Ohm e Joule. Cenni al moto di elettroni in metalli. Circuiti in corrente continua: Resistenze in
serie e parallelo. Condensatori in serie e parallelo. La scarica del condensatore. Cenno al campo
elettrico negli isolanti: il dipolo elettrico, la polarizzazione, la “costante” dielettrica. Il campo
elettrico nell’atmosfera.
ELETTROMAGNETISMO: Campi di induzione magnetica B prodotti da correnti lineari e circolari:
leggi di Laplace. Forze magnetiche su correnti elettriche. Calamite. Permeabilità magnetica.
Analogo magnetico (approssimato) della legge di Coulomb. La legge di Ampère. Il solenoide.
Cenni al motore elettrico.
L’induzione elettromagnetica. L’induttanza L e la sua energia. Moto di una carica elettrica in un
campo magnetico esterno: la Forza di Lorentz. Effetti del campo magnetico terrestre. Cenni alla
magnetizzazione della materia. I circuiti elettrici in corrente alternata. Reattanza e impedenza.
Valori medi, efficaci in corrente alternata delle grandezze elettriche. La scala dei dB. Cenni alla
sicurezza elettrica. Le equazioni di Maxwell in forma integrale. Corrente di conduzione e “di
spostamento”. La generazione di corrente elettrica (continua, o alternata). La generazione di onde
elettromagnetiche: carica accelerata e dipolo elettrico.
ONDE E OTTICA (CENNI): Proprietà generali delle onde elastiche: equazione delle onde, velocità di
propagazione, moti relativi di mezzo e sorgente: effetto Doppler. Vari tipi di bang, ultrasonici e
ottici.
Ottica fisica: Principio di Huyghens; cenni a riflessione, rifrazione, riflessione totale, interferenza,
diffrazione, diffusione, polarizzazione, assorbimento. Ottica geometrica: Il Principio di Fermat.
Leggi elementari. Lenti sottili. Diottria. Cenni al dualismo onda/corpuscolo, e/o alla cosiddetta
“equivalenza” massa/energia. Interazioni onde elettromagnetiche e materia; corpo nero, e nascita
della meccanica quantistica. I raggi α, β. Cenni sull’energia nucleare da fissione e da fusione.
Testi consigliati
--D.Haliday, R.Resnick, J.Walker, Fondamenti di Fisica, vol. II, CEA (Milano).
--G.Salesi: Fisica generale II (Facoltà di Ingegneria – Bergamo).
Nota:
L’esame consiste in una prova scritta (che fa da “filtro”), e quindi dalla prova orale,
la prima domanda essendo a scelta dell’allievo.
