FISICA 2

Anno Accademico 2016-2017
Corso di laurea: Ingegneria Elettronica-Telecomunicazioni-Informatica-Biomedica
Classe di laurea: Ingegneria dell’Informazione
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Denominazione insegnamento: Fisica 2 Codice: 502126
Tipologia di attività formativa: B
Settore scientifico disciplinare: FIS/01
Docente: Prof. A. Agnesi / Laboratorio Sorgenti Laser
Orario Lezioni:
Lun 11-13 Aula EF3, Giov 11-13 Aula EF2
Orario Esercitazioni:
Mar 9-11 Aula EF4, Ven 14-16 Aula EF4
Obiettivi formativi specifici
Acquisizione delle nozioni fisiche fondamentali riguardanti i fenomeni elettromagnetici, sia
in condizioni stazionarie che tempo-varianti, e delle tecniche necessarie per la loro analisi.
Programma del corso
Parte I: Lezioni sull’elettrostatica e le correnti stazionarie
Carica elettrica e sue proprietà, conduttori ed isolanti, induzione e polarizzazione
elettrostatica.
Legge di Coulomb, distribuzione di cariche e principio di sovrapposizione.
Azione a distanza e concetto di campo, campo elettrico E, rappresentazione grafica
mediante le linee di campo.
Concetto di flusso, legge di Gauss.
Lavoro ed energia di una distribuzione di cariche, potenziale elettrostatico.
Distribuzioni di carica, dipolo elettrico, azioni di forza su un dipolo elettrico, motori elettrici.
Energia potenziale di un dipolo in un campo E.
Gradiente, rotore e divergenza, forma locale della legge di Gauss e della circuitazione del
campo elettrostatico.
Equazioni di Poisson e di Laplace, unicità della soluzione per fissate condizioni al
contorno.
Conduttori e loro proprietà, capacità e condensatori, energia del campo elettrostatico.
Dielettrici e loro proprietà, vettore polarizzazione P e campo D.
Campi all'interfaccia tra materiali dielettrici diversi.
Corrente elettrica, resistività e resistenza, legge di Ohm, potenza dissipata.
Batterie e fem, cenni sulla fisica dei circuiti in corrente continua, leggi di Kirchhoff, circuiti
RC.
Parte II: Lezioni sulla magnetostatica, l'induzione em e le correnti alternate
Forza di Lorentz e campo magnetico, cariche in moto in un campo magnetico.
Forza su una corrente in un campo B, momento della forza su correnti chiuse.
Momento di dipolo magnetico, energia potenziale.
Sorgenti di B, legge di Biot-Savart, forze tra correnti, effetto Hall.
Legge di Gauss per il campo magnetico, legge di Ampère.
Corrente di spostamento, legge di Ampère-Maxwell.
Forma locale della legge di Gauss e della circuitazione del campo magnetico.
Legge di Faraday, autoinduttanza, circuiti in campi magnetici variabili nel tempo,
generatori elettrici.
Cenni alla fisica dei circuiti RL, energia del campo magnetico, mutua induttanza,
trasformatori.
Campi magnetici nella materia, para-dia-ferromagnetismo, vettore magnetizzazione M e
campo H.
Campi all'interfaccia tra materiali magnetici diversi.
Parte III: Lezioni sulle onde em e l'ottica
Introduzione generale alla fisica delle onde.
Equazioni di Maxwell ed onde em.
Vettore di Poynting e intensità di un'onda em.
Polarizzazione, energia e quantità di moto delle onde em.
Sorgente di radiazione em, interazione radiazione-materia, alcuni fenomeni naturali di
origine em.
Riflessione e trasmissione di onde em, indice di rifrazione, onde nei conduttori.
Interferenza e diffrazione delle onde em.
Ottica geometrica e formazione delle immagini.
Introduzione alla relatività speciale ed emergenza del campo magnetico
Calendario dettagliato del corso
Prerequisiti: Corso di Fisica 1; corso di Geometria e Algebra; corsi di Analisi Matematica
1 e 2; rivestono particolare importanza il calcolo e l'analisi vettoriale (incluse le identità
vettoriali, derivate vettoriali e teoremi fondamentali relativi al gradiente, divergenza e
rotore).
Nota importante: il superamento degli esami propedeutici non è mai controllato, anche se
è improbabile che si possa superare l’esame di Fisica 2 senza una buona conoscenza
teorica e pratica delle nozioni che vengono insegnate nei corsi propedeutici.
Tipologia delle attività formative
Lezioni: 45
Esercitazioni: 38
A fine semestre sono anche previste alcune lezioni in formato di seminari specialistici che
illustrano le applicazioni dell'elettromagnetismo e dell'ottica.
Crediti formativi - CFU: 9
Libro di testo e altro materiale didattico
ADOTTATO: Mazzoldi-Nigro-Voci, FISICA vol. 2, 2a edizione, EdiSES (Napoli), ISBN
8879591525; il testo contiene, circa (ma non esattamente) nella stessa sequenza, tutti gli
argomenti delle lezioni e molti degli esercizi assegnati.
CONSULTABILI:
Mencuccini-Silvestrini, FISICA - elettromagnetismo e ottica, Casa Editrice Ambrosiana;
Serway-Jewett, FISICA per scienze e ingegneria, volume secondo, EdiSES;
Feynman, THE FEYNMAN LECTURES ON PHYSICS, Addison-Wesley;
Purcell-Morin, ELECTRICITY AND MAGNETISM, Cambridge University Press; questi due
ultimi testi sono di un livello superiore rispetto a quello adottato, specialmente dal punto di
vista fisico.
ALTRO MATERIALE: una traccia delle esercitazioni in aula (con risultati) e temi d'esame
(con soluzione) saranno via via resi disponibili e aggiornati in questo sito.
VIDEOLEZIONI sintetiche registrate da A. Agnesi che coprono tutto il corso su piattaforma
di e-learning KIRO, più alcune note e link di approfondimento.
Modalità di verifica dell'apprendimento
L’esame consiste in una prova scritta ed eventualmente una orale (per coloro che hanno
ottenuto una valutazione di 24/30, il massimo previsto per la sola prova scritta).
Gli studenti che intendono sostenere la prova orale devono comunicarlo per e-mail al
titolare del corso (A. Agnesi).
Calendario e regole degli esami
Per gli appelli è obbligatoria l'iscrizione telematica.
Le date degli appelli sono riportate qui sotto. Esse si trovano anche sul sito di Facoltà:
appelli: date e aule
16 gennaio 2017
16 febbraio 2017
30 marzo 2017 appello straordinario
21 giugno 2017 ore 14 aule EF1-EF2
18 luglio 2017 ore 9 aule EF3-EF4
29 agosto 2017 ore 9 aule EF3-EF4
18 settembre 2017 ore 14 aule EF3-EF4
Appelli Straordinari
Questi appelli sono a discrezione del docente e non sono appelli standard; come tali,
seguono procedure non standard, che possono essere diverse di volta in volta. A tali
appelli, per regolamento di Facoltà, possono accedere solo gli studenti che abbiano già
frequentato il 3° anno. NON E’ PREVISTO UN APPELLO A NOVEMBRE (essendo già
disponibile un esame apposta per “ritardatari”, vedi sotto).
Avviso per studenti “ritardatari”: a discrezione del docente è concessa una prova
esclusivamente orale in qualsiasi momento dell’anno agli studenti per i quali si verificano
contemporaneamente queste tre condizioni (controlleremo con la segreteria ciascun
caso):
- manca solo Fisica 2 per laurearsi
- hanno sostenuto almeno tre scritti di Fisica 2 (senza ritirarsi) fra 1/1/2016 e data attuale,
ottenendo almeno un voto di 10/30
- l’ultimo degli altri esami è stato sostenuto almeno 2 mesi prima
ATTENZIONE: questa non è una scorciatoia! Piuttosto si raccomanda di non rimandare
troppo l’esame nella propria programmazione, soprattutto per Bioingegneri e Informatici.
Dopo aver perso familiarità con materie di base come l’analisi matematica, diventa difficile
mantenere l’approccio mentale corretto verso l’esame di Fisica 2, che richiede almeno una
conoscenza operativa di pochi concetti di base e si fonda su tecniche matematiche dei
primi 2 anni!
In ogni caso, anche se affrontato per ultimo, vi dà l’idea di cosa si pretende da un
ingegnere appena entrato nel mondo del lavoro: saper isolare le nozioni di base per un
argomento qualsiasi, “capire di cosa si parla” e identificare l’approccio per risolvere
almeno semplici problemi in quell’ambito!
Testi Esercitazione (con risultati numerici)
Esercitazione 1 – 27/09/2016
Esercitazione 2 – 30/09/2016
Esercitazione 3 – 04/10/2016
Esercitazione 4 – 07/10/2016
Esercitazione 5 – 11/10/2016
Esercitazione 6 – 14/10/2016
Esercitazione 7 – 18/10/2016
Esercitazione 8 – 21/10/2016
Esercitazione 9 – 25/10/2016
Esercitazione 10 – 28/10/2016
Esercitazione 11 – 04/11/2016
Esercitazione 12 – 08/11/2016
Esercitazione 13 – 11/11/2016
Esercitazione 14 – 18/11/2016
Esercitazione 15 – 22/11/2016
Esercitazione 16 – 25/11/2016
Esercitazione 17 – 29/11/2016
Esercitazione 18 – 02/12/2016
Esercitazione 19 – 06/12/2016
Esercitazione 20 – 13/12/2016
Esercitazione 21 – 16/12/2016
Tutorati
Gli esercizi svolti a tutorato sono reperibili all’ indirizzo http://www.itutorpavia.altervista.org/
Esiste anche un gruppo Facebook (iTutorPavia) per le comunicazioni "urgenti" con gli
studenti. E’ incoraggiata la loro partecipazione!
A. Agnesi riceve su appuntamento (fissare per e-mail).
Tutorato A.A. 2016-2017:
informazioni aggiornate sia sul sito dei tutors che sul sito facebook.
Seminari di Fisica 2
Elettromagnetismo e…
- “Fotonica Industriale”
- “Fotonica Quantistica”
- “Fotonica in Silicio e Biofotonica”
Esami, soluzioni e esiti (a.a. 2014-15 / 2015-16)
Primo appello (gen 2015): Testo, Soluzione
Secondo appello (feb 2015): Testo, Soluzione
Terzo appello (giu 2015): Testo, Soluzione
Quarto appello (lug 2015): Testo, Soluzione
Quinto appello (set 2015): Testo, Soluzione
Sesto appello (set 2015): Testo, Soluzione
Appello straordinario (nov 2015): Testo, Soluzione
Primo appello (gen 2016): Testo, Soluzione
Secondo appello (feb 2016): Testo, Soluzione
Appello straordinario (apr 2016): Testo, Soluzione
Terzo appello (giu 2016): Testo, Soluzione
Quarto appello (lug 2016): Testo, Soluzione
Quinto appello (ago 2016): Testo, Soluzione
Sesto appello (sett 2016): Testo, Soluzione
Esami, soluzioni e esiti (a.a. 2016-17)
Primo appello (gen 2017): Testo, Soluzione
Secondo appello (feb 2017): Testo, Soluzione
Appello straordinario (mar 2017): Testo, Soluzione
Terzo appello (giu 2017):