PROGRAMMA DI
FISICA
LICEO SCIENTIFICO STATALE “A. RIGHI” ROMA
ANNO SCOLASTICO 2009/10
Docente: M. Savarese
Classe: 5 G Indirizzo: PNI
libro di testo: J. Walker - Fisica - Zanichelli, 2004
Elettromagnetismo
Elettrostatica
Legge di Coulomb. Analogie e differenze con la legge di gravitazione universale. L’origine storica del concetto di campo come
superamento dell'azione a distanza. Definizione di Campo Elettrico e sua conservatività. Il potenziale. Teorema di Gauss. Campo
elettrico in prossimità di un conduttore: teorema di Coulomb. Capacità. Condensatori. Campo elettrico all'interno di un
condensatore. Capacità di un condensatore a facce piane e parallele. Rigidità dielettrica dell'aria e di altri isolanti. Energia
immagazzinata da un condensatore. L’esperimento di Millikan e la misura della carica dell’elettrone.
Correnti elettriche
Intensità della corrente elettrica. Prima e seconda legge di Ohm. Resistenze in serie e parallelo. Potenza elettrica (effetto Joule).
Leggi di Kirchhoff. Generatori di tensioni ideali e reali; concetto di resistenza interna e teorema del massimo trasferimento di
potenza (con dimostrazione).
Approfondimenti: il partitore di tensione e il problema di diminuire la tensione in continua. Il problema del trasporto della corrente
e le linee ad alta tensione. Gli accumulatori, la loro densità energetica e il problema della automobili elettriche.
Magnetismo
Generalità sul magnetismo: l’abbandono delle leggi della magnetostatica e l'esperimento di Oersted. Definizione operativa del
vettore campo magnetico attraverso la forza di Lorentz e sua unità di misura. Forza su un filo percorso da corrente. Applicazioni
della forza di Lorentz: il discriminatore di velocità, lo spettrometro di massa, il ciclotrone e l’effetto Hall. Momento agente su una
spira percorsa da corrente immersa in campo magnetico. Campo generato da un filo indefinito, al centro di una spira e da un
solenoide. Forze fra fili percorsi da corrente. Il campo magnetico come esempio di campo non conservativo ma solenoidale;
circuitazione di B e teorema di Ampere. Equivalenza spira−dipolo. Il campo magnetico nella materia. Analogie fra le equazioni
che governano il magnetismo e l’elettrostatica. Il voltmetro e l'amperometro: principio di funzionamento e loro utilizzo.
Approfondimenti: la storia dell'esperimento di Thomson e la scoperta dell'elettrone (vedi dispensa).
Induzione magnetica e onde elettromagnetiche
Legge di Lenz e di Faraday−Neumann. Autoinduzione e coefficiente di autoinduzione. Circuito RC e RL in continua: corrente di
chiusura e apertura (in collegamento con le equazioni differenziali in matematica). Energia immagazzinata da un induttore. La
corrente alternata e suoi parametri; calcolo del valore efficace. Vantaggi della corrente alternata: il trasformatore. Circuito
oscillante (LC) e risonante (RCL) (analogia formale con le equazioni che governano le oscillazioni di una molla).
La corrente di spostamento e le quattro equazioni di Maxwell. Concetto di onda elettromagnetica e classificazione in base alla
lunghezza d’onda. L’identificazione della luce come particolare onda elettromagnetica e il clima positivista di fine ottocento.
Marconi e l’invenzione della radio.
Approfondimenti: Rischi elettrici e relativa protezione mediante l'impianto di terra e l'interruttore differenziale. Circuito
raddrizzatore con ponte di diodi e condensatore di livello.
Elementi di fisica moderna
Relatività ristretta
Il problema della non invarianza dell’elettromagnetismo per trasformazioni di Galileo. La storia dell'esperimento di Michelson
(vedi dispensa), calcolo dei tempi di percorrenza nei due bracci, scopo ed esito dell'esperimento. La spiegazione ad hoc di Lorentz
e le trasformazioni di Lorentz. I due postulati della relatività ristretta e la fine del concetto di tempo assoluto. La dilatazione dei
tempi e la contrazione delle lunghezze. La legge di composizione delle velocità. Lo spazio tempo e i diagrammi di Minkowski.
Fisica atomica e nucleare
Elementi di radioattività: i raggi X e la scoperta della radioattività; principali fenomeni connessi con la radioattività; strumenti per
lo studio della radioattività; i raggi α, β e γ (vedi dispensa). L'esperimento di Rutherford e la scoperta del nucleo. Struttura dei
nuclei. La fissione e la fusione nucleare.
Teoria dei quanti
Il problema del corpo nero e l’ipotesi di Planck (vedi dispensa). L’effetto fotoelettrico e l’ipotesi di Einstein dei fotoni. I postulati
della meccanica quantistica: il principio di indeterminazione e la dualità onda corpuscolo. Considerazioni epistemologiche sulla
nuova visione del mondo.
Roma, li 03/05/2010
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