FISICA II – 10 cfu
M. Guzzi
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Programma:
1 - ELETTROSTATICA
Carica elettrica. Conduttori e isolanti. Induzione elettrostatica. Legge di Coulomb. Costante
dielettrica. Principio di sovrapposizione. Campo elettrostatico. Campo elettrostatico generato
da cariche puntiformi e da distribuzioni continue di carica. Linee di campo del campo
elettrostatico. Carica puntiforme in moto in un campo elettrostatico.
Lavoro della forza elettrica. Campo elettromotore e forza elettromotrice. Conservatività del
campo elettrostatico. Energia potenziale elettrostatica e potenziale elettrostatico. Calcolo del
potenziale elettrostatico generato da una carica puntiforme, da un insieme di cariche
puntiformi e da distribuzioni continue di carica. Superfici equipotenziali. Moto di una carica in
un campo elettrostatico e conservazione dell’energia. Energia potenziale elettrostatica. Campo
come gradiente del potenziale. Rotore del campo elettrostatico.
Il dipolo elettrico : momento di dipolo. Campo di dipolo e potenziale di dipolo. Dipolo in un
campo elettrostatico.
Flusso di un campo vettoriale. Flusso del campo elettrostatico. Legge di Gauss e sua
dimostrazione. Applicazioni della legge di Gauss; calcolo del campo elettrostatico. Divergenza
del campo elettrostatico.
Conduttori in equilibrio. Conduttore carico isolato. Conduttore cavo.
2 - CONDENSATORI E DIELETTRICI
Capacità di un conduttore isolato. Il condensatore. Capacità di un condensatore. Calcolo della
capacità di un condensatore. Condensatori in serie e condensatori in parallelo. Energia e
densità di energia del campo elettrico. Dielettrici. Polarizzazione dei dielettrici. Costante
dielettrica relativa e suscettività dielettrica. Condensatore con dielettrico e sua capacità.
Equazioni dell’elettrostatica in presenza di dielettrici.
3 - CORRENTE E RESISTENZA
Trasporto di carica in conduttori. Corrente elettrica stazionaria : intensità di corrente e densità
di corrente. Modello classico della conduzione elettrica : mobilità, conducibilità e resistività.
Legge di Ohm. Resistenza. Resistori in serie e in parallelo. Energia dissipata in una resistenza:
effetto Joule. Carica e scarica di in un conduttore: circuiti RC. Corrente di spostamento.
4 - CAMPO MAGNETICO
Interazione magnetica e campo magnetico. Forza magnetica su una carica in moto e su un
conduttore percorso da corrente; seconda legge di Laplace. Momenti meccanici su circuiti
piani: spira percorsa da corrente in un campo magnetico. Dipolo magnetico e momento di
dipolo magnetico.
Particella carica in moto in un campo magnetico uniforme; selettore di velocità; misura del
rapporto q/m; spettrometro di massa. Effetto Hall.
Campo magnetico generato da un conduttore percorso da corrente: filo rettilineo infinito e
spira circolare. Prima legge di Laplace. Linee di campo del campo magnetico. Forza tra
conduttori percorsi da corrente.
Legge di Ampère e sue applicazioni. Forma locale della legge di Ampère. Campo magnetico
generato da un filo rettilineo indefinito, da un solenoide ideale e da un solenoide toroidale.
Proprietà magnetiche della materia. Permeabilità magnetica e suscettività magnetica. Materiali
diamagnetici, paramagnetici e ferromagnetici. Vettore magnetizzazione. Legge di Gauss per il
campo magnetico. Equazioni per i campi magnetici statici in presenza di mezzi magnetizzati.
Legge di Faraday dell’induzione elettromagnetica. Campo elettrico indotto. Forza elettromotrice
indotta. Applicazioni della legge di Faraday.
5 – INDUTTANZA
Induttanza. Induttanza di un solenoide e di un toroide. Energia e densità di energia del campo
magnetico.
6 - EQUAZIONI DI MAXWELL
Legge di Ampère-Maxwell. Campo magnetico indotto. Equazioni di Maxwell in forma integrale e
in forma differenziale. Equazione di continuità della corrente.
7 - ONDE ELETTROMAGNETICHE
Onde piane e onde piane armoniche. Onde elettromagnetiche piane e sferiche. Equazione delle
onde. Deduzione dell’equazione delle onde dalle equazioni di Maxwell. Velocità della luce.
Energia di un’onda elettromagnetica piana. Vettore di Poynting. Spettro delle onde
elettromagnetiche. Rappresentazione esponenziale di un’onda piana. Analisi di Fourier.
Pacchetti d’onda.
8 - POLARIZZAZIONE
Polarizzazione delle onde elettromagnetiche. Polarizzazione della luce per riflessione. Angolo di
Brewster. Sfasamento per riflessione. Polarizzazione della luce per assorbimento selettivo.
Legge di Malus. Materiali ottici anisotropi : lamine di ritardo.
9– RIFLESSIONE E RIFRAZIONE DELLA LUCE
Ottica geometrica e ottica ondulatoria. Principio di Huygens-Fresnel. Onde e raggi. Leggi della
riflessione e della rifrazione. Indice di rifrazione e velocità della luce. Riflessione totale e angolo
limite. Dispersione.
Definizioni e convenzioni; immagini e oggetti reali e virtuali. Specchi piani e specchi sferici.
Equazione dello specchio; fuoco; ingrandimento trasversale. Diottri sferici e diottri piani.
Equazione del diottro; fuoco anteriore e fuoco posteriore; ingrandimento trasversale. Lenti
sottili. Equazioni delle lenti sottili; equazione del costruttore di lenti; fuochi; ingrandimento
trasversale. Sistemi ottici.
10 - INTERFERENZA
Coerenza della luce e sorgenti coerenti. Interferenza e sorgenti coerenti. Interferenza da
doppia fenditura; massimi e minimi di interferenza; intensità della figura di interferenza.
Interferenza da lamine sottili. Cuneo sottile e anelli di Newton. Interferometro di Michelson.
11 - DIFFRAZIONE
Diffrazione di Fraunhofer e di Fresnel. Diffrazione di Fraunhofer prodotta da fenditura singola:
massimi e minimi di diffrazione e intensità della figura di diffrazione. Diffrazione prodotta da un
foro circolare. Limite di risoluzione delle lenti e degli strumenti ottici.
Testi Adottati
P. Mazzoldi, M. Nigro e C. Voci – Elementi di Fisica Vol. 2 – Elettromagnetismo e Onde –
Edises
Modalità di esame : Prova scritta e prova orale.
