CORSO DI LAUREA IN MATEMATICA (TRIENNALE)
CORSO DI FISICA 2 CON LABORATORIO PER L' A. A. 2010/2011
Docenti: Francesco di Liberto, Emilio Balzano
Il corso si articola in due parti tra loro connesse : le onde e l’ottica geometrica nella prima parte,
l’elettromagnetismo nella seconda. Tenendo conto dei corsi precedenti le attività si sono sviluppate nel
modo seguente: -Rapporto tra matematica e fisica e ruolo di modelli e teorie; -Introduzione al passaggio alla
meccanica del continuo; -Riflessioni sui concetti di forza e di campo (interazione istantanea a distanzacampo e velocità di propagazione); -Introduzione qualitativa e fenomenologica alle equazioni di Maxwell; Onde e oscillazioni; -Ottica geometrica; -Elettromagnetismo; -Equazioni di Maxwell; -Onde
Elettromagnetiche
ParteI
Le onde Caratterizzazione delle onde, L’equazione delle onde,Onde armoniche, Energia, potenza, intensità
di un’onda, Fenomeni caratteristici delle onde
InterferenzaL’esperimento della doppia fenditura di Young , Distribuzione di intensità nella figura di
interferenza della doppia fenditura, Reticoli e spettri
Diffrazione La diffrazione, La figura di diffrazione prodotta da una singola fenditura, La distribuzione di
intensità nelle figure di diffrazione
Polarizzazione La polarizzazione, Misura della polarizzazione
Ottica geometrica L’ottica geometrica, Formazione delle immagini per riflessione, Formazione delle
immagini per rifrazione, Le lenti, Occhio e strumenti ottici
Parte II
La Legge di Coulomb e il Campo Elettrico Carica elettrica e materia ,Isolanti e conduttori, Le leggi
fondamentali dell’elettrostatica, Il campo elettrico, Il calcolo del campo elettrico, Le linee di forza del campo
elettrico, Particelle cariche in un campo elettrico
La legge di Gauss Il flusso, La legge di Gauss,Deduzione della legge di Gauss dalla legge ,di Coulomb , Uso
della legge di Gauss per la determinazione di E, Proprietà elettrostatiche di un conduttore
Il potenziale elettrico L’energia potenziale elettrica,Il potenziale elettrico, La differenza di potenziale, La
relazione tra campo e potenziale elettrico, Superfici equipotenziali, Proprietà elettrostatiche di un conduttore
Conduttori, capacità e dielettrici Conduttori, capacità e condensatori. Condensatori in serie e in parallelo,
Energia elettrostatica
Corrente e resistenzaIl flusso della carica, La resistenza e la legge di Ohm, Il modello di Drude per i
metalli, Resistenze in serie e in parallelo, Amperometri e voltmetri
Circuiti in corrente continua Forza elettromotrice e resistenza interna di una batteria, Energia
elettrica e potenza ,Le leggi di Kirchhoff, Circuiti RC
Il campo magnetico Il campo magnetico, Forza agente su un conduttore percorso da corrente , Momento
agente su una spira percorsa da corrente, Moto delle cariche in presenza di E e di B
Campo magnetico e correnti La legge di Biot e Savart, La legge di Ampère, Applicazioni della legge di
Ampère,Forza agente tra conduttori percorsi da corrente, Il flusso magnetico e la legge di Gauss per i campi
magnetici, La corrente di spostamento e modifica della legge di Ampère
L’induzione elettromagnetica La legge di induzione elettromagnetica, Forza elettromotrice di
movimento,Generatori e alternatori, Campi elettrici indotti
Autoinduzione e mutua induzione F.e.m. autoindotte e induttanza, Circuiti LR, Energia nei circuiti LR,
Mutua induttanza, I trasformatori
Circuiti in corrente alternata Oscillazioni in circuiti LC , Circuito RLC serie,Circuiti puramente resistivi,
Circuiti puramente capacitivi, Circuiti puramente induttivi , Circuito RLC serie con f.e.m. alternata, Potenza
in un circuito RLC con f.e.m. alternata
Le equazioni di Maxwell e le onde elettromagnetiche Le equazioni di Maxwell, Le onde
elettromagnetiche piane, Le onde elettromagnetiche, L’intensità delle onde elettromagnetiche, Emissione di
onde elettromagnetiche Lo spettro elettromagnetico
Esperienze in Laboratorio (con relazione di gruppo)
1. Circuiti resistivi in serie e in parallelo. Curva caratteristica per resistore ohmico e filamento di
una lampadina. Leggi di Kirchhoff
2. Transienti nei circuiti RC. Segnali di tensione
3. Composizione di Campi magnetici. Bussola delle tangenti
4. Circuti RLC in corrente alternata. Trasformatore
Esperienze dimostrative in aula
Moto parabolico pallina gomma piena, validità e limiti dell’indipendenza dei moti simultanei
Rimbalzo pallina gomma piena e modello di decrescita esponenziale
Oscillatore armonico con la slinky, oscillatore forzato e risonanza
Onde impulsive traversali e longitudinali, riflessione, misura della velocità in funzione della tensione
Riflessione, rifrazione, lunghezza d’onda
Onde stazionarie
Risonanza con due diapason
Battimenti con due diapason
Specchi piani, concavi e convessi
Specchi parabolici, onde piane , immagini virtuali e reali
Diffrazione
Elettrizzazione per strofinio
Induzione elettrostatica
Forza di Lorentz
linee di campo intorno a un magnete lineare
Effetto magnetico della corrente
Induzione elettromagnetica
Esperienze con le microonde: trasparenza e opacità, riflessione, polarizzazione (misura)
Esercitazioni con il foglio elettronico
Retta di regressione lineare con errori sui coefficienti
Risoluzione numerica di equazioni differenziali per oscillatori armonici e circuiti elettrici
Libri consigliati
W.E. Gettys-F.J. Keller- M.J. Skove “Fisica 2 Elettromagnetismo-Onde-Ottica ” . McGraw-Hill (nel
programma ci si e’ riferiti ai paragrafi di questo testo)
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci “Elementi di Fisica. Elettromagnetismo-Onde ” EdiSeS
J. R. Taylor Introduzione all’Analisi degli Errori, Zanichelli (Cap1, 2, 3 e 8)
Risorse in rete
Visualizing Electromagnetism http://web.mit.edu/viz/EM/ Simulazioni e animazioni di circuiti elettrici
http://www.educypedia.be/electronics/javarlc.htm www.les.unina.it (percorso sui circuiti elettrici)
Materiale di lavoro disponibile nel sito docente
Diapositive di alcune lezioni; Sintesi di Fourier; Principio di Fermat, Concetto di Campo, Fogli di calcolo
Esame
Si articola in un compito scritto e in una prova orale.
Si consiglia di rivedere con cura tutti i problemi svolti in aula
Per essere ammessi alla prova orale occorre aver consegnato le relazione relative
alle esperienze di laboratorio e aver superato la prova scritta.
La prova orale prevede una domanda sulle esercitazione in laboratorio e
domande sulla prima e la seconda parte del programma
