fisica generale 2 - Dipartimento di Matematica e Fisica
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FISICA GENERALE 2 a.a. 2013-2014 Insegnamento: Fisica Generale 2 Docente: Lucio Gialanella Settore Scientifico - Disciplinare: FIS/01 CFU ORE 7=6L+1La 60=48+12 Obiettivi formativi: Acquisire una buona capacità di comprendere e descrivere i fenomeni elettromagnetici partendo dalle basi sperimentali della teoria fisica. Nel corso è prevista una attività di laboratorio in cui gli studenti eseguiranno semplici esperimenti di elettrodinamica. Propedeuticità: Fisica Generale 1, Analisi 2 Modalità di svolgimento: lezioni ed esercitazioni in aula, attività di laboratorio Modalità di accertamento del profitto: Superamento di una prova orale e di una prova scritta. PROGRAMMA 1. Elettrostatica nel vuoto Carica elettrica. Legge di Coulomb. Conservazione e quantizzazione della carica. Il campo elettrostatico. Principio di sovrapposizione. Campo generato da sistemi di cariche discrete e continue. Linee di forza del campo elettrostatico. Flusso del campo elettrostatico attraverso una superficie chiusa: legge di Gauss. Il potenziale elettrostatico e carattere conservativo del campo elettrostatico. Il campo come gradiente del potenziale. Moto di una particella carica in un campo elettrico. Campo elettrostatico generato da un dipolo elettrico. 2. Conduttori e campo elettrostatico Distribuzione della carica in un conduttore. Induzione elettrostatica. Lo schermo elettrostatico. Capacità. Condensatori. Condensatori piani e condensatori sferici Energia del campo elettrostatico. Collegamento di condensatori in serie e parallelo. 3. Corrente elettrica stazionaria Corrente elettrica in un conduttore. L’intensità di corrente. Il vettore densità di corrente. Velocità di deriva. La legge di Ohm. Resistenza e resistività. Modello classico della conduzione elettrica. Forze elettromotrici. Collegamento di resistori in serie e in parallelo. Effetto Joule. Potenza dissipata in un resistore. Circuiti in corrente continua. Le leggi di Kirchoff. Equazione di continuità e corrente stazionaria. Carica e scarica di un condensatore. 4. Magnetostatica nel vuoto Forza di Lorentz e vettore induzione magnetica. Forze su circuiti percorsi da corrente. Momento meccanico su una spira percorsa da corrente. L’amperometro a bobina mobile. Moto di particelle cariche in un campo magnetico. Campo magnetico prodotto da una corrente stazionaria. Legge di Biot e Savart. Legge di Laplace. Campo magnetico generato dal un solenoide. Il dipolo magnetico; teorema di equivalenza di Ampere. La circuitazione di B e il teorema di Ampere. Solenoidalità di B. 5. Campo elettrico e campo magnetico nella materia Variazione della capacità di un condensatore piano a seconda del tipo dielettrico interposto tra le armature. La costante dielettrica. Rigidità dielettrica. Interpretazione microscopica del comportamento dei dielettrici: polarizzazione per deformazione e per orientamento, effetto di un campo elettrostatico su un dipolo elettrico. Le equazioni dell’elettrostatica in presenza di dielettrici. Le equazioni della elettrostatica in presenza di dielettrici. Proprietà magnetiche della materia. Campo magnetico all’interno di un solenoide riempito con diversi materiali. Diamagnetismo e paramagnetismo. Cenni sul ferromagnetismo. Interpretazione microscopica del comportamento dei materiali paramagnetici in presenza di campi magnetici. Le equazioni della magnetostatica in presenza di dielettrici. 6. Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo Legge di Faraday dell’induzione elettromagnetica. Forza elettromotrice indotta e campo elettrico indotto. Applicazioni della legge di Faraday. Induzione mutua e autoinduzione. Induttanza. Induttanza di un solenoide. Energia magnetica e densità di energia magnetica. Circuiti LR. Corrente di spostamento e legge di Ampere-Maxwell. Interpretazione microscopica qualitativa del comportamento dei materiali diamagnetici in presenza di campi magnetici. Circuiti in regime sinusoidale: circuiti RLC serie. 7. Fenomeni ondulatori, onde elettromagnetiche. Le equazioni di Maxwell in forma integrale. Enunciato dei teoremi della divergenza e di Stokes. Le equazioni di Maxwell in forma differenziale. Le equazioni di Maxwell nel vuoto e le onde elettromagnetiche. La propagazione di un’onda e.m. Onde e.m. piane. Onde armoniche. Lunghezza d’onda e frequenza. Energia di un’onda e.m. piana: il vettore di Poynting. Quantità di moto di un’onda em piana. Pressione di radiazione. Interferenza. Esperimento di Michelson Morley. Cenni della teoria della relatività ristretta: trasformazioni di Lorentz, relazione massa-energia. Cenni di ottica geometrica: riflessione e rifrazione. Esercitazioni di laboratorio Richiami sulle caratteristiche degli strumenti di misura. Tecniche di raccolta e rappresentazione dei dati. Misura dell’intensità di correnti continue: amperometri. Misura di tensioni continue: voltmetri. Misura di resistenze: il metodo voltamperometrico. Oscilloscopio. Misura della costante di tempo di un circuito RC. Testi consigliati: P. Mazzoldi, M. Nigro C. Voci: “FISICA”, Volume II, EdiSES Capp. 1-8; 10 Per la parte di relatività e per un approfondimento dei temi trattati nel corso: G. Gamow Biografia della Fisica, ed Mondatori Fishbane, Fisica, ed Edises, 1° vol, cap22, par 1-4;6
