Programma completo del corso - DEI

PROGRAMMA DEL CORSO DI FISICA 2
PER INGEGNERIA PER L’AMBIENTE ED IL TERRITORIO
ED INGEGNERIA CIVILE (SECONDA SQUADRA)
Anno Accademico 2005-2006
Prof. Giampiero Naletto
Libro di testo: Mazzoldi, Nigro, Voci Elementi di Fisica: Elettromagnetismo,
2005 EdiSES
Dispense da lezione (messe a disposizione sul sito http://www.dei.unipd.it/~naletto/corsi).
I paragrafi sotto elencati non vengono richiesti nella prova orale
Cap. 1
Cap. 5
Cap. 6
Cap. 8
Cap. 9
Cap. 10
1.8
5.7, 5.9, 5.10
6.8
8.6
tutti
tutti
Per maggior chiarezza, dato che all’interno dei paragrafi richiesti ci sono argomenti che non
vengono richiesti nella prova orale, nel seguito è riportato tutto ciò che costituisce materia d’esame.
Gli esempi riportati nel testo costituiscono parte integrante del programma.
1. Forza elettrostatica. Campo elettrostatico
1.1
Forza elettrica, carica elettrica, isolanti e conduttori, elettrizzazione
1.2
Protone, neutrone, elettrone, carica elementare, quantizzazione della carica, principio di
conservazione della carica, induzione elettrostatica
1.3
Legge di Coulomb, costante dielettrica del vuoto, carica elementare, forma vettoriale della
legge di Coulomb
1.4
Principio di sovrapposizione, campo elettrostatico, campo elettrostatico di una carica
puntiforme, di un insieme discreto di cariche puntiformi
1.5
Distribuzione continua di carica, campo elettrostatico di una distribuzione continua, campo
dell’anello carico, del disco carico, del piano indefinito carico e di due piani indefiniti
carichi
1.6
Linee di forza del campo elettrostatico, esempi
1.7
Moto di una carica in un campo elettrostatico
2. Lavoro elettrico. Potenziale elettrostatico
2.1
Campo elettromotore, tensione elettrica, forza elettromotrice (f.e.m.), differenza di
potenziale (d.d.p.), energia potenziale elettrostatica, f.e.m. per il campo elettrostatico
2.2
Potenziale elettrostatico di una carica puntiforme, d.d.p., variazione dell’energia potenziale
elettrostatica, caso di un sistema di cariche puntiformi, caso di una distribuzione continua
di carica
2.3
Energia potenziale elettrostatica di un sistema di cariche puntiformi, conservazione
dell’energia totale
2.4
Campo elettrostatico come gradiente del potenziale, teorema del gradiente, gradiente in
coordinate polari, potenziale e campo di un anello carico, di un disco carico, di due piani
indefiniti carichi
2.5
Superfici equipotenziali, il campo elettrostatico è perpendicolare alla superficie
equipotenziale
2.6
2.7
2.8
Teorema di Stokes, rotore, irrotazionalità di E (terza equazione di Maxwell)
Dipolo e momento di dipolo, potenziale e campo elettrostatico di un dipolo elettrico
Forze su un dipolo, momento meccanico, energia potenziale elettrostatica del dipolo,
esempio 2.10
3. La legge di Gauss
3.1
Flusso del campo elettrostatico, flusso entrante ed uscente, legge di Gauss
3.2
Dimostrazione della legge di Gauss, distribuzione di cariche discreta e continua, angolo
solido
3.3
Campo elettrostatico di una superficie sferica carica (esempio 3.1), campo e potenziale di
una sfera uniformemente carica (esempio 3.2), di un cilindro carico (esempio 3.3), di un
piano indefinito carico (esempio 3.4)
3.4
Teorema della divergenza, legge di Gauss in forma differenziale (prima legge di Maxwell)
4. Conduttori. Dielettrici. Energia elettrostatica
4.1
Condizione di equilibrio di un conduttore, conseguenze, carica indotta, effetto punta
(esempio 4.1)
4.2
Conduttore cavo, induzione completa, schermo elettrostatico
4.3
Condensatore, capacità, capacità dei condensatori sferico (esempio 4.2), cilindrico
(esempio 4.3) e piano (esempio 4.4)
4.4
Condensatori in parallelo, condensatori in serie
4.5
Energia elettrostatica del condensatore, densità di energia elettrostatica, formula generale
dell’energia elettrostatica, caso del condensatore sferico (esempio 4.8)
4.6
Dielettrici, costante dielettrica relativa, suscettività elettrica, densità di carica di
polarizzazione, capacità del condensatore con dielettrico, costante dielettrica assoluta,
densità di energia elettrostatica in presenza di dielettrici, formula generale della densità di
energia elettrostatica, rigidità dielettrica, condensatore piano con lastra di dielettrico
(esempi 4.11 e 4.12), condensatore piano con dielettrico parzialmente inserito (forza di
risucchio: esempio 4.13)
4.7
Polarizzazione elettronica e per orientamento, vettore polarizzazione, densità di carica di
polarizzazione, proporzionalità tra campo elettrostatico e vettore polarizzazione
4.8
Legge di Gauss per D (forma integrale e forma locale), esempio 4.14
5. Corrente elettrica
5.1
Corrente elettrica, generatore di f.e.m., corrente continua
5.2
Velocità di deriva, intensità di corrente, densità di corrente, portatori di carica positivi e
negativi, corrente elettrica stazionaria
5.3
Legge di Ohm della conduttività elettrica, conduttività, resistività, resistenza di un
conduttore, legge di Ohm per i conduttori metallici, potenza dissipata, effetto Joule
5.4
Modello classico della conduzione elettrica, legge di Ohm della conduttività elettrica
5.5
Resistori in serie e in parallelo
5.6
Generatore come sede di un campo elettrico non conservativo, forza elettromotrice,
resistenza interna del generatore, lavoro e potenza forniti dal generatore
5.8
Corrente di spostamento, densità di corrente di spostamento
6. Campo magnetico. Forza magnetica
6.1
Magneti, poli del magnete, interazioni magnetiche, dipolo magnetico, campo magnetico
6.2
Interazioni magnetiche come interazioni tra cariche in movimento
6.3
Forza di Lorentz, lavoro della forza di Lorentz
6.4
Seconda legge elementare di Laplace, forza su un filo rettilineo e giacente in un piano,
esempi 6.1 e 6.2
6.5
6.6
6.7
Momento magnetico di una spira, momento meccanico su una spira percorsa da corrente in
un campo magnetico, piccole oscillazioni, energia potenziale magnetica
Effetto Hall, campo di Hall, tensione di Hall
Moto di una particella carica in un campo magnetico uniforme: θ = π/2 e θ generico
7. Sorgenti del campo magnetico. Legge di Ampere. Proprietà magnetiche della materia
7.1
Prima legge elementare di Laplace, permeabilità magnetica del vuoto, legge di AmpereLaplace, campo magnetico di una carica in moto
7.2
Campo magnetico di un tratto di filo rettilineo percorso da corrente, legge di Biot-Savart,
campo sull’asse di una spira circolare percorsa da corrente, campo sull’asse del solenoide
rettilineo, solenoide indefinito
7.3
Forza tra fili percorsi da corrente
7.4
Legge di Ampere, forma locale della legge di Ampere, campo magnetico del filo rettilineo
indefinito a sezione non nulla (esempio 7.2), del solenoide rettilineo indefinito (esempio
7.3), del solenoide toroidale (esempio 7.4)
7.5
Vettore H (induzione magnetica), permeabilità magnetica relativa e assoluta, suscettività
magnetica, magnetizzazione, sostanze diamagnetiche e sostanze paramagnetiche, sostanze
ferromagnetiche, ciclo di isteresi, materiali dolci e materiali duri
7.6
Vettore magnetizzazione, correnti amperiane, densità lineare di corrente di
magnetizzazione
7.7
Legge di Gauss per il campo magnetico, seconda equazione di Maxwell, campo
elettrostatico e campo magnetico, campi solenoidali
7.8
Equazioni generali della magnetostatica in presenza di materiali, legge di Ampere per H
8. Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo
8.1
Corrente indotta, f.e.m. indotta, legge di Faraday, campo elettrico indotto, legge di Lenz
8.2
Moto di un conduttore in un campo magnetico, campo elettromotore indotto
8.3
Attrito elettromagnetico, potenza elettrica, legge di Felici
8.4
Autoflusso, induttanza, induttanza di un toroide e di un solenoide (esempio 8.4), f.e.m. di
autoinduzione, circuito induttivo
8.5
Bilancio energetico del circuito RL, energia intrinseca della corrente, densità di energia
magnetica, energia magnetica
8.7
Corrente di spostamento, legge di Ampere-Maxwell
8.8
Equazioni di Maxwell in forma integrale
8.9
Equazioni di Maxwell in forma differenziale, equazione di continuità, conservazione della
carica elettrica, condizioni di stazionarietà
Dispense
Induzione dielettrica, legge di Gauss per D
Vettore magnetizzazione, corrente di magnetizzazione, densità lineare di corrente di
magnetizzazione
Discontinuità del campo magnetico all’interfaccia tra due mezzi magnetizzati, legge di
rifrazione delle linee di campo magnetico
Campo vettoriale H, legge di Ampere per H, equazioni della magnetostatica
Elettromagneti e magneti permanenti, retta di carico
Legge di Faraday