Programma d`esame del corso Fisica 2

Corso di Laurea in Fisica
PROGRAMMA DEL CORSO DI FISICA 2
(Elettromagnetismo)
prof. M.Bassan
A.A. 2016-2017
Testo Consigliato:
qualunque testo di Elettromagnetismo a livello universitario (per
Matematici o Fisici). Ad esempio :
Mazzoldi, Nigro, Voci: Fisica II (Relativita’ nel vol.I)
– Edises (MNV)
A.Bettini: Elettromagnetismo – Zanichelli decibel
(B)
Focardi, Massa Uguzzoni: Fisica Generale, Elettromagnetismo - Ambrosiana
Sempre valido il vecchio:
E.Amaldi, R.Bizzarri, G.Pizzella ”Fisica Generale”- (Zanichelli ) : (ABP) disponibile in biblioteca.
per i più ambiziosi:
- D J Griffiths: Introduction to Electrodynamics
per i super ambiziosi:
- L.D.Landau, E.Lifchitz: Teoria dei campi – Editori Riuniti
- D. Jackson: Elettrodinamica classica Zanichelli.
RICHIAMI dai corsi propedeutici:
- Concetto di campo; scalari, vettori e tensori; vettori assiali e polari.
- Gravitazione universale: legge di Newton, forza e campo gravitazionale – forze centrali e conservative.
- Richiami di geometria vettoriale: Coordinate polari, cilindriche, sferiche; angolo solido; integrazione
su una sfera e su un cilindro - Richiami di operatori differenziali vettoriali: divergenza, gradiente e
rotore; operatore Nabla; Laplaciano;– gradiente e integrale di linea come operazioni inverse Teoremi di Stokes (irrotazionale=conservativo) e della divergenza.
ABP cap. 1,2
-
- Relatività ristretta - Sistemi inerziali e costanza di c; crisi del concetto di simultaneità; trasformazioni
di Lorentz in forma semplice e matriciale; trasformazioni per le velocità. Dilatazione degli intervalli
temporali e contrazione delle lunghezze; paradosso dei gemelli. Spazio tempo di Minkowski, cono di
-
luce e linea di universo, causalità. Quadrivettori. Relazione energia-impulso. Forma invariante della
legge di Newton.
B vol. I,cap 7 (attenzione alla metrica immaginaria !);
MNV vol. I par.3.8,3.9;
- Elettrostatica:
Forza di Coulomb - Struttura dell’atomo - Campo elettrico; il potenziale elettrico;
energia di una carica in un campo elettrico - Energia di un sistema di cariche– Il dipolo elettrico;
l’approssimazione di dipolo per il potenziale di una distribuzione di cariche - il centro di carica. Linee di campo e superficie equipotenziali - Il teorema di Gauss, sue conseguenze, applicazioni ed
implicazioni (strato piano, doppio strato, sfera, filo infinito etc.). Equazione di Poisson. Conduttori;
sistemi di conduttori ed induzione elettrostatica; il problema di Dirichlet; capacità; Induzione completa.
Il condensatore – Energia e pressione del campo elettrostatico.
MNV cap. 1, 2 , 3 e 4 (no 4.11) ;
B capitoli 1, 2 (no 2.12) e 3.
- Materiali dielettrici Descrizione fenomenologica; polarizzazione dei dielettrici, uniforme e non; il
vettore P e sue proprietà; il vettore D e la legge di Gauss. Discontinuità di E, D all’interfaccia tra due
mezzi; campi E,D in una cavità nel mezzo dielettrico.
Dipoli elettrici nei materiali: deformazione e orientamento; materiali lineari ed isotropi; legge di
Clausius Mossotti. Energia elettrostatica nei dielettrici.
MNV cap. 5; B cap 4 (no 4.9)
- Correnti continue Portatori di carica nei conduttori ohmici e non - Conservazione della carica ed
equazione di continuita’ - Effeto Joule, velocita’ di deriva e la legge di Ohm (leggi locali ed integrali) composizione delle resistenze in serie e parallelo; la forza elettromotrice; leggi di Kirchoff e la
risoluzione dei circuiti- generatori reali.
MNV cap. 6 (leggere 6.8, 6.13, 6.14);
B capitolo 5
- Magnetostatica Il campo magnetico, introduzione fenomenologica e definizione del vettore B; Forza
di Lorentz e II formula di Laplace; legge di Biot e Savart; prima formula di Laplace e forze tra circuiti;
campo di un filo rettilineo e di una spira. Teorema della circuitazione; applicazioni al calcolo del
campo di semplici circuiti (solenoide, toroide, piano indefinito...); Potenziale vettore; gauge di
Coulomb; potenziale di un filo rettilineo indefinito percorso da corrente- definizione del momento di
dipolo magnetico; teorema di equivalenza di Ampère. Flusso magnetico, coefficiente di mutua e auto
induzione.
MNV capitoli 7 e 8;
B cap. 6.
- Induzione elettromagnetica Legge di Faraday Neumann; flusso tagliato e flusso concatenato - Circuiti
accoppiati; circuito LR in regime transitorio- Bilancio energetico; Energia del campo magnetico - Il
teorema di Fourier (cenni)- Circuiti in corrente alternata Il metodo simbolico - Impedenza,
estensione della legge di Ohm alle grandezze complesse – Circuito RCL serie, risonanza .
Corrente di spostamento, sua giustificazione algebrica e fisica;
MNV cap.10 e 11 (no 11.7) ; B cap 7 e 8 :
-Materiali magnetici e magnetizzati Descrizione fenomenologica, dia, para e ferromagneti;
Magnetizzazione uniforme e non uniforme; il vettore M e sue proprietà; il vettore H e il vettore B.
Le linee di forza di B, H nei materiali magnetizzati. Interpretazione microscopica del dia- e paramagnetismo; precessione di Larmor, momento magnetico indotto e magnetizzazione per orientamento.
I ferromagneti: la curva di magnetizzazione, isteresi, campo residuo e campo coercitivo; cenni
sull’interpretazione microscopica.
Circuiti magnetici, riluttanza, legge di Hopkinson. L’energia magnetica .
MNV cap.9; B cap.9
- Equazioni di Maxwell ed onde e.m.
Le equazioni di Maxwell; la soluzione ondulatoria;
Vettore di Poynting; Equazione di D’Alembert; soluzione generale, onde progressive e regressive;
equazione d’onda per i potenziali ; Potenziali ritardati
MNV 12, 13.1-13.3, 13.5, 13.13;
B cap.10 ; ABP 9.1-9.3, 9.8, 9.11;
- Elettromagnetismo e Relativita’ Formulazione Lorentz-invariante delle equazioni di Maxwell :
quadricorrente e quadripotenziali, tensore elettromagnetico, equazioni di campo e forza di Lorentz in
forma invariante. Forza tra carica in moto e filo con corrente nei vari sistemi di riferimento.
B cap. 10 (no 10.5 e 10.8)
Questa parte manca, purtroppo, in MNV.
potete consultare ABP 10.14-10.16; o gli appunti sul sito del corso.
Appelli di esame:
- III prova di esonero: venerdi 20 gennaio ore 14:30 aula T7
- I appello , prova scritta: venerdi 27 gennaio ore 10 aula da definire
prova orale: mercoledi 1 febbraio ore 10
- II appello, prova scritta: venerdi 17 febbraio, ore 10
prova orale: giovedi 23 febbraio ore 10