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