Università di Padova – Facoltà di Ingegneria
Allievi di Ingegneria IPIM
PROGRAMMA DI ELEMENTI DI FISICA - a.a. 2013/2014
(A. Maritan)
Programma d'esame
Complementi di elettrostatica: Campi conservativi e potenziale. Energia e potenziale elettrostatico. Dipoli elettrici
Legge di Gauss. Circuitazione del campo elettrico. Rotore e divergenza del campo elettrostatico. Equazioni di Poisson e
Laplace. Applicazioni. Conduttori. Equilibrio elettrostatico. Teorema di Coulomb. Induzione elettrostatica. Capacita'.
Energia elettrostatica e densità' di energia elettrostatica.
Dielettrici. Polarizzazione di un dielettrico. Carica di polarizzazione e densità’ superficiale di carica di polarizzazione.
Relazione fra polarizzazione e campo elettrico: suscettività elettrica. Costante dielettrica relativa e assoluta. Dielettrici
nei condensatori. Il vettore induzione dielettrica. Legge di Gauss nei dielettrici.
Corrente elettrica. Conduzione elettrica nei solidi. Forza elettromotrice. Corrente elettrica e densità di corrente
elettrica. Velocità’ di deriva delle cariche libere. Conservazione della carica. Legge di Ohm. Resistività e conduttività,
Conduzione elettrica nei solidi. Effetto Joule. Applicazioni. Generatori di f.e.m. e resistenza interna. Carica e scarica di
un condensatore.
Campo magnetico. Definizione di campo magnetico. Forza di Lorentz. Forza magnetica su un conduttore percorso da
corrente: Seconda legge elementare di Laplace. Moto di cariche in campo magnetico. Effetto Hall. Momento meccanico
su una spira percorsa da corrente. Momento magnetico. Energia magnetica.
Sorgenti del campo magnetico. Campo magnetico prodotto da una corrente. Prima legge elementare di Laplace.
Permeabilità magnetica del vuoto. Campo magnetico associato ad una carica in movimento. Applicazioni della prima
legge di Laplace: filo infinito percorso da corrente (legge di Biot-Savart), spira circolare percorsa da corrente (analogia
con il dipolo elettrico). Interazione fra fili percorsi da corrente.
Leggi fondamentali della magnetostatica. Linee del campo magnetico. Flusso del campo magnetico attraverso
superfici chiuse. Legge di Gauss per il magnetismo. Divergenza del campo magnetico. Flusso concatenato con una linea
chiusa. Circuitazione del campo magnetico e teorema di Ampere. Rotore del campo magnetico. Campo di un solenoide
rettilineo infinito e di un solenoide toroidale.
Proprietà magnetiche della materia. Polarizzazione del dipolo magnetico. Correnti amperiane nella materia.Vettore
densità di magnetizzazione. Il campo magnetizzante H. Legge di Ampere per il campo magnetizzante. Suscettività
magnetica . Permeabilità magnetica assoluta e relativa. Relazione fra B, H e M. Sostanze paramagnetiche,
diamagnetiche e ferromagnetiche. Domini di Weiss. Ciclo di isteresi di un materiale ferromagnetico. Campo magnetico
residuo e campo coercitivo. Legge di Curie e temperatura critica.
Induzione elettromagnetica. Campi magnetici variabili nel tempo. Induzione elettromagnetica. Legge di Faraday e
legge di Lenz. Correnti di Foucault. Alternatore.Autoinduzione. Induttanza e suo calcolo. Circuiti RL. Energia
magnetica e densità di energia magnetica. Mutua induzione.
Equazioni di Maxwell. Campi elettrici variabili nel tempo. Corrente di spostamento e densità di corrente di
spostamento. Legge di Ampere-Maxwell. Equazioni di Maxwell.
Onde elettromagnetiche. Onde e vibrazioni nella materia. Equazione dell'onda e sua soluzione. Velocità di
propagazione. Onde armoniche. Numero d'onda, frequenza e lunghezza d'onda. Onde elettromagnetiche. Derivazione
delle onde elettromagnetiche dalla soluzione delle equazioni di Maxwell nel vuoto. Onde piane. relazione fra campo
elettrico e magnetico. Polarizzazione. Sorgenti di onde. Onde sferiche. Energia e intensità dell'onda elettromagnetica:
vettore di Poynting. Quantità di moto dell'onda: pressione di radiazione.
Testi
Le lezioni non ripetono pedissequamente nessun testo, per cui elenco alcuni testi di teoria facilmente recuperabili anche
usati che contengono tutto il programma a livello sufficiente.
Mazzoldi-Nigro-Voci Elettromagnetismo Onde II edizione, Edizioni SES
Halliday-Resnick-Krane – Fisica Vol II – Edizioni Ambrosiana
Rosati-Lovitch – Fisica Generale vol II – Edizioni Ambrosiana
Può’ essere utile anche l’ eserciziario: Zotto-Nigro – Problemi di Fisica Generale 2: Elettromagnetismo Ottica –
Edizioni LaDotta
Laboratori
Sono previste tre sessioni di laboratorio di due ore ciascuna le cui date previste non sono ancora state comunicate.
L’iscrizione dovrà effettuata per via telematica non appena sarà disponibile la lista.
Il laboratorio è descritto nel testo Mazzi-Ronchese-Zotto – Fisica in Laboratorio – Edizioni Esculapio Errata http://
www.pd.infn.it/~zotto/Errata_Corrige.pdf
Modalità d’esame: Lo scritto sarà costituito da circa una decina di problemi a risposta multipla che hanno lo scopo sia
di sondare la capacita’ di fare esercizi che di verificare l’apprendimento della parte teorica del corso. L’orale e’
obbligatorio per chi non dovesse superare in modo soddisfacente lo scritto. Per gli altri e’ facoltativo. Comunque e’
necessario iscriversi sia agli appelli scritti che orali e in questi ultimi si procederà alla registrazione del voto.
Date delle prove d’esame: Appelli Ordinari
I Appello Scritto Mer 29/01/2014 ore 09:00 aule P1 e P2
II Appello Scritto Mar 18/02/2014 ore 15:00 aule P1 e P2
III Appello
Scritto Mar 01/07/2014 ore 09:00 aula P300
IV Appello
Scritto Lun 15/09/2014 ore 09:00 aula P300
Orale Lun 03/02/ 2014 ore 9:00 aula P4
Orale Giov 20/02/2014 ore 14:30 aula P4
Orale Giov 03/07/2014 ore 09:00 aula P5
Orale Mer 17/09/ 2014 ore 09:00 aula P5
Avvertenze
• Il presente programma è puramente indicativo: revisioni, riduzioni ed estensioni possono avvenire durante lo
svolgimento del corso
• Le lezioni non ripetono pedissequamente nessuno dei testi consigliati
• Altre informazioni (norme d’esame, documenti per le prove di laboratorio, una copia dei testi con soluzione delle
prove scritte dell’anno precedente …) sono disponibili in rete all’indirizzo del docente
• http://www.pd.infn.it/~maritan/index.html --> Teaching
• Le date e gli orari degli esami scritti e/o orali potranno essere variate per sopraggiunte necessita’: nel sito verranno
tenute aggiornate. Saranno anche riportate nel sito le informazioni sulle aule non appena disponibili.
• Nel sito saranno riportate quando disponibili tutte le informazioni per le prove scritte e i laboratori, nonché le
soluzioni e i risultati delle stesse. Tutte le informazioni in merito contenute in questi documenti (date, criteri ecc.)
sono da considerarsi indicative e possono subire variazioni che saranno comunicate a lezione e riportate sul sito.
