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Alice RUINI
Professore Associato
Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche sede ex-Fisica
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Insegnamento: Fisica B
Matematica (Offerta formativa 2020)
Obiettivi formativi
Fornire allo studente le conoscenze fondamentali della
elettrostatica, elettrodinamica,di magnetismo e onde elettromagnetiche, curando sia il punto di vista della base concettuale che le nozioni pratiche fondamentali per la risoluzione dei problemi.
Prerequisiti
Conoscenze elementari di algebra, trigonometria, analisi funzionale. Conoscenze della fisica classica relative alla parte di meccanica (Fisica I).
Programma del corso
Richiami su: fenomeni elettrostatici, carica elettrica, Forza di Coulomb, campo elettrico, lavoro ed energia potenziale elettrostatica, potenziale elettrostatico, superfici equipotenziali.
ARGOMENTI PRINCIPALI
Teorema di Gauss e sua applicazione a distribuzioni di carica, conduttori in equilibrio. Capacità elettrica, e condensatori.
Energia e pressione del campo elettrostatico. Dipoli elettrici, molecole polari e loro proprietà.
Costante dielettrica, polarizzazione dei dielettrici. Dielettrici lineari, isotropi, anisotropi.
Meccanismi atomici e molecolari di polarizzazione, polarizzabilità. Forza elettromotrice, densità e intensità di corrente, legge di Ohm, resistenza elettrica, effetto Joule.Conduzione elettrica.
Leggi di Kirchhoff; circuiti RC. Seconda parte Fenomeni magnetici, dipoli magnetici e correnti elettriche. Forza di Lorentz, campo magnetico, forza magnetica su una corrente (seconda legge Laplace), momento della forza su un circuito chiuso e momento magnetico di una spira; selettore di velocita', spettrometro di massa, ciclotrone; effetto Hall. Campi magnetici generati da correnti (prima legge Laplace); forze tra correnti. Teorema di Ampere, solenoide, toroide. Teorema di Gauss per il campo magnetico. Proprieta' magnetiche della materia: dipoli magnetici; magnetismo atomico; permeabilita' magnetica, magnetizzazione; dia-, para- e ferro-magnetismo; ciclo di isteresi. Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo. Legge di Faraday-Lenz, applicazioni. Induttanza e circuiti RL; energia magnetica; induzione mutua. Corrente di spostamento e legge di Ampere-Maxwell. Correnti alternate:oscillazioni elettriche libere(, smorzate, forzate); risonanza.
Equazioni di Maxwell; onde elettromagnetiche: propagazione, spettro e proprieta' generali; polarizzazione; densita' di energia e momento; vettore di Poynting.
Metodi didattici
Lezioni partecipate per la presentazione degli argomenti previsti dal programma. Esempi ed esercizi numerici guidati.
Testi di riferimento
P. Mazzoldi, M. Nigro e C. Voci, Elementi di Fisica, Elettromagnetismo e Onde. EdiSES s.r.l Napoli ISBN 081/7441705
D. Halliday, R. Resnick e K.S. Krane Fisica 2, Edizione Italiana Casa Editrice Ambrosiana, Milano
o testi equivalenti
Verifica dell'apprendimento
La verifica dell'apprendimento avverrà tramite un esame scritto finale strutturato in tre parti. La prima parte e' organizzata in tre domande e ha lo scopo di controllare i prerequisiti del Corso: il suo superamento costituisce una condizione necessaria per superare l'esame. La seconda parte mira a verificare sia la conoscenza e la comprensione degli argomenti previsti dal programma ed e'strutturata in tre domande aperte (una sull'elettrostatica, una sul magnetisno e l'ultima sulle onde elettromagnetiche); ogni domanda e' sviluppata in piu' punti (3-4) sia la capacita' di applicare tali conoscenze a casi concreti di interesse. La terza ed ultima parte ha l'obiettivo di valutare la capacita' di applicare conoscenza/comprensione tramite la risoluzione di 3 problemi - ognuno dei quali sviluppato in piu' punti - riguardanti l'lelettrostatica, il magnetismo e i campi elettromagnetici dipendent dal tempo.
La prima parte deve essere superata, ma non contribuisce a determinare la valutazione finale che e' piuttosto ottenuta dalla media delle valutazioni nella seconda e nella terza parte (entrambe valutate in trentesimi, con 10 punti attribuiti ad ogni domanda/problema). In ogni caso l'esame complessivo e' superato se la valutazione di gni singola parte (e non solo la media) e' sufficiente (cioe' maggiore/uguale a 18/30).
E' inoltre possibile sostenere una prova orale, che prevede la possibilita' di correggere il voto dello scritto di -2/+3 punti.
Modalità per studenti lavoratori: gli studenti lavoratori che non possono frequentare le lezioni devono comunicarlo al docente e possono studiare gli argomenti sui libri di testo consigliati.
Risultati attesi
Conoscenza e capacità di comprensione:
Tramite le lezioni in aula e il materiale didattico eventualmente fornito lo studente avrà le conoscenze di base della della teoria dell'elettromagnetismo.
Capacità di applicare conoscenze:
Tramite le esercitazioni numeriche effettuate in aula, al termine del corso lo studente sarà in grado di applicare queste conoscenze a problemi di fisica che convolgono i contenuti citati
Autonomia di giudizio:
Grazie alla varietà di esempi forniti al termine del corso lo studente sarà in grado di riconoscere in modo autonomo gli approcci descrittivi e i metodi di calcolo appropriati ai diversi tipi di problemi di elettromagnetismo.
Abilità comunicative:
Grazie alle discussioni con il docente e il colloquio finale al termine del corso lo studente sarà in grado di relazionare oralmente sugli argomenti presentati nel corso con un linguaggio tecnico e formalismo appropiati.
Capacità di apprendimento:
Lo studio permetterà lo sviluppo di abilità di (i) apprendimento autonomo e (ii) di approfondimento di argomenti collaterali a quelli presentati nel corso.