Programma d'esame

Il programma seguente e' indicativo e potra' subire modifiche durante il corso.
Le lezioni non ripetono pedissequamente nessun testo.
Testi che contengono a livello sufficiente il programma sono

Zotto-Lo Russo-Sartori, Fisica Generale: Elettromagnetismo Ottica - II edixione - Edizioni LaDotta
Mazzoldi-Nigro-Voci, Fisica II, Edizioni SES
Halliday-Resnick-Krane, Fisica Vol II, Edizioni Ambrosiana

Eserciziario: Zotto-Nigro – Problemi di Fisica Generale 2: Elettromagnetismo Ottica – II edizione - Edizioni LaDotta

Le esperienze di laboratorio sono descritte nel testo

Mazzi-Ronchese-Zotto, Fisica in Laboratorio - III edizione - Edizioni Esculapio (la prima e la seconda edizione sono obsolete per cui non comprarle in alcun caso )

Fenomeni elettrici. Fenomeni elettrostatici. Carica elettrica. Legge di Coulomb. Costante dielettrica del vuoto. Campo e potenziale elettrostatico

Campo elettrostatico. Principio di sovrapposizione. Densità di carica. Lavoro della forza elettrica. Energia elettrostatica e potenziale elettrostatico. Gradiente del potenziale elettrostatico. Dipolo elettrico; campo, potenziale e energia del dipolo. Campo e potenziale elettrostatico di distribuzioni continue di carica: filo indefinito, anello, disco. Carica elementare e quantizzazione della carica: esperienza di Millikan. Linee di campo e superfici equipotenziali.

Legge di Gauss. Flusso del campo elettrostatico. Teorema di Gauss. Circuitazione del campo elettrico. Applicazioni della legge di Gauss: filo indefinito, piano indefinito, guscio sferico, sfera carica.

Struttura elettrica della materia. Cenni sulle proprietà elettriche della materia: isolanti (dielettrici) e conduttori. Lavoro di estrazione

Conduttori. Equilibrio elettrostatico. Teorema di Coulomb. Induzione elettrostatica. Conduttori cavi. Capacità. Condensatore. Calcolo della capacità per condensatore piano, cilindrico e sferico. Collegamenti in serie e parallelo di condensatori. Energia elettrostatica e densità di energia elettrostatica. Forza elettrostatica fra le armature di un condensatore.

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 e equazione di continuità. Legge di Ohm. Resistenza. Resistività e conduttività. Dissipazione di potenza su un resistore: effetto Joule.

Circuiti in corrente continua. Conduttori ohmici. Resistori in serie e parallelo. Generatori di f.e.m. e resistenza interna. Correnti stazionarie. Considerazioni energetiche sulla f.e.m.: campo elettromotore. Carica e scarica di un condensatore.

Campo magnetico. Fenomeni magnetici. Definizione di campo magnetico. Forza di Lorentz. Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente: II legge elementare di Laplace. Moto di cariche in campo magnetico. Applicazioni: selettore di velocità, spettrometro di massa. Effetto Hall. Sonda di Hall e misura del campo magnetico. Momento meccanico su una spira percorsa da corrente. Momento magnetico. Energia magnetica. Galvanometro a bobina mobile.

Sorgenti del campo magnetico. Campo magnetico prodotto da una corrente. I 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. Definizione dell'unità di misura della corrente in S.I.

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. Cenni sulle origini del dipolo magnetico. 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. Rotore del campo elettrostatico. Divergenza del campo elettrostatico. Enunciati del Teorema di Stokes e teorema della divergenza. Forma locale della legge della circuitazione e della legge di Gauss.

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. Proprietà delle onde piane, relazione fra campo elettrico e magnetico. Polarizzazione lineare ellittica e circolare. Onde sferiche (cenni). Propagazione dell'onda nei mezzi materiali: indice di rifrazione. Energia e intensità dell'onda elettromagnetica: vettore di Poynting.

Riflessione, rifrazione e polarizzazione. Principio di Huygens. Riflessione. Rifrazione. Coefficienti di Fresnel. Polarizzazione per riflessione. Legge di Malus e polarizzatori.

Interferenza. Interferenza di due sorgenti puntiformi: fori di Young. Interferenza di N sorgenti. Interferenza da lamine sottili. Onde stazionarie.

Diffrazione. Generalità. Diffrazione di Fraunhofer da una fenditura. Diffrazione da N fenditure: reticolo di diffrazione.