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

Mazzoldi-Nigro-Voci, Elementi di Fisica: Elettromagnetismo-Onde, Edizioni SES
Halliday-Resnick-Krane Fisica Vol II Edizioni Ambrosiana
Rosati-Lovitch Fisica Generale vol II Edizioni Ambrosiana

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

Le esperienze di laboratorio sono descritte nel testo

Mazzi-Ronchese-Zotto, Fisica in Laboratorio, Edizioni Esculapio

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

Dielettrici. Polarizzazione di un dielettrico. Carica di polarizzazione e densita’ superficiale di carica di polarizzazione. Relazione fra polarizzazione e campo elettrico: suscettivita’ 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 densita’ di corrente elettrica. Velocita’ di deriva delle cariche libere. Conservazione della carica e equazione di continuita’. Legge di Ohm. Resistenza. Resistivita’ e conduttivita’, Cenni alla teoria classica della conduzione elettrica nei solidi. 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. Leggi di Kirchhoff. Considerazioni energetiche sulla f.e.m.: campo elettromotore. Misure elettriche: amperometro,voltmetro, ohmetro. Carica e scarica di un condensatore.

Campo magnetico.. Definizione di campo magnetico. Forza di Lorentz. Forza magnetica su un conduttore percorso da corrente: II legge elementare di Laplace. 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. Permeabilita' 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'unita' 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. Flusso concatenato con una linea chiusa. Circuitazione del campo magnetico e teorema di Ampere. Campo di un solenoide rettilineo infinito e di un solenoide toroidale.

Proprietà magnetiche della materia (cenni). Polarizzazione del dipolo magnetico. Correnti amperiane nella materia.Vettore densità di magnetizzazione. Il campo magnetizzante H. Legge di Ampere per il campo magnetizzante. Suscettivita’ magnetica. Permeabilita’ magnetica. Relazione fra B, H e M. Sostanze paramagnetiche, diamagnetiche e ferromagnetiche.

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 densita’ di energia magnetica. Mutua induzione.

Correnti alternate. Circuito LC: oscillatore ideale. Frequenza propria di oscillazione. Energia elettrica e magnetica dell’oscillatore.

Equazioni di Maxwell. Campi elettrici variabili nel tempo. Corrente di spostamento e densità di corrente di spostamento. Legge di Ampere-Maxwell. Equazioni di Maxwell. Divergenza e rotore. Equazioni di Maxwell in forma differenziale.

Onde elettromagnetiche.  Onde e vibrazioni nella materia. Equazione dell'onda e sua soluzione. Velocita' 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 lineare, ellittica e circolare. Sorgenti di onde: antenne (cenni). Onde sferiche (cenni). Propagazione dell'onda nei mezzi materiali: indice di rifrazione. Dispersione (cenni). Energia e intensita' dell'onda elettromagnetica: vettore di Poynting. Quantita' di moto dell'onda: pressione di radiazione.

Riflessione, rifrazione e polarizzazione. Principio di Huygens. Riflessione. Rifrazione. Coefficienti di Fresnel. Polarizzazione per riflessione. Materiali anisotropi: Dicroismo e Birifrangenza (cenni)

Interferenza. Interferenza di due sorgenti puntiformi: fori di Young. Interferenza di N sorgenti. Interferenza sulle lamine sottili. Interferometri di Michelson e Fabry-Perot.