Corso di laurea in Fisica

Una buona conoscenza del contenuto dei corsi di Meccanica, Onde, Fluidi e Termodinamica, Analisi I e Geometria e' condizione necessaria per una corretta e completa comprensione del corso

Fisica 3

Comprensione concettuale e quantitativa, inclusa la risoluzione di problemi, dei seguenti argomenti: Campo elettrostatico nel vuoto e nella materia - Corrente continua  e  circuiti in continua - Campo magnetostatico nel vuoto e nella materia - Induzione elettromagnetica -  - Corrente di spostamento ed equazioni di Maxwell.

Conoscenza e capacità di comprensione

Comprensione delle leggi fondamentali dell'elettricità e del magnetismo. Si presuppone la conoscenza delgli elementi introduttivi del calcolo differenziale e integrale, dell'algebra e dell'analisi vettoriale, dell'algebra delle matrici.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Capacità di modellizzare fenomeni elettromagnetici e risolvere problemi relativi all'elettromagnetismo

10 CFU =  80 ore di didattica frontale.Lezioni  (circa 2/3) + Esercitazioni (circa 1/3). Tutorato settimanale. E' prevista l'erogazione del corso in modalita' telematica ai link:

https://unito.webex.com/meet/fabrizio.bianchi

https://unito.webex.com/meet/paolo.torrielli

 

Prova scritta + Prova orale. Prova scritta: 3 problemi, ognuno con alcune domande Valutazione in trentesimi. 

Il superamento della prova scritta è valido per la sola sessione di esame corrente; nel caso la sessione preveda due appelli, superando lo scritto al primo appello si può sostenere l'orale sia al primo che al secondo appello orale. Se si vuole provare a migliorare il risultato ottenuto nella prima prova scritta ci si puo`presentare alla seconda prova scritta; il risultato ottenuto nella prima prova scritta viene cancellato nel momento in cui si consegna il compito della seconda, mentre se ci si presenta alla seconda prova scritta e non si consegna il compito resta valido il risultato della prima.

L'esame sara' in modalita' telematica

Sessioni di tutoraggio settmanali, per supporto alla  risoluzione dei problemi e spiegazioni aggiuntive sugli argomenti trattati

• Legge di Gauss per il campo elettrostatico. Flusso di un campo vettoriale, teorema di Gauss per una carica puntiforme, generalizzazione a sistemi di più cariche. Calcolo del c.elettrostatico di semplici distribuzioni di carica mediante il teorema di Gauss. Teorema della divergenza. La legge di Gauss in forma differenziale: prima equazione di Maxwell.
• Lavoro del campo elettrostatico e integrale di linea; Conservativitá del campo elettrostatico generato da una carica puntiforme; energia potenziale e potenziale elettrostatico; estensione al caso di distribuzioni di cariche; energia potenziale di un sistema di cariche. Calcolo del potenziale e del campo elettrostatico generato da distribuzioni di carica discrete e continue, gradiente. Equazioni di Laplace e Poisson.  Sviluppo in serie di multipoli; approssimazione di dipolo;  potenziale e campo di dipolo;azioni meccaniche sui dipoli.  Teorema di Stokes; seconda equazione di Maxwell.
• Conduttori Cariche libere, tipi di conduttori Proprieta' elettrostatiche dei conduttori Conduttori cavi, schermo elettrostatico Problema generale dell'elettrostatica in presenza di conduttori Induzione elettrostatica Capacita' Condensatori Energia elettrostatica
• Dielettrici Polarizzazione: deformazione ed orientamento.   Dielettrici lineari:  suscettivitá , relazione tra P ed E; Densità di carica di polarizzazione superficiali e volumiche. D, P ed E. Continuità e discontinuita'  delle componenti di D ed E all'interfaccia  tra dielettrici. Equazioni dell’elettrostatica ed energia elettrostatica nei dielettrici. 
• Corrente elettrica.  Elettroni liberi nei metalli. Velocità di deriva e agitazione termica. Corrente e densità di corrente, equazione di continuità e conservazione della carica. Modello classico della conduzione nei metalli, legge di Ohm in forma microscopica e macroscopica,  resistenza, effetto Joule. Resistenze in serie e parallelo, forza elettromotrice e sua  natura non elettrostatica, generatori, circuiti in CC, leggi di Kirchoff
• Campo magnetico Interazione tra magneti.Forze magnetiche. Relazioni tra correnti e forze magnetiche. Campo magnetico:  legge di Gauss,assenza di cariche magnetiche, forma differenziale. Prima equazione di Maxwell per il campo magnetico. Forza di Lorentz.  Moto di particelle cariche nel campo magnetico, esempi. Forze magnetiche sulle correnti.  Momento di dipolo magnetico, principio di equivalenza di Ampere, azioni meccaniche su una spira percorsa da corrente immersa in un campo esterno . Flusso del campo magnetico attraverso una spira; relazione con la forza agente sulla spira e con l’energia di questa. 
• Sorgenti del campo magnetico Prima legge elementare di Laplace  Legge di Biot-Savart Campo di una spira circolare; analogia con il c. elettrico di un dipolo elettrico. Solenoide indefinito Campo generato da una particella carica in moto rettilineo uniforme Forze tra conduttori percorsi da corrente  Legge di Ampere  Forma differenziale e seconda equazione di Maxwell per il campo magnetostatico Calcolo del c. magnetico da semplici distribuzioni di corrente con la legge di Ampere 
• Campo magnetico nella materia  Magnetizzazione, suscettività e permeabilità magnetica Diamagnetismo Paramagnetismo Ferromagnetismo  Correnti amperiane di superficie e di volume Campo H Continuità e discontinuità dei campi B ed H all'interfaccia  tra materiali diversi Sostanze ferromagnetiche e ciclo di isteresi
• Induzione elettromagnetica. Legge dell’induzione di Faraday-Neumann-Lenz  Origine fisica della f.e.m. indotta:  forza di Lorentz, flusso variabile Forma differenziale Terza equazione di Maxwell Applicazioni  Circuiti accoppiati Coefficienti di mutua e autoinduzione  Relazione fra f.e.m. e variazione temporale della corrente circolante nella spira, effetti della f.e.m. indotta sulla corrente circolante. Circuiti RL. Considerazioni energetiche. Circuiti LC ed RLC.
• Campo magnetico nella materia Magnetizzazione, suscettivita', permeabilita'magnetica Diamagnetismo Paramagnetismo Correnti amperiane di superficie e di volume Campo H Continuita' e discontinuita' di B e  H all'interfaccia fra due mezzi Ferromagnetismo , ciclo di isteresi, magnetizzazione permanente
• Corrente di spostamento. Inconsistenza della legge di Ampere per campi variabili - Conservazione della carica - Termine di spostamento - Equazioni di Maxwell in forma integrale e differenziale

 

Mazzoldi, Nigro, Voci "Fisica Volume 2" ,  Edises

 

In alternativa:

Bettini "Elettromagnetismo",Decibel-Zanichelli