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70/0005-M - FISICA 2

Anno Accademico 2016/2017

Docente
ALESSIO FILIPPETTI (Tit.)
Periodo
Secondo Semestre 
Modalità d'Erogazione
Convenzionale 
Lingua Insegnamento
ITALIANO 



Informazioni aggiuntive

CorsoPercorsoCFUDurata(h)
[70/75]  INGEGNERIA BIOMEDICA [75/00 - Ord. 2014]  PERCORSO COMUNE770
Obiettivi

Alla fine del corso ci attendiamo che lo studente abbia sviluppato:
1) (Indicatore di conoscenza e capacità di comprensione) le conoscenze delle leggi fisiche fondamentali dell’elettromagnetismo e la capacità di comprensione e di inquadramento delle problematiche fisiche connesse, con particolare riferimento a quelle rilevanti per l’ingegneria.
2) (Indicatore di conoscenza e capacità di comprensione applicate) la capacità di applicare le conoscenze acquisite per descrivere e risolvere in modo quantitativo fenomeni elettromagnetici semplici.
3) (Indicatore autonomia di giudizio) la capacità di selezionare le informazioni rilevanti di un problema di elettromagnetismo e di introdurre le semplificazioni opportune per la sua descrizione e soluzione.
4) (Indicatore abilità comunicative) la capacità di descrivere, utilizzando una corretta terminologia, problematiche di elettromagnetismo.
5) (Indicatore capacità di apprendere autonomamente) gli schemi e gli strumenti concettuali fisici/matematici necessari per l’apprendimento del sapere scientifico e per affrontare i corsi successivi, di fisica applicata e di ingegneria, con un elevato grado di autonomia.

Prerequisiti

Analisi matematica 1, Fisica generale 1.

Contenuti

1 - Elettrostatica Generale
La carica elettrica. Conduttori e isolanti. Legge di Coulomb. Quantizzazione e conservazione della carica. Campo elettrico. Linee di campo. Campo di una carica e di una distribuzione. Moto di una carica in campo uniforme. Flusso del campo elettrico. Legge di Gauss e relazione con la legge di Coulomb. Applicazione della legge di Gauss a diverse distribuzioni di carica.

2 - Potenziale elettrico
Lavoro, energia potenziale elettrica e potenziale elettrostatico. Superfici equipotenziali. Potenziale generato da una carica puntiforme, un dipolo, un insieme di cariche e una distribuzione. Relazione tra campo e potenziale. Campo e potenziale di un conduttore carico isolato.

3 - Condensatori
Condensatori e capacità elettrica. Condensatore piano, cilindrico, sferico e sfera isolata. Condensatori in serie e in parallelo. Energia e densità di energia del campo elettrostatico. Condensatore con dielettrico e costante dielettrica. Rigidità dielettrica. Energia del campo elettrostatico nei dielettrici. Dipoli elettrici nei dielettrici. Legge di Gauss nei dielettrici.

4 - Circuiti
Corrente elettrica e densità di corrente. Resistenza elettrica e resistività. Legge di Ohm e interpretazione microscopica. Semiconduttori e superconduttori. Potenza elettrica trasferita e potenza dissipata per effetto Joule. Lavoro, energia e forza elettromotrice. Leggi di Kirchhoff. Resistori in serie e in parallelo. Circuito RC in corrente continua e costante di tempo capacitiva.

5 - Campo magnetico nel vuoto
Forza magnetica e campo magnetico B (forza di Lorentz). Forza su un filo percorso da corrente. Momento meccanico su una spira. Momento di dipolo magnetico. Legge di Biot e Savart. Forza tra due fili paralleli e unità di misura della corrente nel Sistema Internazionale. Legge di Ampère e applicazioni. Campo di un filo infinito, di un solenoide infinito, di un toroide e di una bobina.

6 - Induzione Elettromagnetica
Induzione elettromagnetica e legge di Faraday. Legge di Lenz e significato fisico. Forza elettromotrice indotta in una spira in moto. Forze elettromotrici indotte e campi elettrici indotti. Principio del generatore di corrente alternata. Induttori e induttanza. Autoinduzione. Induttanza di un solenoide e di un toroide. Circuito RL in corrente continua e costante di tempo induttiva. Energia e densità di energia del campo magnetico.

7 - Magnetismo nella materia ed equazioni di Maxwell
Legge di Gauss per il magnetismo e campo magnetico terrestre. Momenti di dipolo magnetico nella materia e permeabilità magnetica relativa. Paramagnetismo. Diamagnetismo (1 legge di Curie). Ferromagnetismo (2 legge di Curie). Campi magnetici indotti e corrente di spostamento. Equazione di Ampère-Maxwell. Equazioni di Maxwell.

8 - Onde Elettromagnetiche
Spettro delle onde e.m. e caratteristiche della luce visibile. Generazione delle onde e.m. "macroscopiche". Circuito RL oscillante e analogia elettricità-meccanica. Propagazione delle onde e.m. e onda piana. Trasporto di energia e vettore di Poynting. Intensità e costante solare. Pressione di radiazione. Polarizzazione lineare e legge di Malus. Velocità della luce nella materia. Riflessione e rifrazione. Dispersione cromatica. Riflessione totale, angolo limite e applicazioni. Polarizzazione per riflessione e legge di Brewster.

Metodi Didattici

50 ore di lezione + 20 ore di esercitazione.

Verifica dell'apprendimento

Esame scritto con domande di teoria ed esercizi.

Testi

Fondamenti di Fisica
Elettromagnetismo, Ottica
Settima edizione
Autori: David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker
Editore: Casa Editrice Ambrosiana - Distribuzione Zanichelli
Anno: 2015
http://www.zanichelli.it/ricerca/prodotti/fondamenti-di-fisica-volume-2-elettrologia-magnetismo-ottica

Altre Informazioni

Le slides delle lezioni e delle esercitazioni verranno rese disponibili volta per volta.

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