Obiettivi formativi
Al termine del corso ci si attende che lo studente sia in grado di:
− conoscere i fenomeni fondamentali dell'elettromagnetismo e le leggi che li governano;
− comprendere i principali fenomeni fisici di natura elettromagnetica;
− risolvere esercizi e problemi relativi ai concetti di base dell’elettromagnetismo;
− applicare le conoscenze acquisite sull’elettromagnetismo a contesti diversi e più complessi rispetto a quelli presentati in questo insegnamento
Contenuti dell'insegnamento
Introduzione all’elettromagnetismo
Richiami su algebra vettoriale, calcolo differenziale e calcolo integrale
Elettrostatica: cariche elettriche; legge di Coulomb e campo elettrico; legge di Gauss; potenziale elettrico; conduttori, capacità e dielettrici; corrente e resistenza
Magnetostatica: forza magnetica; campo magnetico e correnti; induttanza e mutua induttanza; cenni ai campi magnetici nella materia
Induzione elettromagnetica
Onde
Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche
Programma esteso
La durata di ogni lezione è pari a 2 ore
LEZIONE 1: Introduzione sull’elettromagnetismo: fenomeni e grandezze elettriche e magnetiche, definizione di elettrostatica, magnetostatica e dinamica
LEZIONE 2: Richiami su grandezze scalari e vettoriali, operazioni tra vettori, calcolo differenziale (gradiente, divergenza, rotore, laplaciano), calcolo integrale
LEZIONE 3: Carica elettrica, legge di Coulomb, campo elettrico, linee di forza del campo elettrico
LEZIONE 4: Flusso, legge di Gauss
LEZIONE 5: Energia potenziale elettrica, potenziale elettrico
LEZIONE 6: Relazione tra campo e potenziale, superfici equipotenziali
LEZIONE 7: Esercizi su legge di Coulomb, campo elettrico, legge di Gauss, potenziale elettrico
LEZIONE 8: Proprietà elettrostatiche di conduttori e dielettrici
LEZIONE 9: Capacità e condensatori
LEZIONE 10: Flusso di carica, resistenza e legge di Ohm
LEZIONE 11: Esercizi su capacità, resistenza, legge di Ohm
LEZIONE 12: Campo magnetico, forza su un conduttore percorso da corrente, momento su una spira percorsa da corrente, moto di cariche in presenza di campo elettrico e magnetico
LEZIONE 13: Esercizi su campo magnetico, forza magnetica, momento torcente
LEZIONE 14: Legge di Biot-Savart, legge di Ampere, forza tra conduttori percorsi da corrente
LEZIONE 15: Applicazioni della legge di Ampere, corrente di spostamento, modifica della legge di Ampere
LEZIONE 16: Flusso magnetico, legge di Gauss per i campi magnetici
LEZIONE 17: Induttanza e mutua induttanza, cenni ai campi magnetici nella materia
LEZIONE 18: Esercizi su legge di Biot-Savart, legge di Ampere, forza tra conduttori percorsi da corrente
LEZIONE 19: Legge di induzione elettromagnetica, forza elettromotrice in movimento, campi elettrici indotti, legge di Faraday, legge di Ampere
LEZIONE 20: Caratterizzazione delle onde, equazione delle onde, onde armoniche
LEZIONE 21: Energia, potenza e intensità di un’onda, fenomeni caratteristici delle onde
LEZIONE 22: Equazioni di Maxwell, onde elettromagnetiche, onde elettromagnetiche piane
LEZIONE 23: Intensità delle onde elettromagnetiche, pressione di radiazione, emissione di onde elettromagnetiche
LEZIONE 24: Esercizi su onde e onde elettromagnetiche
Bibliografia
G. Cantatore, L. Vitale, “Gettys Fisica 2. Elettromagnetismo-Onde”, McGraw-Hill Education, 2016 (IV edizione)
Fawwaz T. Ulaby, Umberto Ravaioli, “Fundamentals of Applied Electromagnetics” (7th edition), Pearson, 2015
Fawwaz T. Ulaby, “Fondamenti di campi elettromagnetici. Teoria e applicazioni” (a cura di Stefano Selleri), McGraw-Hill Education, 2006
Metodi didattici
Le attività didattiche comprendono lezioni svolte in aula dal docente con l’ausilio della lavagna e del computer/proiettore per mostrare presentazioni multimediali e immagini (38 ore). A queste si alternano esercitazioni (10 ore) svolte dal docente alla lavagna o, eventualmente, con l’ausilio di programmi software.
Il materiale didattico di supporto alle lezioni viene caricato con cadenza settimanale sulla piattaforma Elly. Per scaricare il materiale è necessaria l’iscrizione al corso.
Si ricorda agli studenti non frequentanti di controllare il materiale didattico disponibile e le indicazioni fornite dal docente tramite la piattaforma Elly.
Modalità verifica apprendimento
La valutazione dell’apprendimento è effettuata tramite una prova scritta della durata di due ore. La prova scritta contiene solitamente esercizi ed alcune domande aperte sugli argomenti trattati durante le lezioni, per verificare le conoscenze dello studente e la sua capacità di applicare i concetti appresi. La prova scritta, durante la quale è consentito l'uso della calcolatrice, è valutata con scala 0/30. La lode viene assegnata in caso di raggiungimento del punteggio massimo previsto. Il voto della prova scritta viene normalmente pubblicato sul portale Esse3 nell’arco della settimana successiva alla data dell’esame. Gli studenti possono visionare l’esame previo appuntamento col docente.
L’iscrizione on-line all’appello è obbligatoria e va effettuata non più tardi di tre giorni prima della data dell’esame.
