Obiettivi formativi
Al termine del corso, lo studente sarà in grado di:
- Conoscere e comprendere i principali fenomeni di natura elettrica, magnetica e ottica. Conoscere le leggi fondamentali e i principi naturali che governano l’elettromagnetismo e l’ottica. (knowledge and understanding)
- Conoscere le strategie per trovare soluzioni specifiche di semplici problemi dell’elettromagnetismo e dell’ottica, con particolare riguardo agli aspetti legati alle tematiche fisiche e chimiche che caratterizzano il Corso di Studi. Saper intepretare in modo formale, attraverso modelli analitici e numerici, le conoscenze fisiche di base dell’elettromagnetismo e dell’ottica. (applying knowledge and understanding)
- Comunicare con un linguaggio scientifico corretto, rigoroso e comprensibile che permetta di esporre in modo chiaro e completo le conoscenze e le strategie risolutive imparate durante l'insegnamento (communication skills)
- Sviluppare capacità critiche nell'individuare i punti essenziali di un problema fisico, la validità di relazione note, la loro applicabilità. (making judgements)
- Applicare le conoscenze acquisite per la risoluzione di problemi originali e essere quindi in grado di intraprendere studi accademici di livello superiore con un sufficiente grado di autonomia. (learning skills)
Prerequisiti
Alcune nozioni di base della Analisi Matematica, la conoscenza operativa della trigonometria di base, equazioni e sistemi di equazioni di primo e secondo grado, esponenziali e logaritmi, funzioni di variabile reale, limiti, derivate ed integrali.
Propedeuticità: Fisica I.
Contenuti dell'insegnamento
Legge di Coulomb e campi elettrici.
Legge di Gauss.
Potenziale elettrico.
Conduttori, capacità e dielettrici.
Correnti e resistenze, semplici circuiti in corrente continua.
Campi magnetici e correnti.
Induzione elettromagnetica, autoinduzione e mutua induzione.
Equazione di Maxwell e onde elettromagnetiche.
Ottica ondulatoria: interferenza, diffrazione e polarizzazione.
Ottica geometrica.
Programma esteso
La carica elettrica, la legge di Coulomb e il campo elettrico. Il comportamento delle cariche nei materiali. La legge di Gauss e sue applicazioni.
Energia potenziale elettrica e potenziale elettrostatico. Campi elettrici e potenziale di una distribuzione di cariche. I dipoli elettrici. Conduttori in equilibrio elettrostatico, schermo elettrostatico.
Condensatori. Capacità di un condensatore. Collegamento in serie e in parallelo. Energia immagazzinata nel campo elettrico. Proprietà dielettriche della materia, polarizzazione e dielettrici, la costante dielettrica.
Correnti elettriche stazionarie. Densità di corrente. La resistenza e le leggi di Ohm. Resistenze in serie ed in parallelo. Circuiti elettrici in corrente continua, Leggi di Kirchoff e cenni ai circuiti RC.
Il campo magnetico. Forza magnetica agente su una carica in moto e su conduttori percorsi da corrente. Momento agente su una spira percorsa da corrente. Effetto Hall. Campo magnetico generato da una corrente. Legge di Biot-Savart e legge di Ampère. Solenoidi. Forze agenti tra circuiti percorsi da corrente. Legge di Gauss per i campi magnetici. Corrente di spostamento e legge di Ampère-Maxwell.
Legge di Faraday dell’induzione elettromagnetica. Induzione elettromagnetica e forza di Lorentz. Autoinduzione. Le induttanze. Induzione mutua. Energia magnetica. I circuiti elettrici in corrente alternata.
L'unificazione tra fenomeni elettrici e magnetici e le equazioni di Maxwell dell'elettromagnetismo. Le onde elettromagnetiche.
Propagazione e proprietà delle onde elettromagnetiche. Ottica ondulatoria: interferenza, diffrazione, reticoli di diffrazione, polarizzazione. Ottica geometrica: riflessione, rifrazione, dispersione. specchi e lenti.
Bibliografia
Ogni testo di Fisica II a livello universitario (per corsi di laurea in Ingegneria o Fisica) che tratti gli argomenti dell'insegnamento può essere ugualmente considerato valido ai fini della preparazione.
Testi consigliati:
Gettys Fisica 2, McGraw Hill IV edizione (con ottica)
D. Halliday, R. Resnick, K.S. Krane Fisica 2, Casa Editrice Ambrosiana
Metodi didattici
Lezioni frontali in cui saranno discussi i concetti fondamentali con ampia illustrazione di esempi. Ogni argomento trattato è accompagnato da un congruo numero di ore dedicate allo svolgimento di esercizi.
Si raccomanda a tutti gli studenti di iscriversi alla pagina Elly del corso prima dell'inizio delle lezioni e di controllare sempre il materiale didattico disponibile e le indicazioni fornite dal docente tramite la piattaforma.
Modalità verifica apprendimento
L'esame consta in una prova scritta e una orale. Per avere accesso alla prova orale, lo studente deve superare la prova scritta con un voto maggiore o uguale a 17/30.
La prova scritta si articola attraverso due prove parziali, di cui la prima in corso d'anno (novembre), e l’altra alla fine del corso (febbraio) oppure, in alternativa, attraverso una sola prova scritta sull'intero programma in occasione degli appelli calendarizzati.
Le prove scritte consistono in sia in esercizi da risolvere per via numerica, sia in domande di teoria.
Altre informazioni
La distribuzione del materiale di studio per studenti frequentanti e non frequentanti avviene attraverso la piattaforma Elly.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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