FISICA GENERALE 2

a.a. 2013-2014

Insegnamento: Fisica Generale 2

Docente: Lucio Gialanella

Settore Scientifico - Disciplinare: FIS/01 CFU

7=6L+1La ORE

60=48+12

Obiettivi formativi: Acquisire una buona capacità di comprendere e descrivere i fenomeni

elettromagnetici partendo dalle basi sperimentali della teoria fisica. Nel corso è prevista una

attività di laboratorio in cui gli studenti eseguiranno semplici esperimenti di elettrodinamica.

Propedeuticità: Fisica Generale 1, Analisi 2

Modalità di svolgimento: lezioni ed esercitazioni in aula, attività di laboratorio

Modalità di accertamento del profitto: Superamento di una prova orale e di una prova scritta.

PROGRAMMA

1. Elettrostatica nel vuoto

Carica elettrica. Legge di Coulomb. Conservazione e quantizzazione della carica. Il campo

elettrostatico. Principio di sovrapposizione. Campo generato da sistemi di cariche discrete e continue.

Linee di forza del campo elettrostatico. Flusso del campo elettrostatico attraverso una superficie

chiusa: legge di Gauss. Il potenziale elettrostatico e carattere conservativo del campo elettrostatico. Il

campo come gradiente del potenziale. Moto di una particella carica in un campo elettrico. Campo

elettrostatico generato da un dipolo elettrico.

2. Conduttori e campo elettrostatico Distribuzione della carica in un conduttore. Induzione elettrostatica. Lo schermo elettrostatico. Capacità. Condensatori.

Condensatori piani e condensatori sferici Energia del campo elettrostatico. Collegamento di condensatori in serie e

parallelo.

3. Corrente elettrica stazionaria Corrente elettrica in un conduttore. L’intensità di corrente. Il vettore densità di corrente. Velocità di deriva. La legge di

Ohm. Resistenza e resistività. Modello classico della conduzione elettrica. Forze elettromotrici. Collegamento di resistori

in serie e in parallelo. Effetto Joule. Potenza dissipata in un resistore. Circuiti in corrente continua. Le leggi di Kirchoff.

Equazione di continuità e corrente stazionaria. Carica e scarica di un condensatore.

4. Magnetostatica nel vuoto

Forza di Lorentz e vettore induzione magnetica. Forze su circuiti percorsi da corrente. Momento

meccanico su una spira percorsa da corrente. L’amperometro a bobina mobile. Moto di particelle

cariche in un campo magnetico.

Campo magnetico prodotto da una corrente stazionaria. Legge di Biot e Savart. Legge di Laplace.

Campo magnetico generato dal un solenoide. Il dipolo magnetico; teorema di equivalenza di Ampere.

La circuitazione di B e il teorema di Ampere. Solenoidalità di B.

5. Campo elettrico e campo magnetico nella materia

Variazione della capacità di un condensatore piano a seconda del tipo dielettrico interposto tra le

armature. La costante dielettrica. Rigidità dielettrica. Interpretazione microscopica del comportamento

dei dielettrici: polarizzazione per deformazione e per orientamento, effetto di un campo elettrostatico

su un dipolo elettrico. Le equazioni dell’elettrostatica in presenza di dielettrici. Le equazioni della

elettrostatica in presenza di dielettrici. Proprietà magnetiche della materia. Campo magnetico

all’interno di un solenoide riempito con diversi materiali. Diamagnetismo e paramagnetismo. Cenni

sul ferromagnetismo. Interpretazione microscopica del comportamento dei materiali paramagnetici in

presenza di campi magnetici. Le equazioni della magnetostatica in presenza di dielettrici.

6. Campi elettrici e magnetici variabili nel tempo Legge di Faraday dell’induzione elettromagnetica. Forza elettromotrice indotta e campo elettrico indotto. Applicazioni

della legge di Faraday. Induzione mutua e autoinduzione. Induttanza. Induttanza di un solenoide. Energia magnetica e

densità di energia magnetica. Circuiti LR. Corrente di spostamento e legge di Ampere-Maxwell. Interpretazione

microscopica qualitativa del comportamento dei materiali diamagnetici in presenza di campi magnetici. Circuiti in regime

sinusoidale: circuiti RLC serie.

7. Fenomeni ondulatori, onde elettromagnetiche.

Le equazioni di Maxwell in forma integrale. Enunciato dei teoremi della divergenza e di Stokes. Le

equazioni di Maxwell in forma differenziale. Le equazioni di Maxwell nel vuoto e le onde

elettromagnetiche. La propagazione di un’onda e.m. Onde e.m. piane. Onde armoniche. Lunghezza

d’onda e frequenza. Energia di un’onda e.m. piana: il vettore di Poynting. Quantità di moto di un’onda

em piana. Pressione di radiazione. Interferenza. Esperimento di Michelson Morley. Cenni della teoria

della relatività ristretta: trasformazioni di Lorentz, relazione massa-energia. Cenni di ottica

geometrica: riflessione e rifrazione.

Esercitazioni di laboratorio

Richiami sulle caratteristiche degli strumenti di misura. Tecniche di raccolta e rappresentazione dei

dati.

Misura dell’intensità di correnti continue: amperometri. Misura di tensioni continue: voltmetri. Misura

di resistenze: il metodo voltamperometrico. Oscilloscopio. Misura della costante di tempo di un

circuito RC.

Testi consigliati:

P. Mazzoldi, M. Nigro C. Voci: “FISICA”, Volume II, EdiSES Capp. 1-8; 10 Per

la parte di relatività e per un approfondimento dei temi trattati nel corso:

G. Gamow Biografia della Fisica, ed Mondatori

Fishbane, Fisica, ed Edises, 1° vol, cap22, par 1-4;6