OBIETTIVI FORMATIVI

Acquisizione e comprensione dei concetti fondamentali dell’elettromagnetismo e conoscenza degli elementi di base dell’elettromagnetismo nel vuoto e nei materiali. Aumento della capacità di apprendimento e di sintesi.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali; esercitazioni svolte sia dal docente sia dagli studenti in laboratorio. Le esperienze di laboratorio sono svolte su traccia fornita in anticipo e sempre in presenza del docente. Due crediti sono dedicati ad attività di laboratorio.
 

ore di studio previste: 220
ore in aula: 136
ore per laboratorio o attività varie: 10

Propedeuticità : Eventuali propedeuticità sono definite nel Regolamento Didattico e/o nel Manifesto degli Studi. Si suggerisce il superamento degli esami diIstituzioni di matematica I e II, Fisica generale I e II, Laboratorio di fisica

Modalità di frequenza
fortemente consigliata per le lezioni frontali, obbligatoria per l’attività di laboratorio

PROGRAMMA/CONTENUTO

Programma articolato in due moduli (8 + 6 CFU)

III MODULO

Lezioni frontali:

Carica elettrica e campo elettrico
Conservazione della carica. Isolanti e conduttori. Legge di Coulomb. Il campo elettrico. Legge di Gauss. Conservatività del campo elettrostatico. Potenziale elettrico. Capacità elettrica. Condensatori. Lavoro di carica di un condensatore ed energia immagazzinata.

Corrente elettrica
Densità e intensità di corrente. Resistenza e resistività. Legge di Ohm. Circuiti elettrici. Leggi di Kirchhoff. Potenza elettrica.

Campo magnetico
Forza di Lorentz. Interazione campo magnetico-corrente. Legge di Biot-Savart. Forza tra due conduttori paralleli. Legge di Ampère. Flusso del campo magnetico. Legge di Faraday-Neumann-Lenz. Campo elettrico indotto. Induttanza. Autoinduzione. Circuiti RL. Energia e densità di energia associata al campo magnetico.

Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche
Corrente di spostamento e legge di Ampère-Maxwell. Equazioni di Maxwell in forma integrale e in forma differenziale. Equazione delle onde elettromagnetiche. Onde elettromagnetiche piane.

Esperienze guidate di laboratorio:
Misura di grandezze elettriche in corrente continua
Circuiti in regime transitorio: misura della costante di tempo di un circuito RC.

IV MODULO

Lezioni frontali:

Oscillazioni elettriche. Correnti alternate
Corrente alternata. Circuito RLC serie. Trasformatore

Campo elettrico negli isolanti
Dielettrici e constante dielettrica. Potenziale e campo generato da un momento di dipolo. Momento di dipolo totale e campo generato da un sistema di cariche. Proprietà dielettriche degli isolanti; polarizzabilità per orientamento e per deformazione. Vettore polarizzazione e costante dielettrica. Equazioni generali dell’elettrostatica in presenza di dielettrici: vettore spostamento elettrico. Condizioni al contorno in presenza di dielettrici. Dielettrici densi, legge di Clausius-Mossotti

Magnetismo nei materiali
Momento magnetico e correnti microscopiche. Diamagnetismo e paramagnetismo. Magnetizzazione, Legge di Curie. Materiale magnetizzato: corrente di magnetizzazione e campo magnetico nella materia. Equazioni generali della magnetostatica in presenza di mezzi magnetizzati. Condizioni al contorno in presenza di materiali magnetici. Sostanze ferromagnetiche; circuiti magnetici e legge di Hopkinson. Ciclo di isteresi di un ferro magnete. Materiali magnetici dolci, duri.

Onde elettromagnetiche

Energia dell’onda EM, intensità dell’onda e vettore di Pointing. Radiazione elettromagnetica generata da un dipolo oscillante e onda sferica. Polarizzazione dell’onda EM. Equazioni di Maxwell nei mezzi trasparenti e indice di rifrazione. Riflessione e rifrazione e legge di Snell e dispersione della luce. Intensità delle onde riflesse e rifratte (leggi di Fresnel). Mezzi assorbenti: coefficiente di assorbimento e indice di rifrazione complesso.

Esperienze guidate di laboratorio:
Misura del campo magnetico all’interno di una bobina in presenza di un nucleo di ferro.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

D. Halliday, R. Resnick, J. Walker - Fondamenti di Fisica - Casa Editrice Ambrosiana
 

P.Mazzoldi, M.Nigro, C.Voci "Elementi di Fisica: Elettromagnetismo e Onde.", EdiSES

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