OBIETTIVI FORMATIVI

L'insegnamento fornisce i concetti e le leggi fondamentali dell'elettromagnetismo. Particolare importanza viene attribuita alla comprensione dell'utilità e delle limitazioni connesse all'uso di schematizzazioni e modelli, ed all'acquisizione della capacità di risolvere semplici problemi numerici.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

L'obiettivo formativo specifico è fornire allo studente la capacità di risolvere problemi concreti seppure elementari. Ciò implica che lo studente deve saper distinguere tra concetti fondamentali (campi e forze elettriche e magnetiche, lavori, leggi di Gauss, Ampere, Faraday,...) e questioni più particolari (moto di cariche in campi elettromagnetici, condensatori cilindrici,...) pretendendo una comprensione approfondita dei concetti fondamentali.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali alla lavagna. 

PROGRAMMA/CONTENUTO

Introduzione al corso, richiami (vettori, cifre significative, unità di misura).

Fenomeni elettrici. La legge di Coulomb. Esercizio: confronto tra F elettrostatica e F gravitazionale. Principio di sovrapposizione. 

Il campo elettrostatico per carica puntiforme, distribuzione discreta, distribuzione continua. Esercizio: campo elettrostatico di un anello carico. Esercizio: campo elettrostatico di un disco carico, limite R infinito. Campo elettrostatico di due piani infiniti carichi. Linee di campo.

Il lavoro del campo elettrostatico: energia potenziale e potenziale per una carica puntiforme, un sistema discreto e un sistema continuo di cariche. Esercizio: potenziale ed energia potenziale di un sistema di 3 cariche puntifprmi. Campo elettrico come gradiente del potenziale. Esercizi: potenziale di un campo uniforme, piani indefiniti paralleli carichi; potenziale di un anello carico. Potenziale del disco carico.

Moto di una carica in un campo elettrico, conservazione dell’energia. Esercizi: elettrone in un campo uniforme; modello classico dell’atomo di Bohr; separatore elettrostatico.

Il dipolo elettrico. V e E. Forze su un dipolo immerso in E (uniforme). Momento ed energia.

Costruzione del concetto di flusso di un campo vettoriale con l’analogia della fisica dei fluidi. Flusso del campo elettrostatico. Teorema di Gauss e dimostrazione solo nel caso di superficie sferica e carica puntiforme. Esercizi: E e V di una distribuzione sferica superficiale di carica; E e V di una sfera uniformemente carica; E e V di un cilindro uniformemente carico; E e V di un piano infinito carico. 

Conduttori in equilibrio elettrostatico, conduttori con cavità, carica dentro cavità, induzione elettrostatica.

Condensatori. Capacità di condensatore sferico, piano, cilindrico. Energia elettrostatica di un condensatore, densità di energia. Condensatori in serie e in parallelo. Dipolo in E che oscilla.

Modello classico per conduzione elettrica, velocità di deriva, densità di corrente, corrente. Legge di Ohm, effetto Joule, resistori in serie e in parallelo, forza elettromotrice. Leggi di Kirchhoff, carica e scarica di un condensatore. 

Il campo magnetico: osservazioni empiriche. La forza di Lorentz. Particella in moto in B uniforme, velocità angolare, passo dell’elica. Esempi: spettrometro di massa; selettore di velocità; ciclotrone.

Forza su un conduttore percorso da corrente e immerso in B; momento meccanico su una spira.

Campo magnetico prodotto da una corrente (legge di Laplace) e da una carica in moto. Applicazioni: filo rettilineo (legge di Biot-Savart); spira circolare. Applicazioni: solenoide rettilineo. Forze tra fili percorsi da corrente. 

Teorema di Ampère e dimostrazione nel caso del filo rettilineo. Applicazioni: campo del filo, del solenoide rettilineo e del solenoide toroidale.

Il flusso di B. Campi solenoidali. 

Legge di Faraday-Neumann-Lenz. Generatore di corrente continua e alternata. Legge di Felici.

Autoinduzione. Induttanza di un solenoide, circuito RL in serie, extracorrente di chiusura. Energia magnetica. Mutua induzione (cenni). 

Corrente di spostamento. Equazioni di Maxwell.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, "Elementi di fisica - elettromagnetismo", EdiSES

D. Halliday, R.Resnick, J.Walker, “Fondamenti di Fisica” II ; Ed. CEA