OBIETTIVI FORMATIVI

Sviluppare il senso critico acquisire la capacità di utilizzare gli strumentI specifici della Fisica (modelli, leggi, teorie ecc.) per osservare e interpretare i fenomeni naturali e la loro evoluzione.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

In quanto insegnamento di base gli obiettivi formativi sono quelli di dare agli studenti gli strumenti per creare modelli di un fenomeno e determinare a partire da essi le grandezze fisiche di base inerenti il fenomeno stesso. I fenomeni sono studiati relativamente alle grandezze fisiche (calore, temperatura, entropia, carica elettrica, corrente, potenziale, campo elettrico e magnetico...) in essi misurabili e alla relazione tra di esse, eventualmente variabili nel tempo.

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali alla lavagna con eventuale supporto di materiale audiovisivo..

Risoluzione guidata di esercizi e problemi d'esame.

PROGRAMMA/CONTENUTO

Termodinamica classica:

• Primo principio della termodinamica
• ˆSecondo principio della termodinamica:  enunciato di Kelvin-Planck
• ˆSecondo principio termodinamica:  enunciato di Clausius
• ˆEsempio di macchina termica ciclica (reversibile):  Ciclo di Carnot
• Rendimento di macchina termica
• Macchina ciclica frigorifera
• COP macchina frigorifera
• Equivalenza tra enunciato di Clausius ed enunciato di Kelvin-Planck del secondo principio della termodinamica
• Rendimento di un ciclo di Carnot
• COP di un frigorifero di Carnot
• Definizione di macchina reversibile
• Teorema di Carnot
• Temperatura termodinamica
• Terzo principio della termodinamica
• Trasformazioni politropiche
• Teorema di Clausius
• Definizione di variazione di entropia
• Entropia di un sistema come funzione di stato
• Entropia e trasformazioni irreversibili
• Entropia e freccia del tempo
• Entropia e lavoro perso
• Variazione di entropia di una sorgente
• Variazione di entropia di un gas perfetto
• Variazione di entropia in un passaggio di fase
• Processi irreversibili: espansione adiabatica nel vuoto

ˆElettromagnetismo nel vuoto:

• Carica elettrica
• Linee di campo elettricoˆ
• Campo elettrico generato da una carica puntiforme
• Campo elettrico e forza agente su carica
• Forza di Coulomb tra due cariche puntiformi
• Principio di sovrapposizione
• Dipolo elettrico
• Linee di campo elettrico del dipoloˆ
• Definizione di superficie orientata
• Definizione di elemento di flusso del campo elettrico
• Teorema di Gauss
• Prima equazione di Maxwell in forma integrale
• Definizione di densit`a di carica
• Applicazione del teorema di Gauss per la deterninazione del campo elettrico in presenza di distribuzioni di carica a
• simmetria sferica.
• Applicazione del teorema di Gauss per la determinazione del campo elettrico in presenza di distribuzioni di carica a
• simmetria cilindrica.
• ˆApplicazione del teorema di Gauss per la determinazione del campo elettrico in presenza di distribuzioni di carica a
• simmetria piana.
• Lavoro del campo elettrico su una carica: conservativita' del campo elettrostatico.
• Seconda equazione di Maxwell per il campo elettrostatico
• Conservazione dell’energia potenziale elettrostatica
• Definizione di potenziale elettrico
• Energia potenziale elettrostatica di una particella in un potenziale
• Potenziale generato da una carica puntiforme
• Principio  di  sovrapposizione  per  il  potenziale
• Energia potenziale di un sistema continuo di cariche
• Superfici equipotenziali come luoghi perpendicolari al campo elettricoˆ
• Definizione del gradiente in coordinate cartesiane
• Campo elettrico da potenziale
• Carica in eccesso, campo elettrico e potenziale all’interno e alla superficie di un conduttore
• Cavita' in un conduttore: gabbia di Faraday
• Densit`a di energia potenziale
• Matrice di capacita'
• Capacita'
• Energia potenziale di una capacita'
• Capacita' di un condensatore a facce sferiche concentriche
• Capacita' di un condensatore - considerato ideale - a facce piane parallele
• Capacita' equivalente
• Capacita' in serie
• Capacita' in parallelo
• Pressione elettrostatica
• Moto di cariche all’interno dei conduttori e modello di Drude.  Tempo di rilassamento.
• ˆDensita' di corrente elettrica
• Formulazione puntuale della prima legge di Ohm
• Corrente elettrica:
• Condizioni al contorno per densit`a di corrente nei conduttori ohmmici
• Conservazione della carica
• Resistenza elettrica. Prima e seconda legge di Ohm
• Forza elettromotrice e caduta di potenziale ai capi di una forza elettromotrice
• Prima legge di Kirkoff per le maglie
• Caduta di potenziale ai capi di una resistenza attraversata da una corrente
• Seconda legge di Kirkoff per i nodi
• Resistenze in serie e parallelo
• ˆPotenza sviluppata da una forza elettromotrice attraversata da una corrente
• Potenza dissipata da una resistenza per effetto Joule
• Caduta  di  potenziale  ai  capi  di  un  condensatore
• Carica di un condensatore
• Scarica di un condensatoreˆ
• Campo magnetico: linee di forza solenoidali e assenza di monopoli magnetici.
• Terza equazione di Maxwell
• Forza di Lorentz agente su carica
• Lavoro compiuto dalla forza di Lorentz
• Forza di Laplace su un elemento di filo orientato
• Moto di una carica elettrica in un campo magnetico
• Forza su segmento rettilineo di filo in campo magnetico uniforme
• Forza su spira in campo magnetico uniforme
• Momento magnetico di una spira
• Momento torcente su spira
• Energia potenziale di una spira in campo magnetico uniforme
• Forza agente su spira in campo magnetico
• Legge di Biot-Savart
• Campo di un filo rettilineo indefinito
• Campo sull’asse di una spira percorsa da corrente
• Forza per unit`a di lunghezza per fili rettilinei percorsi da corrente concorde e discorde
• Interazione dipolo-dipolo (qualitativa).
• ˆLegge di Ampere
• Campo di un solenoide indefinito
• Campo all’interno di un toroide
• Corrente di spostamento
• Legge di Ampere in forma completa
• Forza elettromotrice in spira di forma arbitraria in moto in campo magnetico non uniforme
• Flusso del campo magnetico attraverso una superficie aperta
• Legge di Faraday-Lenz
• Campo elettrico indotto da un campo magnetico variabile nel tempo in un circuito fermo
• ˆForza elettromotrice in un circuito in moto in un campo magnetico variabile nel tempo e nello spazio.
• ˆEquazioni di Maxwell in forma integrale.
• ˆFlusso del campo magnetico per un sistema di circuiti: autoinduttanza e mutua induttanza.
• ˆLegge delle maglie in presenza di variazione di flusso
• Scarica circuito RL
• Energia immagazzinata in una induttanza
• Densita' di energia e energia del campo magnetico
• Energia immagazzinata in un sistema di due circuiti:
• Proprieta' della mutua induttanza
• Induttanze in serie
• Induttanze in parallelo

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Si consiglia:

W. Edward Gettys, Frederick J. Keller, Malcolm J. Skove: Fisica classica e moderna Volume 1 (Meccanica termodinamica onde) Edito da McGraw-Hill

Alternativamente, qualsiai testo universitario di Fisica Generale comprendente le parti incluse nel programma potrà essere utilizzato.

Sono inoltre disponibili su Aulaweb note su alcune parti del programma, una raccolta di esercizi e una collezione delle prove d'esame assegnate negli ultimi anni.

SI RACCOMANDA L'USO DI UN LIBRO DI TESTO DI LIVELLO UNIVERSITARIO  E LA SOLUZIONE DEGLI ESERCIZI PROPOSTI.