B027661 - FISICA II A

italiano

Legge di Coulomb - Campo elettrico - Legge di Gauss - Potenziale elettrostatico - Equazioni di Maxwell per l'elettrostatica - Conduttori e condensatori - Dielettrici - Corrente elettrica stazionaria - Circuiti elettrici - Campo magnetico
Teoria degli errori: Analisi di varianza e di regressione lineare - Propagazione dell'errore. Concetto di misura di una grandezza fisica. Circuiti in corrente continua. Circuito RC

Mazzoldi, Nigro, Voci - Elementi di fisica - Elettromagnetismo e Onde.
Introduzione all'analisi degli errori, J.R.Taylor, Zanichelli
Circuiti Elettrici, C.K.Alexander-M.N.O.Sadiku, McGraw-Hill

Conoscenza delle leggi dell'elettrostatica. Capacità di affrontare, impostare e risolvere problemi di elettrostatica.
Il corso intende introdurre lo studente alla valutazione quantitativa delle misure scientifiche, comprensiva dell'analisi dell'errore ad esse associato. Gli studenti dovranno realizzare semplici esperimenti di elettrologia misurando le caratteristiche specifiche di alcune osservabili, discutendo i risultati ottenuti in brevi relazioni scritte. Esercitazioni di laboratorio: circuiti, elaborazione numerica dei dati.

Corsi vincolanti:
Fisica I

Corsi raccomandati: Matematica I

Numero di ore relative alle attività in aula: 36
Numero di ore relative ad attività di laboratorio (lezioni in laboratorio): 14

È obbligatoria la presentazione delle relazioni sulle esperienza svolte durante il corso.
Esame scritto e orale.

Forza elettrica e cenni alle prime scoperte sui fenomeni elettrici: carica per strofinamento ed elettroscopio. Concetto di carica elettrica e processi di induzione. Sistema di unità di misura.
Legge di Coulomb, principio di sovrapposizione e definizione di campo elettrostatico (e.s.).
Esempi di calcolo del campo: cariche puntiformi e cariche distribuite. Linee di forza. Esperienza di Millikan.
Lavoro e potenziale elettrico, forza elettromotrice, energia potenziale. Calcolo del potenziale e campi e.s. conservativi. Potenziale ed energia potenziale per cariche puntiformi e distribuite. Conservazione dell'energia in elettrostatica. Definizione di superficie equipotenziale.
Esempi di calcolo del lavoro e dell'energia e.s.. Moto di una carica in un campo elettrico uniforme.
Operatori vettoriali: gradiente, divergenza e rotore; teoremi del gradiente, della divergenza e di Stokes. Proprietà locali del vettore campo e.s.
Esempio del calcolo del potenziale di legame dell'atomo di idrogeno e calcolo del potenziale e campo e.s. di una distribuzione circolare di carica, di un disco carico, di una distribuzione piana di carica e di una doppia distribuzione piana di carica.
Dipolo elettrico, calcolo del potenziale. Operatore nabla in coordinate polari e calcolo del campo e.s. di dipolo. Introduzione allo sviluppo del potenziale in multipoli.
Forze esercitate su un dipolo elettrico. Campo uniforme: momento delle forze e energia potenziale. Campo non-uniforme: esempio di calcolo della risultante delle forze per un semplice campo e.s..
Esempio di calcolo dei campi elettrici di due dipoli allineati, energia e.s. del sistema e forza fra i due dipoli. Energia e.s. di due dipoli posti antiparallelamente e confronto con l'energia termica all'ambiente. Filo rettilineo uniformemente carico e forza su un dipolo posto ortogonalmente al filo. Dipolo elettrico oscillante in un campo e.s.
Angolo solido e flusso vettoriale. Es. di calcolo di flusso attraverso una calotta sferica. Flusso del campo e.s. di carica puntiforme. Teorema di Gauss. Notazione integrale e locale del teorema, definizione delle equazioni di Maxwell per il campo e.s. Operatore Laplaciano, equazioni di Poisson e Laplace.
Calcolo del campo generato da una distribuzione sferica di carica, da un cilindro carico, da un guscio cilindrico carico e da una distribuzione sferica di carica con densità dipendente da r, tramite il teorema di Gauss.
Conduttori: distribuzione di cariche superficiali, campo e.s. interno e alla superficie, teorema di Coulomb. Conduttori cavi, processi di induzione completa e schermo e.s. perfetto.
Forze fra sfere conduttrici, calcolo del potenziale.
Condensatori: calcolo della capacità di un condensatore sferico e piano. Circuiti a costanti concentrate, condensatori in parallelo e in serie.
Forza di attrazione fra le armature nel caso del condensatore isolato.
Energia di campo e.s.: calcolo per un condensatore piano e formula generale.
Esempio: calcolo dell'energia di campo per un condensatore sferico e cilindrico. Vari altri esempi di calcolo dell'energia e.s.
Dielettrici: definizione di materiale dielettrico tramite un condensatore piano; costante dielettrica relativa ed assoluta; cariche di superficie reali e di polarizzazione. Capacità dei condensatori e l'energia di campo in presenza di dielettrici.
Forza di risucchio di un materiale all'interno di un condensatore piano.
Vettore polarizzazione: polarizzazione elettronica e per orientamento, cariche di polarizzazione e equazione di polarizzazione lineare.
Cariche di polarizzazione e vettore di polarizzazione per un dielettrico. Vettore induzione dielettrica.
Condensatore con dielettrico diviso in due regioni con superficie di separazione parallela o ortogonale alle armature: campi elettrici, vettore induzione dielettrica, polarizzazione e cariche di polarizzazione. Idem per una sfera conduttrice in un dielettrico infinitamente esteso e per gusci sferici concentrici riempiti di dielettrico. Altri esempi.
Equazioni di Maxwell per l'elettrostatica in presenza di dielettrici; formulazione integrale e locale delle equazioni. Calcolo della polarizzazione elettronica e per orientamento in un gas di atomi/molecole.
Esempio di conduttore sferico carico in un dielettrico infinito.
Magnetismo: magneti, poli magnetici e proprietà del campo generato. Esperimenti per definire la natura delle interazioni magnetiche. Definizione di campo magnetico e forza di Lorentz.

Teoria degli errori: Analisi di varianza e di regressione lineare - Propagazione dell'errore. Concetto di misura di una grandezza fisica. Circuiti in corrente continua. Resistenza, capacità. Circuito RC.