Fisica II 2019 20 Iotti 20 Axpmn PDF

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FISICA GENERALE II (20AXPMN) – a. a. 2019/20 Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica (A-D)

• Docente titolare: prof. Rita Claudia IOTTI ([email protected]) • Esercitazioni: prof. Luca TOCCHIO ([email protected]) Finalità del corso Il corso si propone di trasmettere agli studenti la cultura di base relativa ai fondamenti fisici e matematici dell’elettromagnetismo classico e della propagazione delle onde elettromagnetiche. Prerequisiti Strumenti e concetti appresi nel corso di Fisica I. Familiarità con gli strumenti matematici trattati nei corsi di Analisi Matematica I e II e di Geometria, soprattutto con il calcolo differenziale e integrale per le funzioni di una e più variabili e con l'algebra e il calcolo vettoriale. Testo di riferimento1 P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Fisica: Elettromagnetismo-Onde, vol. II, EdiSES, Napoli, 2010. [oppure P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Elementi di Fisica, Elettromagnetismo - Onde, vol. II, EdiSES, Napoli, 2010.] Altri testi1 * R. Marcon, Elementi di elettromagnetismo, CISU, 1991. * D. Halliday, R. Resnick, K.S. Krane, Fisica 2, CEA, 2004. * H.D. Young, R.A. Freedman, A.L. Ford, Principi di Fisica-Elettromagnetismo e Ottica, Pearson, 2016. * D.J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics, Pearson, 2013. Esercitazioni I testi consigliati per le lezioni contengono esercizi e problemi, anche svolti. Altri possibili eserciziari sono i seguenti (a scelta): * G.A. Ummarino, S. Galasso, Esercizi svolti di Fisica II - Elettromagnetismo e ottica, CLUT, 2018. * P. Pavan, P. Sartori, Problemi di Fisica II risolti e commentati, CEA, 2006. Ulteriore materiale di supporto, a cura dei docenti, sarà messo a disposizione degli studenti mediante il portale della didattica. PROGRAMMA DEL CORSO Campi elettrici, cariche e correnti Richiami su: legge di Coulomb, campo e potenziale elettrostatico, moto di una carica in un campo elettrico uniforme. Distribuzioni discrete e continue di carica. Dipolo elettrico, forza e coppia su un dipolo elettrico in un campo elettrico uniforme. Legge di Gauss per il campo elettrico, applicazioni. Conduttori in equilibrio elettrostatico; teorema di Coulomb. Polarizzazione della materia, vettore spostamento elettrico. Capacità elettrica, condensatori. Energia del campo elettrico. Conduzione elettrica; modello classico, legge di Ohm, resistori, effetto Joule. Forza elettromotrice. Campi magnetici stazionari Forza magnetica su una carica in moto, forza di Lorentz. Applicazioni: ciclotrone, spettrometro di massa, effetto Hall classico. Forza magnetica su una corrente elettrica, coppia magnetica su una spira rettangolare e di forma qualsiasi, momento di dipolo magnetico. Momento di dipolo magnetico orbitale e di spin. Sorgenti del campo magnetico: legge di Ampère-Laplace; applicazione a una corrente rettilinea (formula di Biot-Savart, forze fra correnti) e a una corrente in una spira circolare; solenoide reale e ideale. 1 Informazioni più precise a riguardo verranno comunicate a lezione dalla docente titolare dell'insegnamento.

Legge di Ampère. Legge di Gauss per il campo magnetico. Magnetizzazione della materia: fenomenologia, suscettività magnetica, materiali dia-, para- e ferromagnetici, prima e seconda legge di Curie, isteresi magnetica. Equazioni di Maxwell in forma differenziale e integrale per campi stazionari. Campi elettromagnetici dipendenti dal tempo Induzione elettromagnetica, legge di Faraday-Henry, moto relativo di un conduttore e di un campo magnetico, esempi e applicazioni. Autoinduzione. Transitori: i circuiti del primo ordine RL e RC. Circuiti accoppiati, mutua induzione. Energia del campo magnetico. Principio di conservazione della carica, legge di Ampère-Maxwell. Equazioni di Maxwell in forma differenziale e integrale per campi elettromagnetici dipendenti dal tempo, nel vuoto e in presenza della materia. Onde elettromagnetiche Fenomeni ondulatori, cenni sulle onde elastiche. Equazione delle onde elettromagnetiche, sua deduzione dalle equazioni di Maxwell. Onde elettromagnetiche piane e sferiche. Energia e quantità di moto delle onde elettromagnetiche, vettore di Poynting. Pressione di radiazione. Polarizzazione delle onde elettromagnetiche. Spettro delle onde elettromagnetiche. Fenomeni di propagazione delle onde Riflessione e rifrazione delle onde: principio di Huygens-Fresnel, leggi della riflessione e della rifrazione, indice di rifrazione assoluto e relativo, riflessione totale. Interferenza: somma di onde, sorgenti coerenti e incoerenti, esperimento di Young, il caso di più sorgenti coerenti allineate. Fenomeni di diffrazione di Fraunhofer per fenditure rettangolari. Reticoli di diffrazione. MODALITÀ D’ESAME L’esame è volto ad accertare la conoscenza e la comprensione degli argomenti trattati nel corso. La prenotazione è obbligatoria: va effettuata attraverso il Portale della Didattica, rispettando tassativamente le modalità e le scadenze previste. L’esame si articola in: 1) un test al calcolatore (presso il LAIB); 2) una successiva prova orale. 1) Il test al LAIB ha la durata di un’ora e consiste di trenta domande a risposta multipla, relative sia ad argomenti teorici che alla risoluzione di esercizi. Per accedere al LAIB bisogna presentarsi con il tesserino del Politecnico e un documento d’identità valido. Per accedere al test bisogna utilizzare le proprie credenziali di accesso (username, password) al Portale della Didattica; è esclusiva responsabilità degli studenti la verifica del possesso e della validità di tali credenziali personali. Durante la prova non è possibile consultare alcun tipo di materiale. Non è consentito l'uso di calcolatrici personali. Le risposte proposte per ciascuna domanda del test sono quattro: una giusta e tre sbagliate. La risposta giusta vale +1, ogni risposta sbagliata vale -1/3; ogni risposta non data vale 0. Il punteggio ottenuto, PTEST , viene immediatamente fornito dal calcolatore appena concluso il test. L'esito del test al LAIB è considerato positivo con PTEST ≥ 15/30, arrotondando all’intero più vicino. Ai fini dell’ammissione alla prova orale il punteggio PTEST è incrementato con un bonus di 3/30 (P = PTEST + 3/30). 2) Per la prova orale, si possono presentare i seguenti casi: • 18/30 ≤ P < 23/30: prova di verifica (prevalentemente sugli argomenti oggetto del test sostenuto), il cui esito va dalla bocciatura ad un voto finale massimo pari a P; • P ≥ 23/30: a scelta tra prova di verifica con voto finale massimo di 23/30 e prova tradizionale (su tutto il programma del corso), eventualmente anche in modalità cartacea con successiva discussione, il cui esito va dalla bocciatura a 30/30 e lode. N.B. La prova orale deve essere sostenuta nello stesso appello in cui è stato superato il test al LAIB, pena la decadenza della validità del test stesso....