Syllabus del corso
Obiettivi
L'insegnamento di Fisica II intende fornire allo studente le basi dell'elettromagnetismo classico partendo dai concetti di base di elettrostatica e magnetostatica, per passare poi ai campi variabili nel tempo e alle onde elettromagnetiche.
Contenuti sintetici
CAMPO ELETTRICO
CAMPO MAGNETICO
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA
EQUAZIONI DI MAXWELL
Programma esteso
CAMPO ELETTRICO
Carica elettrica; legge di Coulomb; campo elettrico e sue proprietà; calcolo del campo elettrico con la legge di Coulomb; linee di forza del campo elettrico; legge di Gauss; calcolo del campo elettrico con la legge di Gauss.
Proprietà elettrostatiche di un conduttore; energia potenziale nel campo elettrostatico; potenziale elettrico; differenza di potenziale; relazione tra campo e potenziale elettrico; capacità e condensatori; condensatori in serie e in parallelo; energia elettrostatica.
Corrente e resistenza; legge di Ohm; resistenze in serie e in parallelo; forza elettromotrice; energia elettrica e potenza; carica e scarica di un condensatore.
CAMPO MAGNETICO
Forza di Lorentz; campo magnetico; forza agente su un conduttore percorso da corrente; momento agente su una spira percorsa da corrente; moto di una carica in campo magnetico.
Sorgenti di campo magnetico; legge di Biot-Savart; calcolo del campo magnetico con la legge di Biot-Savart; legge di Ampère; calcolo del campo magnetico con la legge di Ampère; forza agente fra conduttori percorsi da corrente; la legge di Gauss per i campi magnetici; corrente di spostamento e modifica della legge di Ampère.
INDUZIONE ELETTROMAGNETICA
Legge di Faraday Neumann e principio di Lenz; forza elettromotrice indotta; generatori e campo elettromotore indotto; autoinduzione; energia nei circuiti LR; mutua induzione.
EQUAZIONI DI MAXWELL
Onde armoniche ed equazione delle onde (richiami); onde piane; relazioni fra campo elettrico e campo magnetico per onde piane; equazione delle onde per il campo elettrico e il campo magnetico; onde elettromagnetiche; energia e quantità di moto trasportati dalle onde elettromagnetiche; pressione di radiazione; vettore di Poynting.
Prerequisiti
E' indispensabile conoscere in modo sicuro i contenuti degli insegnamenti di matematica del I e II anno e di Fisica I.
Modalità didattica
Lezioni frontali ed esercitazioni tenute in italiano.
Materiale didattico
Un testo universitario che proponga la trattazione classica dell'elettromagnetismo può essere adatto a preparare l'esame, ma si consiglia di verificare con la docente; un testo del livello di approfondimento adeguato è:
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Elementi di Fisica, elettromagnetismo e onde (Edises Università).
Periodo di erogazione dell'insegnamento
II anno, II semestre.
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Prova scritta, costituita da problemi, valutata sulla base dei livelli A, B, C, D. Esempi di problemi come quelli della prova scritta vengono presentati e discussi durante le esercitazioni in aula.
Prova orale su tutto il programma per chi raggiunge almeno il livello C nella prova scritta. E' possibile sostenere la prova orale nello stesso appello in cui si è superata la prova scritta o in quello immediatamente successivo; ulteriori ritardi annullano l'esito della prova scritta, che va quindi affrontata e superata di nuovo.
L'esito della prova scritta e il calendario delle prove orali sono pubblicati sulla pagina e-learning dell'insegnamento.
Il voto finale viene assegnato tenendo conto di prova scritta e prova orale.
Orario di ricevimento
Su appuntamento: adele.sassella@unimib.it
Sustainable Development Goals
Aims
The course Fisica II is aimed at providing the students with the basic knowledge of classical electromagnetic theory, from electrostatic and magnetistaic to time-depedent fields and electromagnetic waves.
Contents
ELECTRIC FIELD
MAGNETIC FIELD
ELECTROMAGNETIC INDUCTION
MAXWELL EQUATIONS
Detailed program
ELECTRIC FIELD
Electric charge; Coulomb law; electric field and its properties; electric field calculation by the Coulomb law; force lines of the electric field; Gauss law; electric field calculation by the Gauss law; electrostatic properties of a conductos; potential energy in the electric field; electric potential; voltage; relation betwee electric field and voltage; capacity and capacitors; series and parallel configurations of capacitors; electrostatic energy; electrical current and resistence; Ohm law; series and parallel configurations of resistors; electromotive force; electric energy and power; capacitor charge and discharge.
MAGNETIC FIELD
Lorentz force; force on a conductor with electric current; torque acting on a coil; Biot-Savart law; magnetic field calculation by the Biot-Savart law; Ampère law; magnetic field calculation by the Ampère law; magetic field in a coil; force acting between conductors with electric currents; Gauss law for magnetic fields; displacement current and changes of the Ampère law.
ELECTROMAGNETIC INDUCTION
Faraday Neumann law and Lenz principle; induced electromotive force; power supplies; induced electric field; self-induction; energy in RL circuits; mutual induction.
MAXWELL EQUATIONS
Armonic waves and wave equation; plane waves; relation between electric field and magnetic field in plane waves; wave equation for electric field and magnetic field; electromagnetic field; energy and momentum carried by electromagnetic waves; radiation pressure; Poynting vector.
Prerequisites
Basic knowledge from the courses of Mathematics I and II and Physics I.
Teaching form
Lessons and exercices in Italian.
Textbook and teaching resource
A university textbook about Classical electromagnetism can be the proper choice; a textbook with the right level for this Course is:
P. Mazzoldi, M. Nigro, C. Voci, Elementi di Fisica, elettromagnetismo e onde (Edises Università).
Semester
II year, II semester.
Assessment method
Written exam with problems similar as those discussed during the year; four possible levels: A, B, C, D. For the students reaching at least level C, oral exam.
The final mark considers both the written and oral exams.
Office hours
Upon request, via e-mail: adele.sassella@unimib.it
